基于联网光伏发电系统调度运行控制探析

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1、基于联网光伏发电系统调度运行控制探析(甘肃省电力公司甘肃省兰州市730030)摘要：木文在己有研宄的基础上，针对联网光伏发电系统调度运行控制进行了探析，提出运用混合储能来补偿不平衡功率以追踪调度曲线，分析了基于混合储能系统的联网光伏发电系统的结构，提出了一种新的基于不同补偿周期的双层混合储能能量管理方法，以供电曲线和调度曲线相关性、混合储能系统全生命周期成木为优化目标，通过基于小生境技术的Pareto遗传算法进行优化求解。关键词：联网；光伏发电系统；调度运行；控制1联网光伏发电系统典型结构联网光伏发电系统典型结构如图

2、1所示，由光伏阵列、DC/DC直流变换器、混合储能系统、双向DC/DC控制器、并网逆变器、并网变压器、系统负载以及电网等组成。图1中，光伏阵列将太阳能转化为电能；DC/DC直流变换器稳定直流母线电压，由于光伏发电系统造价相对较高，为实现太阳能资源利用的最大化，系统采用最大功率点跟踪(MPPT)技术，DC/DC直流变换器工作于MPPT模式[1];双向DC/DC控制器控制混合储能系统充放电功率的大小及流动方向；并网逆变器和变压器将光伏阵列输出的直流电转化为合适电压等级的交流电，为光伏并网发电提供必备条件。蓄电池-超级电容

3、器混合储能系统用来补偿不平衡功率，在光照良好发电充足时将部分电能储存起来，在光照不足时释放电能进行能量补偿。在某时刻t，将光伏预测功率PPv(t)作为光伏系统发电能力的参考，调度部门给定调度目标值为PD⑴，则两者之间的不平衡功率Pun(t)定义为：Pun(t)=PPv(t)-PD(t)根据不平衡功率的波动特点，将不平衡功率分为两部分：低频波动功率和高频波动功率。其中低频波动功率波动幅度较小，持续吋间较长，能量密度较大;高频波动功率波动幅值较大，持续吋间较短且能量波动较小。蓄电池能量密度大，是一种能量型储能装置，适用于

4、长期储存电能，但蓄电池同吋具有功率密度小，充放电效率低，循环寿命短等不足，对大功率及频繁充放电的适应性不强。超级电容器则属功率型储能装置，具奋功率密度大、充放电速度快II效率高、可充放电循环次数多等优点，可冇效抑制系统的短吋间功率波动，非常适用于大功率充放电和循环充放电的场合，但能量密度与蓄电池相比偏低，不适用于电能的大规模储存。将蓄电池和超级电容器组成混合储能系统应用于联网光伏发电系统，充分利用蓄电池能量密度人和超级电容器循环寿命长、功率密度大的优点，利用蓄电池来补偿不平衡功率低频波动部分，超级电容器来补偿不平衡功

5、率高频波动部分，可以大大提高储能装置的性能，进而提高系统的经济性和可调度性。2混合储能系统能量管理方法为充分发挥蓄电池和超级电容器优势，优化混合储能能量状态，延长蓄电池的使用寿命，本文提出一种基于不同补偿周期的双层混合储能能量管理方法。设定蓄电池补偿周期为Tb，超级电容器补偿周期为Tc，由于蓄电池一般用于分钟至小吋级的功率补偿，超级电容器一般用于秒至分钟级的功率补偿，因此取Tb=MTc,其中M为整数且M≥l。在给定时间段内，对不平衡功率以Tc为采样间隔所得采样点数为n，以Tb为采样间隔所得采样点数为N，则有n=

6、MN。2.1基于Tb的第一层能量管理方法为将不平衡功率Pun(Pun为n维行向量)中的高频成分和低频成分加以区分，本文采用时域滑动平均滤波，滑动平均滤波是一种比较简单的滤波方法，可以保证系统的实吋性且平滑度高。以Tb为取点周期，经过滑动滤波得较为平滑的蓄电池输出功率参考值为Pbrefl(Pbrefl为N维行向量)，限制一Pbn≤Pbrefl(t)≤Pbn,其中Pbrefl(t)为t时刻蓄电池输出功率参考值，t=kTb(k=0，1，2，…，N—1)，Pbn为蓄电池额定功率，Pbrefl(t)〉0表示蓄电池充

7、电，Pbrefl(t)<0表示蓄电池放电。为避免蓄电池过充、过放，以Tb为补偿周期，根据蓄电池的荷电状态SOC对蓄电池进行SOC预先调整，对其充放电功率进行控制，给定一个功率调整值ΔPb,则Pbref(t)=Pbrefl(t)+ΔPb,ΔPb具体调整规则如表1所示。表中SOCmin、SOCdown、SOCup、SOCmax为蓄电池SOC区间划分的转折点，其中SOCmin、SOCmax分别为蓄电池允许的最低、最高荷电状态值，SOCdown、SOCup之间为蓄电池运行最佳荷电状态值。2

8、.2基于Tc的第二层能量管理方法在第k(k=0，1,2,…，N-1)个Tb内，超级电容器输出功率参考值为Pcref=Pun—Pbref(其中Pcref、Pun、Pbref均为M维行向量)，由于超级电容器能量密度小，能量状态容易达到上下限，因此需要根据其能量状态对Tb内每个Tc内的超级电容器输出功率进行调整，给定调整量ΔPc,则Pc(