配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功優(yōu)化調(diào)控方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功優(yōu)化調(diào)控方法，它計(jì)及風(fēng)電入網(wǎng)導(dǎo)則對(duì)有功功率輸出的上下限約束和單體發(fā)電最大最小限值設(shè)定約束條件并根據(jù)風(fēng)電和儲(chǔ)能電源單體發(fā)電特性，建立有功功率輸出約束條件。針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的外界條件，分為限電運(yùn)行和不限電運(yùn)行，限電運(yùn)行以變槳控制載荷和線損最小、頻率波動(dòng)最小為優(yōu)化目標(biāo)；不限電運(yùn)行以最大風(fēng)能捕獲效率和線損最小、頻率波動(dòng)最小為優(yōu)化目標(biāo)，以多目標(biāo)分層優(yōu)化問題為目標(biāo)函數(shù)。應(yīng)用粒子群算法進(jìn)行求解。這一研究使得經(jīng)過儲(chǔ)能系統(tǒng)作用輸出的風(fēng)電有功功率損耗最小化穩(wěn)定輸出，以此實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)與現(xiàn)有調(diào)度運(yùn)行方式的有效銜接，同時(shí)達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】 配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功優(yōu)化調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功優(yōu)化調(diào)控方法，屬于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行有功功率控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家對(duì)可再生能源發(fā)電的高度重視，我國(guó)風(fēng)電已成為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的重要新興產(chǎn)業(yè)。但是隨著大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)之后，電力系統(tǒng)的安全性、可靠性、電能質(zhì)量以及電網(wǎng)調(diào)度都會(huì)受到風(fēng)力發(fā)電波動(dòng)性和隨機(jī)性的影響。集中式大電網(wǎng)具有強(qiáng)耦合性，且不能靈活可靠地跟蹤變化。而分散式接入風(fēng)電項(xiàng)目是指位于用電負(fù)荷中心附近，不以大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電力為目的，所產(chǎn)生的電力就近接入電網(wǎng)，并在當(dāng)?shù)叵{的風(fēng)電項(xiàng)目。它可以較好的解決集中式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)所產(chǎn)生的一些問題。在此背景下，國(guó)家提出了發(fā)展分散式風(fēng)電的政策。
[0003]配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)直接接入低壓配電網(wǎng)可以降低輸電網(wǎng)損耗與投資費(fèi)用，提高配電網(wǎng)的供電可靠性，很大程度上確保能源安全。然而隨著對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出電能質(zhì)量、節(jié)能降損及電網(wǎng)安全穩(wěn)定要求日趨提高，通過開展對(duì)配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功優(yōu)化與運(yùn)行問題的研究，是降低電網(wǎng)損耗和保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的最有效手段。通過對(duì)有功電源(風(fēng)機(jī)與儲(chǔ)能電站)的合理配置及有功損耗的合理調(diào)控，可以降低電網(wǎng)頻率波動(dòng)、減少電網(wǎng)有功損耗，從而使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004]針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的有功控制及優(yōu)化研究，已提出了不少的優(yōu)化方法。提出單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在高風(fēng)速、中風(fēng)速和低風(fēng)速階段可進(jìn)行各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組之間的有功功率協(xié)調(diào)控制策略，提高風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電裕度；提出一種將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能作為能量?jī)?chǔ)存裝置的一種風(fēng)電場(chǎng)控制方法，以減少短時(shí)電能波動(dòng)，提高風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性；綜合考慮與輸出功率波動(dòng)關(guān)系最為密切的機(jī)組，并對(duì)其出力進(jìn)行控制來(lái)抑制出力的波動(dòng)等。這些方法都可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)的有功優(yōu)化。
