一种风电场并网功率目标值的优化计算方法

一种风电场并网功率目标值的优化计算方法

苗骁健，梁军，张峰

山东大学电气工程学院

Email: miaoxiaojian2008@

摘要：储能容量与风电场并网功率目标值有直接关系,并网功率目标值即为储能平滑波动后的风电场输出功率，该目标值是储能容量优化的前提和基础，但目前并未有客观合理的确定方法。为此，提出了用于储能容量规划的风电场并网功率目标值的优化计算方法，该方法以目标功率偏移量方差最小作为目标函数建立数学模型，考虑储能充放电功率约束，将选定时段功率自适应优化确定分段区间数、各区间起始时刻，以及各区间功率目标值，形成利于调度决策的目标功率曲线；现场风场运行数据表明，本文方法具备较强适应能力，相关评价指标实现了大幅优化，为储能容量的最优化提供了理论前提；同时所提求解算法速度快，收敛特性好，计算能力较强。

关键词：储能；容量；并网功率；粒子群

Optimal Target Value Calculation Method for

Grid-Connected Wind Farm Active Power

Zhang Feng，Liang Jun，Miao Xiaojian

School of Electrical Engineering, Shandong University

Email: fengzhang@

Abstract: Energy storage sizing has a direct relationship with grid-connected active power target value, which is power output from wind farm smoothed by energy storage, the target value is the prerequisite and foundation for storage sizing, but there is no objective and reasonable way for the target value determining. According to this problem, a novel method for optimal grid-connected target value calculation is proposed, which sets up a new mathematical model taking minimizing target value offset variance as object function and considering storage charge-discharge power limiting value, and determines the optimal segments, initial time and target value for each time interval, finally draws the target power value curve for dispatching schedule; On the solution algorithm, an improved PSO algorithm fused with SFLA is presented, which will not easily fall into the local optimal solution, besides the idea of EA is adopted in the presented algorithm, then the convergence velocity can be accelerated. The actual wind farm power data shows that this method can optimize the related evaluation indexes, and will afford theory prerequisite for storage size optimization; besides the proposed solution algorithm has fast calculation speed, better convergence character and strong calculate robustness. Keywords: Storage; Capacity; Grid-connected Active Power; PSO;

1 引言

随着以风电、光伏为代表的可再生能源渗透率的提升，其间歇性和不确定性给电网的安全可靠运行带来了持续的挑战。储能因其对能量的充放特性，使其成为平滑可再生能源功率，克服其波动性的重要方式[1]。风电场配置储能的关键问题之一在于，面对平滑效果与投入成本间的制约关系，如何协调确定储能容量，使有限容量同时满足储能系统运行的有效性和经济性[2]。可见，容量优化是风电场储能配置规划的重要内容。

目前国内外学者对于储能容量优化进行了相关研究并取得了一系列成果[3-8]。文献[3]基于风电功率的分布规律，以风场平均功率水平作为期望输出，考虑持续输出小时数的影响确定储能容量；文献[4]分析了风电场日出力曲线与储能容量关系，具有一定启发意义，但其并未对两者关系的规律性做进一步量化探讨；文献[5]改进了SOC反馈控制方法，并引入充放电功率及寿命约束等，可配合实现风电场的小时级发电调度；文献[6]则以提高风电场出力预报精度为补偿目标，利用统计法进行估算储能容量；文献[7]考虑了蓄电池的能量关系，并以跟踪小时级电网调度出力为目标提出了储能系统的控制方法；文献[8]则兼顾调度决策适应性和风电场运行经济性，以储能投资及风场运行成本最低为目标函数建立了储能容量优化模型；上述研究在储能容量优化过程中均一定程度考虑了调度决策需求，并在设定情境下获取了相应的优化容量，但在容量优化过程中的并网功率目标值选定问题上，仍存在一定不合理性和主观性。具体表现为目标功率值或者在较长时间窗口内风功率为定值[4,5]，或者被分成固定时间窗口[6-8]。显然，长时间的稳定输出对于储能容量提出了较高的要求，同时高风电功率时的利用效率也会降低；而主观的固定窗口划分和目标值确定无法实现并网功率目标值与原始风功

国家自然科学基金(5117701,51307101)；国家高技术研究发展计划（863

计划）资助项目（2011AA05A101）

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