一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法与流程

本发明涉及电力系统协调控制，尤其涉及一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法。

背景技术：

1、风力发电作为一种可再生能源，具有显著的波动性，这对电网的稳定运行带来了挑战。为了减小风电场输出功率波动对电网的影响，实现大规模风电并网，需要采用有效的平抑方法。考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，旨在通过合理的储能配置和控制策略，提高风电功率的输出品质，保障电力系统的稳定运行。目前，针对风电场站并网功率短缺平抑问题，国内外学者进行了大量研究。部分主要基于风电机组自身调节控制，通过变桨距角控制、直流母线电压控制等方法，调整风电机组的运行状态，以平抑功率波动。但需注意，这些方法可能会影响风电机组捕获风能的效率，因此需权衡利弊。部分只单一的考虑风电机组网侧储能电站，或者只考虑风电机组机侧储能电站，随着地区大规模风电集群的增多，地区风电比例的上升，应同时考虑多风电场站，多储能机组的功率互济的协调控制策略，以提升地区功率短缺平抑的稳定性。本发明旨在提出一种应对风电场站并网功率短缺平抑的风电-风电机侧储能-风电网侧储能功率协调控制方法，该方法结合了风电机组自身的调节能力、储能装置的快速响应特性以及电网的调度策略，以实现风电功率短缺的有效平抑。具体而言，就是根据在风电机侧和网侧分别配置储能装置，并根据风电功率的实时波动情况，通过智能控制策略来协调储能装置的充放电过程，从而实现对风电功率短缺的平抑，本发明的技术方案对于促进风电产业的健康发展、保障电网稳定运行具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴以此，本发明的目的在于提供一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，以至少解决以上问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，所述方法包括以下步骤：

4、s1、针对风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点进行整合；

5、s2、计算风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点在功率短缺状态下的功率有效性；

6、s3、选取风电网侧储能作为平衡换流站；

7、s4、通过平衡换流站对风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点进行功率统一功率调度。

8、进一步的，在步骤s1中，风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点包括风电机组、风电机组机侧、风电网侧。

9、进一步的在步骤s2中，功率有效性包括风电机组可调度能量评估、风电机组机侧可调度能量评估、机侧调度能量聚合、风电网侧可调度能量评估，

10、风电机组可调度能量评估具体为：

11、通过计算公式:计算风电机组的机械功率,其中，为风机转子半径，为空气阻力系数，为转速，在功率短缺状态时，风电场站增发功率受并网点电压及瞬时风速的影响，可提供的额外支撑功率为，其中，为风电有效性利用系数，则风电场站n的实时可调度功率为；

12、风电机组机侧可调度能量评估具体为：

13、储能电站的电池系统在接受调度任务时，各电池系统充放电的总功率应与调度任务相等，通过设风电机组机侧储能可调度总能量为，设置为风电机组机侧储能有效性利用系数，取值为功率短缺时刻风电机组机侧储能可提供功率比风电机侧储能额定容量，机侧储能可调度实时总能量为，则风电场站n的实时可调度功率为，电池的荷电状态 soc表示电池剩余容量与额定容量的比值

14、

15、表示第i个风电机组机侧储能的soc；表示第i个风电机组机侧储能soc下限；表示第i个风电机组机侧储能soc上限；

16、机侧调度能量聚合具体为：

17、将含储能电站的风电机组的风电场站本身瞬时功率裕度与风电场站机侧储能的瞬时功率调度裕度看成一个整体

18、

19、限制条件为，同时兼顾考虑不含风电机储能的风电机组

20、则实时可调度功率即为；

21、风电网侧可调度能量评估具体为：

22、储能电站的电池系统在接受调度任务时，各电池系统充放电的总功率应与调度任务相等，设机侧储能可调度总能量为，通过设置为风电网侧储能有效性利用系数，则风电网侧实时可调度功率为，并同时存在

23、

24、表示风电网侧储能的soc；表示风电网侧储能soc下限；表示风电网侧储能soc上限。

25、进一步的，在步骤s4中，通过平衡换流站对风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点进行功率统一功率调度具体为：

26、通过对风电机组可调度能量评估、风电机组机侧可调度能量评估、机侧调度能量聚合、风电网侧可调度能量评估中的实时可调度功率进行排序，并且通过将节点设置为n个，可划为 m个分组，其中，m ≥ 2 ，且每个节点只包含在一个分组内，分组组团可以表示如下

27、

28、基于聚类算法，代表矩阵r = [r(i,k)]n×n和适选矩阵a=[a(i,k)]n×n，初始化为0，n是所有样本的数目，r(i,k)表示第k个样本适合作为第i个样本的类代表点的代表程度，a(i,k)表示第i个样本选择第k个样本作为类代表样本的适合程度，通过使得，选择λ为该一致性算法的一致性变量，通过与邻居交换信息更新其一致性变量，最终使得网络中所有智能体的一致性变量收敛于统一值，也即λv1=λv2= λvn，以实现功率的最优调度，其中调度约束条件，

29、并同时满足出口节点节点的电压约束，

30、各个节点的电压约束满足如下条件：

31、

32、和分别表示节点i电压的最小值和最大值，为电压约束的置信度，置信区间给出的是被测量参数的测量值的可信程度，

33、各条支路的功率约束满足如下条件：

34、

35、表示支路i允许的最大传输功率；表示功率约束的置信度，各条支路的功率在约束的条件范围之内，以防止出现支路功率过大而导致因功率过大而发生崩溃的问题。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、本发明提出一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，当电网产生功率缺额时，提出一种风电机侧储能、网侧储能、风电机组共同提供功率支撑的功率短缺平抑方法，对含机侧储能的风电场站节点、无机侧储能的风电场站节点进行功率支撑有效性评估，计算实时功率支撑能力，之后选取网侧储能电站为平衡换流站，对多个风电场站节点及网侧储能进行上层统一功率调度，最终实现电网功率缺额平抑。与传统的单一方法相比，本文提出的方法具有更高的可靠性和有效性。

1.一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，其特征在于，在步骤s1中，风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点包括风电机组、风电机组机侧、风电网侧。

3.根据权利要求2所述的一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，其特征在于，在步骤s2中，功率有效性包括风电机组可调度能量评估、风电机组机侧可调度能量评估、机侧调度能量聚合、风电网侧可调度能量评估，

4.根据权利要求3所述的一种同时考虑风电机侧及网侧储能的功率短缺平抑方法，其特征在于，在步骤s4中，通过平衡换流站对风电机侧储能、风电网侧储能和风电机组的节点进行功率统一功率调度具体为：