[0005]但針對(duì)于配有儲(chǔ)能電站的分散式有功優(yōu)化問題，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的研究很少。且上述優(yōu)化方法沒有考慮到風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的有功功率與其自身?yè)p耗之間的多維函數(shù)關(guān)系，因此無(wú)法在滿足并網(wǎng)點(diǎn)頻率波動(dòng)安全范圍內(nèi)盡可能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體損耗達(dá)到最小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的
[0007]本發(fā)明提供一種配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功優(yōu)化調(diào)控方法，其目的是解決以往的方式所存在的并網(wǎng)點(diǎn)頻率波動(dòng)安全范圍內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體損耗過大的問題，其針對(duì)風(fēng)場(chǎng)不同的運(yùn)行條件建立多目標(biāo)函數(shù)，在有效控制頻率波動(dòng)的同時(shí)，還能夠減少風(fēng)機(jī)變槳載荷，降低風(fēng)電場(chǎng)有功損耗。
[0008]技術(shù)方案
[0009]一種配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功功率的控制方法，其特征在于:其步驟如下:[0010]第一步，通過SCADA檢測(cè)控制和采集系統(tǒng)測(cè)出風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、各機(jī)組有功功率、變電站側(cè)有功功率、機(jī)組及入網(wǎng)側(cè)三相電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率和并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過通訊線纜發(fā)送控制中心；
[0011]第二步，設(shè)定風(fēng)功率波動(dòng)與機(jī)組出力約束條件為:
【權(quán)利要求】
1.一種配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功功率的控制方法，其特征在于:其步驟如下: 第一步，通過SCADA檢測(cè)控制和采集系統(tǒng)測(cè)出風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、各機(jī)組有功功率、變電站側(cè)有功功率、機(jī)組及入網(wǎng)側(cè)三相電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率和并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過通訊線纜發(fā)送控制中心； 第二步，設(shè)定風(fēng)功率波動(dòng)與機(jī)組出力約束條件為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配有儲(chǔ)能電站的分散式風(fēng)電場(chǎng)有功功率的控制方法，其特征在于: 針對(duì)上述多目標(biāo)優(yōu)化控制問題，采用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行迭代搜索，求最優(yōu)解，步驟如下: ①:輸入風(fēng)機(jī)出口電壓，功率因數(shù)，主變壓器參數(shù)與實(shí)際的輸入功率，實(shí)際電壓與額定電壓的比值，箱變空載損耗率和額定負(fù)載下?lián)p耗率，槳距角，入流角等參數(shù)。計(jì)算風(fēng)場(chǎng)內(nèi)的線路總損耗，頻率波動(dòng)與阻力系數(shù)； ②:設(shè)置維數(shù)、最大迭代次數(shù)與粒子數(shù)； ③:將stepl中得到的結(jié)果帶入公式(9)(10)中,得到適應(yīng)度值fmin,令fmin等于當(dāng)前粒子的位置pid(t)； ④:初始化位置與速度，計(jì)算第一個(gè)個(gè)體最優(yōu)粒子的位置Pid(t)，并將此Pid(t)設(shè)為種群當(dāng)前尋找到的全局最優(yōu)粒子的位置Pgd(t); ⑤:若當(dāng)前粒子適應(yīng)度值小于個(gè)體極值，則更新當(dāng)前的個(gè)體極值Pibeist; ⑥:若當(dāng)前粒子適應(yīng)度值小于全局極值，則更新當(dāng)前的全局極值Pgbest; ⑦:由公式(25)(26)更新速度向量與位置向量；
Vid(t+1) = w.VidaCir1.(Pid(t)-Xid(t))+c2r2.(Pgd(t)-Xid(t)) i = 1，2，...，η (25)
Xid(t+1) = Xid(t)+Vid(t+1), Xidmin ( Xid(t) ( XidmaxI = 1，2，...，n(26) 式中t為當(dāng)前循環(huán)次數(shù)；C1、c2為粒子權(quán)重系數(shù)；ω為慣性權(quán)重為(O，I)內(nèi)均勻分布隨機(jī)數(shù)；Vid、Xid為第i維粒子的位置與速度； Step8:用更新后的速度向量與位置向量計(jì)算適應(yīng)度值； Step9:重復(fù) step5 到 step7 ； SteplO:判斷迭代次數(shù)，滿足則輸出結(jié)果；否則回到Step7。
【文檔編號(hào)】H02J3/48GK103441537SQ201310241773
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】邢作霞, 王文杰, 楊俊友, 劉勁松, 李玉婷, 姜立兵, 崔嘉, 王海鑫 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)