[发明专利]可再生能源发电控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源发电优化调度及储能系统优化控制领域，尤其涉及一种基于短期发电预测及储能电池剩余容量限制条件下的可再生能源发电控制方法及装置。

背景技术

风力发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一，随着我国风电大规模发展，风力发电在电力系统中所占的比重将会越来越大。由于风电输出功率具有很强的波动性、随机性，且风速及发电功率预测存在一定的误差，因此大规模的风电并网会给电力系统的安全稳定运行带来一系列技术难题。研究表明，如果风电装机容量占电网总容量的比例达到20％以上，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。风电场输出功率的波动严重时可能导致电网系统崩溃。

电池储能技术作为一种可实现的、灵活的能量转换、存储技术，可以在很大程度上解决风力发电的随机性、波动性问题，平滑风电输出功率，提高风电的可控性，保证风力发电连续性和稳定性，减小风电输出功率波动性对电网的影响，使大规模风电能够方便可靠地并入常规电网，很好解除风电场难并网运行的瓶颈；通过合理配置还能有效增强风电机组的低电压穿越(LVRT)能力，增大风电穿透功率(WPP)；同时可以用于电网的“削峰填谷”，降低电网调峰负担，增加风电的经济效益和使用价值。

根据当前电网调度部门风电调度运行管理规范，风电场应该进行风电功率预测并制定发电计划，并向电网调度机构上报发电计划曲线。电网调度机构根据风电场的发电计划曲线即预测功率曲线，综合考虑电网运行情况，编制并下达风电场发电计划曲线。电网调度机构可根据超短期功率预测结果和实际运行情况对风电场发电计划曲线做出调整。对于风电场而言，常规做法一般是直接以风电功率预测值作为其计划输出上报上级调度单位作为发电计划曲线基础。因此，实际风电功率输出曲线与发电计划曲线可能会有较大偏差，从而导致电力系统运行备用容量过多或者不足，对电力系统稳定性带来一定影响，并降低电网的经济性。

中国专利CN102522763A公开了一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法，该方法通过采集风电功率数据、风储合成输出、储能系统的荷电状态等数据，以单位时间内风电最大有功功率变化限值为控制目标，首先计算风电功率与风储输出的差值，并分别比较该差值与控制目标风电分钟级有功功率变化限值和电池储能系统最大输出限值，来判断电池储能系统是否参与风电输出调控；该方法的缺点是没有考虑到利用风电功率超短期预测技术，实时性较差。

中国专利CN102570505A公开了一种用于风电部分削峰填谷的电池储能系统控制方法，该方法利用了风电功率超短期预测技术，实时采集风电功率数据，并计算加权平均值，通过对比实时风电功率数据与加权平均值来判断是否启动电池储能系统进行充放电；该方法的缺点是，在判断是否启动电池储能系统进行充放电时只考虑基于预测值与实际值的比较是否出现“峰谷”特征，并未考虑储能电池的荷电状态。如果不考虑储能电池的荷电状态可能会对电池带来一定的危害，缩短电池寿命。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，提出了本发明。本发明的目的在于提供一种利用超短期预测技术及电池储能系统优化发电场发电计划曲线的控制方法及其控制装置，能够缓和由于可再生能源发电功率输出波动性带来的并网电压、频率稳定性问题。

根据本发明，提出了一种利用电池储能系统的可再生能源发电控制方法，包括：发电功率计划曲线生成步骤，根据预测出的表示可用于发电的可再生能源的自然属性的数据，利用时间序列预测法得到可再生能源发电功率输出预测值，从而生成发电场在给定时间段内的发电功率计划曲线；实时发电功率预测曲线生成步骤，根据实时观测得到的可再生能源发电功率数据，结合该发电场的发电功率的历史数据，对所述给定时间段内的剩余时间的发电功率进行预测，从而生成发电场在所述给定时间段内的实时发电功率预测曲线；误差曲线生成步骤，生成所述实时发电功率预测曲线和所述发电功率计划曲线之间的误差曲线；以及发电功率计划曲线调整步骤，在基于所述误差曲线的误差值低于电池储能系统的可输出功率下限或者超出所述电池储能系统的可输出功率上限、且所述电池储能系统的荷电状态的值不在规定范围之内的情况下，根据所述误差曲线调整所述发电功率计划曲线。

优选地，所述可再生能源是风能，在所述发电功率计划曲线生成步骤中，基于发电场所处地区的风速的观测值，利用时间序列预测法对风速进行预测得到第一风速预测值的序列，并且根据所述第一风速预测值，计算风电功率输出预测值即所述可再生能源发电功率输出预测值。