[发明专利]一种基于光伏储能系统的黑启动协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于光伏储能系统的黑启动协调控制方法，包括：获取所选光伏电站一年出力历史数据作为训练样本，基于最小二乘支持向量机得到黑启动时段的光伏超短期功率预测值；运用模型预测控制方法得到光储系统输出总功率和储能电站剩余容量；通过指令时滞的预补偿量计算方法减小储能指令时滞带来的误差，从而得到实时的储能系统功率；在满足黑启动电源功率与黑启动辅机所需功率差值限额条件下，执行电池充放电，快速修正储能荷电状态回到控制范围中。此策略利于黑启动过程中光伏储能系统的安全稳定运行，提高黑启动可行性。本发明逻辑简单易行。本发明方案适用于以高渗透率光伏系统协同规模化储能电站作为黑启动电源的黑启动过程。

技术领域

本发明属于电力系统领域中大停电后利用光伏储能系统进行电网黑启动的方法，具体涉及最小二乘支持向量机、模型预测控制和指令时滞的预补偿量计算方法。

背景技术

大电网停电造成的社会影响以及经济影响甚至是政治影响难以估计，对于电网黑启动方面的研究迫在眉睫。近年来微电网发展势头正盛，更多专家学者着力于研究微电网对于传统电力系统各方面造成的影响。随着我国光伏渗透率不断提高、光伏控制技术不断成熟，同时规模化储能电站已顺利投入运行，光伏电站与储能电站参与电网黑启动具有了必要性和可能性。因此对光储联合发电系统作为黑启动电源进行协调控制策略研究具有重要意义。

黑启动电源是黑启动过程的关键，很大程度上决定了黑启动的可行性。关于光伏储能系统作为黑启动电源的研究已经初显成效。有学者提出了一种适用于黑启动的光储联合发电系统协调控制策略。主参考源是储能系统，当光伏出力小于黑启动负荷时运行在负荷跟踪模式；否则运行在最大功率点跟踪模式，但是在设计光伏控制策略时，缺少考虑储能的荷电状态(State Of Charge，SOC)约束条件。这项疏忽可能会导致储能电池产生过充过放问题。也有学者仅将储能容量和荷电状态作为优化目标，来评估光伏储能系统作为电网黑启动电源的可行性。但在优化过程中忽略了储能不同荷电状态对储能电池的影响。

现有的光伏储能系统作为黑启动电源的研究中，如专利CN112688366A公开的一种400V屋顶光伏系统和储能系统恢联合35kV风电场作为黑启动电源、CN111817338A公开的一种风光储新能源电站黑启动控制方法和系统、CN108988393B公开的一种微网黑启动的微源时序的优化方法、CN111049180A公开的一种基于混合储能的孤岛微电网电压频率控制方法和系统等，对于黑启动电源功率与黑启动辅机所需功率之间的差值限额都未给予足够重视，也没有记及储能指令时滞带来的影响。

但在实际电网设备运行过程中，由于现场通信设备存在的不同程度的延时，储能指令时滞不可避免，这将造成补偿的不及时以及补偿量上的差额，从而使实际储能因补偿光伏出力的功率变化规律异于理论结果。同时，黑启动电源功率与黑启动辅机所需功率差值限额不宜过大，否则会造成机组的调速器无法及时响应，引起频率的突升或者突降，导致辅机启动失败。因此，在光伏储能系统黑启动过程中考虑黑启动电源功率与黑启动辅机所需功率差值限额和储能指令时滞具有十分重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于光伏储能系统的黑启动协调控制策略，以达到保证光伏储能系统作为黑启动电源可行性的目的。

设计原理：以高渗透率光伏电站和规模化储能电站作为电网黑启动电源。基于最小二乘支持向量机得到黑启动时段的光伏超短期功率预测。运用模型预测控制方法得到光储系统输出总功率和储能电站剩余容量。通过指令时滞的预补偿量计算方法减小储能指令时滞带来的影响，得到实时的储能系统功率。在满足黑启动电源功率与黑启动辅机所需功率差值限额P_ε的条件下，优化电池SOC。

设计方案：本发明的目的采用以下技术方案实现。