一種平抑光伏功率波動的有功功率優化調度方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種優化調度方法，具體涉及一種平抑光伏功率波動的有功功率優化 調度方法。
【背景技術】
[0002] 分布式光伏發電具有單點接入容量小、分散多點布置、出力不穩定的特點，將會引 起區域潮流和節點電壓劇烈波動，加大配電網運行控制難度，降低系統對分布式光伏發電 的接納能力，并對配電網的穩定運行造成沖擊。配置儲能系統可以有效解決分布式光伏發 電接入帶來的一系列問題，主要體現在：1)平滑分布式光伏發電的波動性，增強可控性；2) 跟蹤分布式光伏發電計劃出力，提高光儲聯合發電的可預測性；3)參與配電網削峰填谷， 提升可調度性。然而，針對較大容量的集中式儲能電站，如何根據實時調度指令制定功率分 配策略，使其在解決分布式光伏發電并網問題上發揮更大的作用，同時保證儲能電站的可 調度性和經濟性，是當前分布式光伏電站建設和儲能電站進一步推廣應用所需要解決的關 鍵問題。
[0003] 從儲能電池的角度來說，過度的充電和過度的放電都會對電池的壽命造成影響。 因此，監控好電池的荷電狀態、在儲能電站內部合理分配功率調度指令，并將電池的荷電狀 態控制在一定范圍內是十分必要的。
[0004] 儲能電池電站在平滑區域分布式光伏及負荷有功功率波動時，可以依據各電池組 的荷電量作為引導指標，制定功率分配策略優化分配實時調度指令。目前有關儲能電站站 內功率分配時充分考慮電池組荷電狀態引導調度指令功率分配方法方面的專利、文獻、技 術報告等非常少，需要深入研宄和探索。
【發明內容】
[0005] 針對上述問題，本發明提供一種平抑光伏功率波動的有功功率優化調度方法，通 過實時讀取光伏發電及負荷需求超短期預測值，計算儲能電站實時調度指令值，電池組的 荷電狀態引導實時調度指令功率分配，在保證平抑區域配電網有功功率波動的同時實現了 儲能電站的優化調度，減少了電池組過充過放，從而延長電池組壽命。
[0006] 本發明的目的是采用下述技術方案實現的：
[0007] -種平抑光伏功率波動的有功功率優化調度方法，所述方法包括下述步驟，
[0008] (1)實時讀取第h個調度周期分布式光伏發電功率，輸出超短期預測值pPV(h)和 超短期負荷預測值(h)，計算儲能電站有功功率調度指令P ES (h);
[0009] ⑵實時采集儲能電站各電池組的運行狀態量uk(h)和荷電量SOCk(h);其中，k 為儲能電站中第k個電池組；根據采集的儲能電站各電池組的運行狀態u k(h)和荷電量 SOCk(h)，定義電池組的三種調度狀態包括，不可優化放電狀態、可優化調度狀態和不可優 化充電狀態；并分別計算電池組在三種不同狀態下的充、放電裕度；
[0010] (3)判斷儲能電站有功功率調度指令，根據優先調度可優化充、放電電池組，后調 度不可優化充、放電電池組的功率分配優先級原則和優先等比例分配，再以額定功率分配 的功率分配策略，計算儲能電站當前調度周期各電池組分配的功率大小；
[0011] ⑷對各電池組的有功功率調度指令匯總并發送至儲能電站。
[0012] 優選的，所述步驟（1)包括，將配電區域內波動最小的有功功率作為儲能電站有 功功率調度指令P ES (h)，如下式所示：
[0013] min A (h) = A P (h)2 = [P L (h) -Ppv (h) -PES (h) ]2 (1)
[0014] 式（1)中，AP(h)為第h個調度周期有功功率波動差額，Ppv(h)為第h個調度周 期分布式光伏發電功率輸出超短期預測，Pjh)為第h個調度周期負荷需求超短期預測， pes00為第h個調度周期儲能電站有功功率調度指令；若p ES(h)>〇,則該有功功率調度指令 為放電指令，若PES (h)〈0,則該有功功率調度指令為充電指令。
[0015] 優選的，所述步驟（2)中的實時采集儲能電站各電池組的運行狀態量uk(h)包括， 當電池組正常運行時，其運行狀態量u k(h) = 1 ;當電池組無法正常運行時，其運行狀態量 uk(h) = 0〇
[0016] 優選的，所述步驟（2)中的不可優化放電狀態包括：當第k個電池組的荷電量為 0<5〇^(/?)<5^ 時，電池組可優化充電，不可優化放電，即不可優化放電電池組；其 中，SOCk(h)為第k個電池組在第h個調度周期的荷電量，_為第k個電池組正常運行 時的最小荷電量。
[0017] 優選的，所述步驟（2)中的可優化調度狀態包括：當第k個電池組的荷電量滿足 (/〇< SOC廠時，電池組既可優化充電，也可優化放電，稱為可優化調度電池 組，5'0C,_為第k個電池組正常運行時允許的最大荷電量；
