恭喜武漢大學;國網湖北省電力有限公司電力科學研究院姚良忠獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜武漢大學;國網湖北省電力有限公司電力科學研究院申請的專利一種考慮儲能容量優化的風-儲聯合系統調頻控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114629139B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210417739.7,技術領域涉及:H02J3/24;該發明授權一種考慮儲能容量優化的風-儲聯合系統調頻控制方法是由姚良忠;王強強;徐箭;梁帥;聞章;陳汝斯;蔡德福;劉海光;張良一設計研發完成,并于2022-04-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種考慮儲能容量優化的風-儲聯合系統調頻控制方法在說明書摘要公布了:本發明屬于電力系統調頻控制技術領域,特別涉及一種考慮儲能容量優化的風?儲聯合系統調頻控制方法,以風?儲聯合系統總成本最小為目標,建立考慮經濟性的儲能容量優化配置模型,利用PSO算法對儲能容量優化模型進行求解,確定風電場所需最佳儲能容量配置方案。根據配置方案,設計風?儲聯合系統動態頻率響應模糊控制器,制定基于模糊邏輯的風電和儲能協同控制策略,充分利用風機有功備用裕度以及儲能設備有限容量,實現風電和儲能動態協同運行參與系統頻率調節。該方法系統總成本最小,經濟性好;采用模糊控制方法對風?儲聯合系統進行動態頻率控制,無需對被控過程進行定量的數學建模,具有很強的實用性。
本發明授權一種考慮儲能容量優化的風-儲聯合系統調頻控制方法在權利要求書中公布了:1.一種考慮儲能容量優化的風-儲聯合系統調頻控制方法,其特征在于:該方法以風-儲聯合系統總成本最小為目標,建立考慮經濟性的儲能容量優化模型,配置風-儲聯合系統中儲能的調頻容量,實現風-儲聯合系統中風電與儲能動態協同運行參與系統頻率調節;包括以下步驟:步驟1、建立考慮經濟性的儲能容量優化配置模型,確定風電場所需最佳儲能容量配置;步驟1的實現具體包括以下步驟:步驟1.1、建立儲能容量優化模型;儲能容量優化模型的目標函數為系統調頻運行總成本最小,成本函數由運行總成本和調頻收益之差得到:minF=Ctotal-Itotal其中,F為系統調頻運行總成本,Ctotal為風-儲聯合系統的運行總成本,Itotal為調頻收益;1風-儲聯合系統的運行總成本為:Ctotal=Ccon+Cdam+Csoc+Ccha其中,Ccon為儲能設備投資建設成本,Cdam為儲能運行過程中的衰減損耗,Csoc為儲能的SOC越限懲罰成本,Ccha為風機減載運行所造成的機會成本;1.1Ccon儲能設備投資建設成本為:Ccon=λvVr+λpPr式中,λv為單位容量價格;λp為單位功率價格;Vr為儲能的額定容量,單位為MWh;Pr為儲能的額定功率,單位為MW;1.2Cdam儲能運行過程中的衰減損耗為: 式中,βv為儲能衰減損耗系數;Pes,t為儲能參與調頻的有功輸出值;t0、ts分別為優化運行的起止時刻;1.3Csoc儲能的SOC越限懲罰成本為: 式中,αSOC為儲能SOC越限成本系數;t0、ts分別為優化運行的起止時刻;SOCt為t時刻儲能的SOC值;SOCmax、SOCmin為儲能SOC值的上下限值;μH為儲能在SOCtSOCmax時的類型標志,μL為儲能在SOCtSOCmin時的類型標志;1.4Ccha風機減載運行所造成的機會成本,即風機減載運行所損失的收益為: 式中,τt為市場電價;γt為風機減載備用水平;PMPPT,t為風機MPPT控制模式下的有功輸出;t0、ts分別為優化運行的起止時刻;2Itotal調頻收益計算公式如下: 式中,ηreq為風-儲聯合系統調頻電能的單位補償價格;Pw,t為風機參與調頻的有功輸出值,Pes,t為儲能參與調頻的有功輸出值;t0、ts分別為優化運行的起止時刻;步驟1.2、PSO算法對儲能容量優化模型進行求解,得到所需配置的儲能容量方案;步驟2、設計風-儲聯合系統動態頻率響應模糊控制器,制定基于模糊邏輯的風電儲能協同控制策略;步驟2的實現具體包括以下步驟:步驟2.1、設計風-儲聯合系統動態頻率響應模糊控制器,確定控制器輸入與輸出量;步驟2.1.1將風機減載運行水平χt,儲能荷電狀態SOCt,作為模糊控制器的輸入變量;步驟2.1.2、風機減載留備用百分比的函數χt反映風機在t時刻能夠參與頻率調節的能力,計算公式如下: 式中,ΔPR,t為t時刻系統的調頻需求;γt為風機減載留備用水平;Pm,t為t時刻風機運行于MPPT模式下的有功出力;步驟2.1.3、模糊控制器的輸出為系統調頻分配系數εt,當風-儲聯合系統的總調頻需求一定時,風機和儲能進行頻率響應承擔的調頻功率ΔPW,t和ΔPES,t由系統調頻分配系數動態決定: ΔPW,t和ΔPES,t分別為t時刻風機和儲能進行頻率響應的有功出力變化量,εt為分配系數,當風-儲聯合系統的總有功調頻需求一定時,ΔPW,t和ΔPES,t為由εt決定的互補關系;步驟2.2、制定模糊邏輯推理規則,得到風電、儲能協同控制策略;選擇三角形與梯形隸屬度函數,進行輸入輸出空間的模糊分割,進行控制;對于輸入變量SOCt和χt,以及輸出變量εt,定義五種模糊語言變量來描述輸入變量的狀態:VL為非常低;L為低;M為中;H為高;VH為非常高;分別針對頻率升高和頻率降低場景定義相應的模糊邏輯推理規則。
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