本發(fā)明涉及一種降低功率波動(dòng)頻率及區(qū)間最大變化率的風(fēng)電場(chǎng)功率平滑方法，屬于風(fēng)電控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)力發(fā)電的大力發(fā)展，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)電力系統(tǒng)中的比重不斷增加，風(fēng)電固有的波動(dòng)性和間歇性給電力系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊也會(huì)越來(lái)越大。因而風(fēng)電并網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的出力波動(dòng)、故障穿越、有功無(wú)功調(diào)節(jié)等方面都做了明確規(guī)定。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)性的考核主要從1分鐘和10分鐘內(nèi)的最大變化量來(lái)看。平抑風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)除了可從改進(jìn)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的控制著手外，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)功率波動(dòng)也是一條重要的途徑，可以彌補(bǔ)風(fēng)場(chǎng)控制的局限，減少風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

前人從儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)功率波動(dòng)的角度進(jìn)行了很多研究，但是從配置的儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型和平滑控制效果來(lái)看依然有很大的提升空間。如審定公告日為2016年3月16日，公開號(hào)為cn105406498a的中國(guó)專利“風(fēng)力發(fā)電混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法”采用小波包分解的方法將風(fēng)電波動(dòng)功率信號(hào)進(jìn)行分解，將儲(chǔ)能系統(tǒng)目標(biāo)功率和儲(chǔ)能設(shè)備的荷電狀態(tài)通過(guò)模糊控制器得到功率修正系數(shù)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)目標(biāo)功率進(jìn)行一次修正，同時(shí)將蓄電池和超級(jí)電容修正功率補(bǔ)償量進(jìn)行二次互補(bǔ)修正，有效地對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)功率平滑程度以及儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)波動(dòng)范圍進(jìn)行了優(yōu)化。審定公告日為2012年9月12日，公開號(hào)為cn102664422a的中國(guó)專利“一種利用儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的方法”引入了風(fēng)功率預(yù)測(cè)修正風(fēng)電場(chǎng)輸出功率和改進(jìn)的自適應(yīng)濾波算法，對(duì)于不同時(shí)刻的輸入功率可以根據(jù)輸入自動(dòng)計(jì)算自適應(yīng)濾波結(jié)構(gòu)中的時(shí)間權(quán)重系數(shù)，彌補(bǔ)了以往采用基于低通濾波器平滑方法中不同輸入不能對(duì)應(yīng)不同的濾波時(shí)間常數(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種融合小波包的低通濾波風(fēng)電場(chǎng)功率平滑方法，可以兼具濾去較高波動(dòng)頻率分量和降低1min和10min內(nèi)的最大變化量的作用，同時(shí)減少電池荷電狀態(tài)soc的變化幅值，延長(zhǎng)電池壽命，較其他濾波算法可取得更高的綜合效益。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種降低功率波動(dòng)頻率及區(qū)間最大變化率的風(fēng)電場(chǎng)功率平滑方法，其特征在于，包括以下步驟：

風(fēng)電場(chǎng)功率信號(hào)通過(guò)小波包分解法分解成高頻分量和低頻分量，濾去高頻分量后，將低頻分量經(jīng)過(guò)低通濾波算法進(jìn)一步濾波同時(shí)降低出力最大波動(dòng)量得到預(yù)期并網(wǎng)功率，風(fēng)電場(chǎng)功率與預(yù)期并網(wǎng)功率做差后經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)下達(dá)充放電命令，進(jìn)而得到實(shí)際并網(wǎng)功率。

為減少風(fēng)電波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的影響，采用儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)功率波動(dòng)是有效的途徑。本發(fā)明從國(guó)家風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)指標(biāo)出發(fā)，提出的融合小波包的低通濾波算法平滑控制策略，在滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中1min和10min考察段指標(biāo)的同時(shí)減少電池荷電狀態(tài)soc的變化幅值，延長(zhǎng)電池壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為含儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為融合小波包的低通濾波控制框圖；

