基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法，屬于電力系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。首先計(jì)算k時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率的先驗(yàn)估計(jì)值和計(jì)算誤差協(xié)方差先驗(yàn)估計(jì)值，計(jì)算當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率波動(dòng)量，并根據(jù)其確定觀測(cè)噪聲協(xié)方差值，根據(jù)k時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率的實(shí)測(cè)值，對(duì)聯(lián)合輸出功率的先驗(yàn)估計(jì)值進(jìn)行修正，得到后驗(yàn)估計(jì)值和計(jì)算誤差協(xié)方差的后驗(yàn)估計(jì)值；根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的剩余能量和輸出功率的限值，計(jì)算k時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率的上、下限。本方法綜合考慮風(fēng)電波動(dòng)情況、儲(chǔ)能系統(tǒng)能量和功率情況，自適應(yīng)地調(diào)整濾波器參數(shù)以獲取更好的濾波效果同時(shí)減小所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量。
【專利說明】基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法，屬于電力系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電機(jī)組出力的波動(dòng)性和不確定性也使得電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，隨著并網(wǎng)容量的增大，其影響也日益顯著。風(fēng)電并網(wǎng)之后容易導(dǎo)致系統(tǒng)功率失衡，產(chǎn)生頻率偏差等問題。在風(fēng)電場(chǎng)中配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)電出力進(jìn)行平滑，能夠有效地降低風(fēng)電波動(dòng)性和不確定性對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來的不利影響。
[0003]由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本相對(duì)較高，因而風(fēng)電場(chǎng)中配置的儲(chǔ)能容量往往有限，有必要為儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)定合理的充放電功率，以利用有限的輸出功率和容量達(dá)到最佳的平滑效果。
[0004]針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率的計(jì)算，典型的一階低通濾波方法通過對(duì)風(fēng)電功率進(jìn)行濾波，將低頻分量作為平滑目標(biāo)，但濾波參數(shù)固定，調(diào)節(jié)不夠靈活，所需的儲(chǔ)能容量較大。模糊自適應(yīng)卡爾曼濾波方法能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率調(diào)整其濾波程度，但未能根據(jù)風(fēng)電并網(wǎng)要求，結(jié)合風(fēng)電實(shí)時(shí)波動(dòng)情況，調(diào)整濾波參數(shù)，進(jìn)而有效減小儲(chǔ)能容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法，以保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率平滑效果的同時(shí)，克服現(xiàn)有方法中所需儲(chǔ)能系統(tǒng)容量大的問題。
[0006]本發(fā)明提出的基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法，包括以下步驟:
[0007](1)在k-1時(shí)刻，計(jì)算k時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率的先驗(yàn)估計(jì)值(P^kik-1以及聯(lián)合輸出功率的計(jì)算誤差協(xié)方差Pkh的先驗(yàn)估計(jì)值:
[0008](Po) k I k-1 — (P。) k-1，
[0009]Pk|k-1 — Pk-1+Q，
[0010]其中，Ptj是風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率，(Pd1是卜1時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率的后驗(yàn)估計(jì)值，P是聯(lián)合輸出功率的計(jì)算誤差協(xié)方差，Pk-!是k-1時(shí)刻聯(lián)合輸出功率的計(jì)算誤差協(xié)方差的后驗(yàn)估計(jì)值，Q是過程激勵(lì)噪聲協(xié)方差，Q = IX 10_4，初始時(shí)刻的聯(lián)合輸出功率(Ptj)tlS初始時(shí)刻的風(fēng)電功率測(cè)量值(Pw)0，并設(shè)初始計(jì)算誤差協(xié)方差Po為0 ;
[0011](2)在k時(shí)刻，計(jì)算當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率波動(dòng)量F(k):
[0012]F(k) = max(/^(k)-P；；'m, /::獻(xiàn)—Pn (k)),
[0013]其中，Pw為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率，Pw(k)為k時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率，PfT和Pr分別
為k時(shí)刻的前T時(shí)段內(nèi)聯(lián)合輸出功率的最大值和最小值；
[0014]根據(jù)上述計(jì)算得到的F(k)的值，由下表獲取觀測(cè)噪聲協(xié)方差R的值:[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于卡爾曼濾波的風(fēng)電場(chǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)在k-1時(shí)刻，計(jì)算k時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率的先驗(yàn)估計(jì)值(p^kik-1以及聯(lián)合輸出功率的計(jì)算誤差協(xié)方差Pkh的先驗(yàn)估計(jì)值:
(P。) k I k-1 — (P。) k-1，
Pk|k-1 — Pk-1+Qj 其中，Ptj是風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率，時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合輸出功率的后驗(yàn)估計(jì)值，P是聯(lián)合輸出功率的計(jì)算誤差協(xié)方差，Pk-!是k-1時(shí)刻聯(lián)合輸出功率的計(jì)算誤差協(xié)方差的后驗(yàn)估計(jì)值，Q是過程激勵(lì)噪聲協(xié)方差，Q= 1X10—4，初始時(shí)刻的聯(lián)合輸出功率(Ptj)tlS初始時(shí)刻的風(fēng)電功率測(cè)量值(Pw)o，并設(shè)初始計(jì)算誤差協(xié)方差Po為0 ; (2)在k時(shí)刻，計(jì)算當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率波動(dòng)量F(k):
F(k) = m^(Pw (k) - Pr, Po1" - Pw ⑷)， 其中，Pw為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率，Pw(k)為k時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率，Pj和慫分別為k時(shí)刻的前T時(shí)段內(nèi)聯(lián)合輸出功率的最大值和最小值； 根據(jù)上述計(jì)算得到的F(k)的值，由下表獲取觀測(cè)噪聲協(xié)方差R的值:
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103618326SQ201310571570
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】袁志昌, 張百華, 陸超, 郭海峰, 徐罕晨, 李勇琦, 陳滿 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司