国网福建省电力有限公司电力科学研究院;国网福建省电力有限公司陈金玉获国家专利权
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龙图腾网获悉国网福建省电力有限公司电力科学研究院;国网福建省电力有限公司申请的专利基于鲁棒模型预测控制的电池储能参与风电波动平抑方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115021285B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210873872.3,技术领域涉及:H02J3/24;该发明授权基于鲁棒模型预测控制的电池储能参与风电波动平抑方法是由陈金玉;李智诚;蔡强;张伟骏;戴立宇;熊嘉丽;唐志军;邓超平;郑红旭;郭威;林国栋;林少真;晁武杰设计研发完成,并于2022-07-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于鲁棒模型预测控制的电池储能参与风电波动平抑方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于鲁棒模型预测控制的电池储能参与风电波动平抑方法,首先,针对风电预测出力可能存在的最大误差,构建风电不确定性集,以更全面地考虑风电出力的不确定性为目标,基于鲁棒优化原理建立含风电不确定性集的风电波动平抑模型,根据对偶理论将建立的min‑max双层优化问题转化为单层确定性优化问题。其次,针对BESS参与平抑风电波动可能出现充放电裕度不足的问题,对储能电池荷电状态的优化,确保BESS具有足够的裕度平抑风电波动。最后,为了应对风电预测数据准确度随预测时域增大而降低的问题,基于模型预测控制原理,根据风电场滚动上报未来4h的超短期预测数据进行滚动优化控制BESS,提出基于鲁棒模型预测控制的风电波动平抑策略。
本发明授权基于鲁棒模型预测控制的电池储能参与风电波动平抑方法在权利要求书中公布了:1.一种基于鲁棒模型预测控制的电池储能参与风电波动平抑方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1:在优化开始时,基于风电场滚动上报的风电预测数据,构建风电不确定性集Uk+N-1|k; 步骤S2:构建基于鲁棒模型预测控制的风电波动平抑模型,根据对偶转换将模型的min-max双层优化问题转化为单层确定性优化问题; 步骤S3:在k时刻优化计算得到未来预测时域N内的最优控制序列Zk={Pbk+1,…,Pbk+i,…Pbk+N-1}; 步骤S4:将最优控制序列Zk的第一个值Pbk+1作用于风储系统,计算更新状态变量SOCk+1、Pgk+1并反馈至系统用于构建下一个时刻的风电波动平抑模型; 步骤S5:若优化时刻已经超过控制时长,则结束优化,否则时间滚动至下一时刻,并返回步骤S1; 所述基于鲁棒模型预测控制的风电波动平抑模型包括: 风电不确定性集Uk+N-1|k表示为: 式中:Pwk表示k时刻风电场的实际输出功率,表示k时刻风电功率的预测值,表示k时刻风电功率预测的允许最大误差值,Г为预测时域内的波动时段数,在[0,N]范围内取整数值,其大小影响着控制策略的鲁棒性,N表示预测时域长度,βk为预测误差系数,取值为{0,1}; 在每个滚动优化时段,目标函数为: 式中:k表示滚动的起始时刻,k=[1,2,…M],M为总时长;Pgk+i表示k+i时刻风储联合发电系统并网功率,Pbk+i表示k+i时刻BESS输出功率,SOCk+i表示k+i时刻储能电池荷电状态,SOCb为储能电池的最佳荷电状态,N为预测时域长度,a和b为权重系数; 约束条件包括: 风储联合发电系统并网功率约束: Pgk+1=Pbk+Pwk3 |Pgk+i+1-Pgk+i|≤δ,i=0,1,...,N-14式中:δ表示风储系统并网功率波动限值; 电池储能系统运行约束: 电池储能系统在第k个时刻的SOC与该时段的充放电功率和前一时段的荷电状态有关: 式中:T为电池储能系统控制周期,表示电池储能系统k时刻的充电功率,表示电池储能系统k时刻的放电功率; 电池储能系统运行受电池荷电状态和最大充放电功率约束;引入01变量用于表示电池储能系统充放电状态: 式中:SOCmin、SOCmax分别表示储能电池荷电状态的上下限,分别表示电池储能系统出力上下限,是表示电池储能系统充放电状态的01变量,当表示充电,当表示放电。
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