[0018] 優選的，所述步驟（2)中的不可優化充電狀態包括：當第k個電池組的荷電量為 SOC廠< (/7) S1時，電池組可優化放電，不可優化充電，g卩不可優化充電電池組。
[0019] 優選的，所述步驟（2)中的分別計算電池組在三種狀態下的充、放電裕度包括：當 電池組處于不可優化放電狀態時，其放電裕度和充電裕度分別為：
[0020] SOCmd；I(h) = SOCk(h)
[0021] SOCmc；I(h) = S0Ckmax-S0Ck(h) (2)
[0022] 式⑵中，SOCm(U(h)為不可優化放電狀態電池組在第h個調度周期時的放電裕 度，SOCmuQl)為狀態電池組在第h個調度周期時的充電裕度；
[0023] 當電池組處于可優化調度狀態時，其放電裕度和充電裕度分別為：
[0024] SOCmd；II(h) = SOCk(h)-SOCkmin
[0025] SOCmc；II(h) = S0Ckmax-S0Ck(h) (3)
[0026] 式（3)中，SOCm(UI(h)為可優化調度狀態電池組在第h個調度周期時的放電裕度， SOC mc;，n(h)為狀態II電池組在第h個調度周期時的充電裕度；
[0027] 當電池組處于不可優化充電狀態時，其放電裕度和充電裕度分別為：
[0028] SOCmdIII(h) = SOCk(h)-SOCkmin
[0029] SOCmc，m(h) = l-SOCk(h) (4)
[0030] 式⑷中，SOC^nO!)為不可優化充電狀態電池組在第h個調度周期時的放電裕 度，SOCmc;，ni(h)為狀態III電池組在第h個調度周期時的充電裕度。
[0031] 優選的，所述步驟（3)中功率分配優先級原則包括：
[0032] 當調度指令為放電指令時，各電池組放電的先后順序依次為不可優化充電狀態、 可優化調度狀態和不可優化放電狀態；
[0033] 當調度指令為充電指令時，各電池組的充電順序依次為不可優化放電狀態電池 組、可優化調度狀態電池組和不可優化充電狀態電池組。
[0034] 優選的，所述步驟（3)中，當調度指令為放電指令時，電池組放電功率分配策略包 括：
[0035] 9-1計算不可優化充電電池組的總額定放電功率
[0036] 其中，Uj(h)為第j個不可優化充電電池組在第h個調度周期的運行狀態，P dNj為 第j個不可優化充電電池組的額定放電功率，J為當前調度周期不可優化充電電池組總數；
[0037] 若PtotaldN，in(h)彡PES(h)，則P ES(h)在所有不可優化充電電池組按放電裕度大小 Uj(h) XSOC^nuG!)等比例分配，SOC^nuQ!)為第j個不可優化充電電池組在第h個調度 周期的放電裕度；
[0038] 若Pt()taldN，ni(h) < PES(h)，則所有不可優化充電電池組按額定放電功率放電，剩余 的放電調度指令功率在可優化調度電池組和不可優化放電電池組間分配；
[0039]9-2計算可優化調度電池組的總額定放電功率：
[0040] 其中，ujh)為第m個可優化調度電池組在第h個調度周期的運行狀態，PdN ni為第 m個可優化調度電池組的額定放電功率，M為當前調度周期可優化調度電池組總數；
[0041 ]若 Pt。僅,n ⑶多 PES (h) _Pt。僅,m (h)，則 PES (h) _Pt。僅,(h)在 池組間按照放電裕度大小11?\50(；(1，11，?等比例分配；其中，50(；(1， 11，?為第111個可 優化調度電池組在第h個調度周期的放電裕度；
[0042] 若Pt()taldN，n (h) < PES (h) -PtotaldN，m (h)，則各可優化調度電池按其額定放電功率放 電，剩余的放電調度指令PES (h) _Pt(rtaldN，In (h) -PtotaldN，n (h)由不可優化放電電池組按其放電 裕度大小us (h) X SOCmd，t s (h)等比例分配；
[0043] 其中，us(h)為第s個不可優化放電電池組在第h個調度周期的運行狀態， S〇C m(U，s(h)為第S個不可優化放電電池組在第h個調度周期的放電裕度。
[0044] 優選的，所述步驟（3)中，當調度指令為充電指令時，電池組充電功率分配策 略包括：1〇-1計算不可優化放電電池組的總額定充電功率Pt^^Oi)，其表達式為：
[0045] 其中，P#s為第s個不可優化放電電池組的額定充電功率，S為當前調度周期不可 優化放電電池組總數；
[0046] 若iPt-wO!) |彡|PES(h) |，則PES(h)在所有不可優化放電電池組間按照充電裕 度大小us(h) XSOC^Jh)等比例分配；其中，所述SOC^Jh)為第s個不可優化放電電池 組在第h個調度周期的充電裕度；
[0047] 若| (h) | < | PES (h) |，則各不可優化放電電池按總額定充電功率充電