圖3為小波包分解(3層)的示意圖，圖中：

pb是儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率；pw是風(fēng)電功率；pl是小波包的低頻部分；x(s)是風(fēng)電場(chǎng)出力為；yo(s)是預(yù)期并網(wǎng)功率；pg是實(shí)際并網(wǎng)功率；y1(s)是儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充電功率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于

本技術(shù)：
所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

如圖1所示，為含儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖：儲(chǔ)能系統(tǒng)一般接在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)口或者每臺(tái)風(fēng)機(jī)出力側(cè)，在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)口接入儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率pb平滑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率pw，使風(fēng)電系統(tǒng)的并網(wǎng)功率pg達(dá)到并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。為了保護(hù)儲(chǔ)能系統(tǒng)，防止電池過(guò)充過(guò)放，應(yīng)該限制電池的充放電深度，設(shè)定限制荷電狀態(tài)soc保持在合理的區(qū)間。電池的荷電狀態(tài)soc以及電池所允許的最大充放功率等狀態(tài)都對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略的制定有很大影響。

如圖2所示，為融合小波包的低通濾波控制框圖：風(fēng)電場(chǎng)功率pw通過(guò)小波包分解法將信號(hào)的高頻和低頻分量進(jìn)行分解得到不同頻域的數(shù)據(jù)，然后將低頻數(shù)據(jù)pl經(jīng)過(guò)低通濾波算法降低出力最大波動(dòng)量得到預(yù)期并網(wǎng)功率yo(s)，風(fēng)電場(chǎng)功率與并網(wǎng)功率做差后經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)下達(dá)充放電命令，儲(chǔ)能系統(tǒng)相當(dāng)于低頻濾波器，充放電平抑波動(dòng)，進(jìn)而得到實(shí)際并網(wǎng)功率pg。

小波包分解法由小波變換法演變而來(lái)，可同時(shí)對(duì)信號(hào)的高頻和低頻分量進(jìn)行分解，有利于分析信號(hào)的某些細(xì)節(jié)特征。其分解形式為二叉樹形式，小波包分解(3層)的示意圖如圖3所示。

在本方法中，根據(jù)香農(nóng)采樣定理和風(fēng)場(chǎng)出力特性，選用5層小波包分解，重構(gòu)第5層32個(gè)頻段的功率分量。第1個(gè)頻段頻率范圍為0-f0，第2個(gè)頻段頻率范圍為f0-2f0，依次類推。0-f0為低頻段，中間頻段為次高頻，最后為高頻段。進(jìn)行分層越多，則低頻段的截止頻率越小，波動(dòng)頻率范圍越小。

整體上看，小波包能夠很好的降低功率波動(dòng)頻率，但局部功率波動(dòng)量有時(shí)不僅沒(méi)有降低反而還會(huì)增大。針對(duì)小波濾波的缺陷，結(jié)合一階低通濾波算法，有效降低波動(dòng)量。既滿足了出力波動(dòng)量的標(biāo)準(zhǔn)，又可使電池soc波動(dòng)較少，達(dá)到減少充放電次數(shù)的效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及了一種降低功率波動(dòng)頻率及區(qū)間最大變化率的風(fēng)電場(chǎng)功率平滑方法，其特征在于，包括以下步驟：風(fēng)電場(chǎng)功率信號(hào)通過(guò)小波包分解法分解成高頻分量和低頻分量，濾去高頻分量后，將低頻分量經(jīng)過(guò)低通濾波算法進(jìn)一步濾波同時(shí)降低出力最大波動(dòng)量得到預(yù)期并網(wǎng)功率，風(fēng)電場(chǎng)功率與預(yù)期并網(wǎng)功率做差后經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)下達(dá)充放電命令，進(jìn)而得到實(shí)際并網(wǎng)功率。本發(fā)明從國(guó)家風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)指標(biāo)出發(fā)，提出的融合小波包的低通濾波算法平滑控制策略，在滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中1min和10min考察段指標(biāo)的同時(shí)減少電池荷電狀態(tài)SOC的變化幅值，延長(zhǎng)電池壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：李征;陳佳瑜;石坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.10.03