[发明专利]一种铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法

说明书

本发明公开了一种铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法。现有的平抑波动方法未充分考虑储能的寿命，虽然能够提供光伏变化满足率，但是严重缩短储能的使用寿命。本发明首先提出改进的铅炭电池储能寿命模型，基于此模型提出了一种实时平抑光伏电站功率波动的方法；当光伏功率变化率超过功率波动约束，利用储能将目标变化率调节成与储能荷电状态和光伏功率变化率相关的自适应反比例函数值；当光伏功率变化率小于功率波动约束时，通过下垂调节方式控制储能功率使目标变化率稳定在期望的范围之内；同时加入了SOC反馈调节机制，将SOC调节在设定的范围中。本发明在提高功率波动平抑效果的同时延长了储能的使用寿命，具有一定的优越性。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法。

背景技术

作为一种清洁可再生能源，光伏发电近几年得到了快速的发展。然而太阳辐照度的随机波动使得大容量的光伏电站并网发电具有间歇性、不确定性，会对电网造成一定的冲击。为了提高光伏发电的并网运行能力，需对其输出功率的波动进行平抑，而且国家标准《光伏电站接入电网技术规定》中指出光伏电站有功功率变化速率每分钟不超过装机容量10％。

常规储能平抑光伏功率波动控制方法主要是平均值方法，利用一定时间窗内的光伏功率平均值控制当前的储能充放电功率，但是受光伏历史发电功率的影响，可能造成在光伏功率变化较小的情况下储能大功率的充放电，严重缩短储能的寿命；同时有很多学者提出利用混合储能平抑方法达到平滑光伏功率的效果，但是两种类型储能之间的协调控制较复杂，容易造成能量型储能的过充。铅炭电池在性能上同时具有铅酸电池和电容器的特点，并且循环寿命长，因此得到了越来越广泛的应用，但是目前铅炭电池在平抑光伏电站功率波动方面的研究很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法，根据铅炭电池放电深度与循环次数的实验数据，拟合得到两者之间的关系式；同样利用铅炭电池放电倍率与可用容量的实验数据，拟合得到两者之间的关系式，利用所述的两个关系式以及铅炭电池的累积吞吐能量计算储能铅炭电池的等效寿命损耗系数，进而得到储能铅炭电池的等效寿命；

当光伏功率变化率超过功率波动约束时，利用储能铅炭电池将目标变化率调节成与储能荷电状态和光伏功率变化率相关的自适应反比例函数值；当光伏功率变化率小于功率波动约束时，通过下垂调节方式控制储能功率使目标变化率稳定在期望的范围内；同时加入储能荷电状态(SOC)反馈调节机制，将储能荷电状态值调节在设定的范围中。

光伏功率的变化率ramp(t)可以利用实时数据计算得到：

上式中，t为当前时刻，P_pv(t)为光伏t时刻的输出功率，Δt代表时间步长。

上述方法包括以下步骤：

步骤1)：利用大量铅炭电池实验数据拟合放电深度与其对应的循环次数之间的关系式Cycletime(DOD(i))，其中Cycletime表示铅炭电池在某个放电深度DOD(i)下的循环次数；同理利用实验数据拟合得到放电倍率C和可用容量μ_N百分比之间的关系式μ_N(C)；

步骤2)，构造等效储能寿命模型：计算储能铅炭电池的累积吞吐能量：i∈M，其中为第i次充放电的功率指令，放电为正；Tⁱ为充放电时长；M为当前储能铅炭电池的充放电总次数；