一種風電場平滑出力方法與流程
2023-06-12 01:26:06
本發明涉及電力技術領域，具體地，涉及一種風電場平滑出力方法。
背景技術：
風力發電是目前最成熟的利用可再生清潔能源進行發電的技術，但由於風能資源存在著隨機性和波動性，給電網帶來一系列的影響。功率的波動性程度直接影響電網原有的潮流分布，當風電的滲透率處於較高水平時，波動性和隨機性會給電網的運行帶來巨大衝擊。為了減少這種衝擊，不少學者考慮在風電場中配置儲能系統聯合運行，以儲能系統的充放電出力來改變總輸出功率的幅值，減小風電場功率波動對電網的影響，使注入電網的電能更加平穩。但是儲能系統目前最大的瓶頸是成本問題，美國EPRI的分析列出了目前各種儲能技術的成本，其中，壓縮空氣的儲能系統成本最低，只有60-125美元/kWh，但這個技術目前還只停留在示範工程，其他的儲能技術的成本都遠遠高於壓縮空氣。例如，擁有近200年歷史的技術相對比較成熟的鉛酸電池和先進鉛酸電池，目前價格在505-760美元/kWh；再如，還處於示範階段的液流電池，價格在470-1125美元/kWh；鋰離子電池目前價格在1050-6000美元/kWh。正因為價格原因，除了極少數示範工程外，絕大多數風電場暫時沒有配備儲能系統。對於沒有配備儲能系統的風電場，雖然缺少儲能系統的支持，但仍需要進行風電功率波動平抑，以減小功率波動對電網的影響。圖1為風電場的系統示意圖，多颱風電機組共同接在同一條母線，再通過風電場主變壓器接入電力系統。風電功率波動平抑控制方法的思路是：在一段時期內指定一個功率值範圍，在風力發電出力大於指定功率範圍的時段內，減少風電場總有功功率輸出；在風力發電出力小於或等於指定功率值範圍的時段內，風電場以風能最大跟蹤模式運行，即向電網釋放最大功率。東北電力大學宇航、嚴幹貴等人利用一階低通濾波算法實現風電功率波動平抑的控制策略。該控制策略主要對風電場運行中的高頻分量進行濾除，減小風電功率的變化率，為電力系統提供較為穩定的功率輸出，而儲能系統則是通過其充放電來改變輸出功率的幅值，使注入電網的電能更加平穩。但實際應用中發現這種利用一階低通濾波算法得到的出力平滑曲線存在一定的延時作用，如圖2所示，較細的線為風電單獨出力曲線，較粗的線為利用這種控制策略得到的風儲聯合發電平滑出力曲線，從圖2可明顯看出，風儲聯合發電平滑出力曲線滯後於風電單獨出力曲線。這是因為這種利用一階低通濾波算法實現風電功率波動平抑的控制策略是採用本次採樣值與上次濾波輸出值進行加權得到本次濾波輸出值，具體公式為：Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)以上公式中，α為濾波係數；X(n)為本次採樣值；Y(n-1)為上次濾波輸出值；Y(n)為本次濾波輸出值。可見，這種利用一階低通濾波算法實現風電功率波動平抑的控制策略還存在不足之處。
技術實現要素：
本發明實施例的主要目的在於提供一種風電場平滑出力方法，以解決現有技術利用一階低通濾波算法平抑風電功率波動所得到的平滑出力曲線存在延時現象的問題。為了實現上述目的，本發明實施例提供一種風電場平滑出力方法，包括：步驟A，獲取風電場功率預測值組成的數據集合；步驟B，利用多項式擬合算法對所述數據集合進行擬合，得到理想平滑出力公式；步驟C，根據所述理想平滑出力公式計算理想平滑出力值；步驟D，根據所述理想平滑出力值與所述風電場功率預測值的大小關係，確定實際平滑出力值；所述步驟A具體為獲取風電場功率預測值組成的數據集合P：P＝{(pi,ti)|i＝1,2...,m}；其中，P為數據集合，pi為風電場功率預測值，m為所述數據集合的樣本個數且m為自然數，i為樣本序列號，ti為pi對應的時間；所述步驟B具體包括：步驟B1，根據所述數據集合P中風電場功率預測值pi的波動趨勢，確定所述理想平滑出力公式的階數n，其中n為自然數；步驟B2，擬合具有所述階數n的多項式：antin+an-1tin-1+…+a1ti+a0；其中，a0～an為多項式係數；步驟B3，計算所述多項式antin+an-1tin-1+…+a1ti+a0與所述風電場功率預測值pi的差值平方和Err：步驟B4，利用最小二乘法計算所述差值平方和Err為最小值時，多項式係數a0～an對應的具體值α0～αn；步驟B5，利用所述具體值α0～αn構建理想平滑出力公式X(t)：X(t)＝αntn+αn-1tn-1+…+α1t+α0；其中，t為時間；所述步驟C具體為：計算當t＝ti時，所述理想平滑出力公式X(t)的值X(ti)：X(ti)＝αntin+αn-1tin-1+…+α1ti+α0其中，X(ti)為理想平滑出力值；所述步驟D具體包括：當所述理想平滑出力值小於或等於所述風電場功率預測值時，確定實際平滑出力值等於所述理想平滑出力值；當所述理想平滑出力值大於所述風電場功率預測值時，確定實際平滑出力值等於所述風電場功率預測值。藉助於上述技術方案，本發明通過對整個計劃出力區間的風電場功率預測值進行多項式擬合，最終得到的實際平滑出力曲線不會滯後延時，相比於利用一階低通濾波方法平抑風電功率波動的方法，本發明具有更優化的平滑出力效果。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附...