一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法

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1.本发明属于电力系统中储能技术领域，主要涉及一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法。

背景技术：

2.在环境污染及化石能源紧缺的大环境下，促进能源清洁化发展具有重大意义。然而，清洁能源大多为具有间歇性、随机性的电源。大规模清洁能源并网，对电力系统调峰、调频都带来了巨大的挑战。目前，大多风电场都是根据天气情况预测风电出力。若风电预测精度不高，将导致电网需要更多的备用容量辅助调频，这会影响电网安全稳定运行和风电场的经济运行。因此，通过储能技术平抑风电场预测误差，对提高电网可靠性和风电场经济性具有重要的实用价值和意义。

技术实现要素：

3.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，有效的解决了上述背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，包括以下步骤：
5.s1：获取风电场的试试功率与预测功率的差值：
6.δp＝p
real-p
forecast
7.式中，p
real
是风电场实时功率；p
forecast
是风电场预报功率；δp是风电场预测功率误差；
8.s2：根据风电场目标功率补偿量，通过重力储能装置获取重力储能运行方式，当预测功率大于实际风电功率时，即δp＜0，重物下滑牵引发电机发电；当预测功率小于实际风电功率时，即δp＞0，通过电动机牵引使重物上行，消耗电能。
9.进一步地，s2包括以下步骤：
10.s21：根据风电场目标功率差值，计算重块车辆组目标上行或者下滑速度，判断此时重块车辆组上行或者下滑速度是否达到重块车辆组目标上行或者下行速度；
11.s22：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则计算重块车辆组上行或者下滑目标加速度并判断重块车辆组上行或者下行目标加速度与重块车辆组上行或者下行最大限值加速度的关系；
12.s23：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，且重块车辆组上行或者下行目标加速度大于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行加速度为最大限值加速度；
13.s24：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，且重块车辆组上行或者下行目标加速度小于等于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行加速度为目标加速度；
14.s25：若重块车辆组上行或者下滑速度未达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行速度为目标上行或者下行速度。
15.进一步地，s1中所述重力储能装置包括：导轨、重量滑块、发电机和电动机，重块车辆组通过滑轮与电动机和发电机建立连接关系，电动机和发电机通过导线分别与风力发电机建立连接关系。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.(1)本发明所述分析方法通过重力储能技术平抑风电场发电功率实际值和预测值的波动，其结果为风电场接入电力系统后，降低其备用容量和提高电力系统可靠性提供了理论基础，同时也为后续电力系统调度等工作提供了理论依据。
18.(2)本发明提出的一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，结合重力储能技术工作原理，同时考虑了风电场预测精度，得到了重力储能运行方式。通过结合实时运行效果，本发明可以提高风电场输出功率预测精度，同时也提高了电场经济性。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
20.在附图中：
21.图1为本发明总体流程图；
22.图2为本发明s2流程图；
23.图3为本发明重力储能装置运行方式示意图；
24.图4为本发明重物上行受力平衡图；
25.图5为本发明重物下滑受力平衡图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，包括以下步骤：
28.s1：获取风电场的试试功率与预测功率的差值：
29.δp＝p
real-p
forecast
30.式中，p
real
是风电场实时功率；p
forecast
是风电场预报功率；δp是风电场预测功率误差；
31.s2：根据风电场目标功率补偿量，通过重力储能装置获取重力储能运行方式，当预测功率大于实际风电功率时，即δp＜0，重物下滑牵引发电机发电；当预测功率小于实际风电功率时，即δp＞0，通过电动机牵引使重物上行，消耗电能。
32.进一步地，s2包括以下步骤：
33.s21：根据风电场目标功率差值，计算重块车辆组目标上行或者下滑速度，判断此时重块车辆组上行或者下滑速度是否达到重块车辆组目标上行或者下行速度；
34.在重物下滑阶段，受力平衡方程：
35.mg sinθ＝fg+fd+f
36.式中，fg是发电机拉力；fd是电动机拉力；m是重物质量，θ是斜坡角度。在重物上行阶段，受力平衡方程：
37.mg sinθ+f＝fd38.在重物下滑阶段，电动机通过对物块的牵引起到控制速度的作用。当物块匀速下滑时，电动机拉力为0。
39.f＝μmg cosθ
40.式中，μ为轨道摩擦系数。
41.重块目标下滑速度的表达式为：
[0042][0043]
重块目标上行速度的表达式为：
[0044][0045]
s22：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则计算重块车辆组上行或者下滑目标加速度并判断重块车辆组上行或者下行目标加速度与重块车辆组上行或者下行最大限值加速度的关系；
[0046]
重块目标下滑加速度的表达式为：
[0047][0048]
式中，v
down1
为当前重物下滑速度。
[0049]
重块目标下滑加速度的表达式为：
[0050][0051]
s23：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，且重块车辆组上行或者下行目标加速度大于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行加速度为最大限值加速度；
[0052]
s24：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，且重块车辆组上行或者下行目标加速度小于等于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行加速度为目标加速度；
[0053]
s25：若重块车辆组上行或者下滑速度未达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行速度为目标上行或者下行速度。
[0054]
以某个风电场为例，风电机组为一台49.5mw机组，重块车辆组整体质量为1
×
105kg(包括电动发电一体机车)，轨道倾斜角度为30
°
，轨道摩擦系数为0.05，斜坡高度为150米，表1为风电场不同预测功率误差下的重块车辆组目标上行或者下滑速度。
[0055]
表1风电场不同预测功率误差下的重物运行速度
[0056]
功率预测误差(mw)上行速度(m/s)下滑速度(m/s)23.68 59.20 1018.41
ꢀ‑
2 4.38-5 10.95-10 21.90
[0057]
当风电场预测功率误差为5mw时，重物不同上行速度下的加速度如表2所示。
[0058]
表2不同上行速度下的加速度(功率误差为5mw)
[0059]
上行速度上行加速度311.2354.5771.71
[0060]
当风电场预测功率误差为-5mw时，重物不同下滑速度下的加速度如表3所示。
[0061]
表3不同下滑速度下的加速度(功率误差为-5mw)
[0062]
下滑速度下滑加速度312.1055.4472.58
[0063]
若目标上行或者下滑速度较快，可以通过增加重物质量来降低滑行速度；若目标上行或者下滑速度较慢，可以通过减少重物质量来增加滑行速度。
[0064]
进一步地，s1中所述重力储能装置包括：导轨、重量滑块、发电机和电动机，重块车辆组通过滑轮与电动机和发电机建立连接关系，电动机和发电机通过导线分别与风力发电机建立连接关系。
[0065]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0066]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，包括以下步骤：s1：获取风电场的试试功率与预测功率的差值：δp＝p
real-p
forecast
式中，p
real
是风电场实时功率；p
forecast
是风电场预报功率；δp是风电场预测功率误差；s2：根据风电场目标功率补偿量，通过重力储能装置获取重力储能运行方式，当预测功率大于实际风电功率时，即δp＜0，重物下滑牵引发电机发电；当预测功率小于实际风电功率时，即δp＞0，通过电动机牵引使重物上行，消耗电能。2.根据权利要求1所述的一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，其特征在于：s2包括以下步骤：s21：根据风电场目标功率差值，计算重块车辆组目标上行或者下滑速度，判断此时重块车辆组上行或者下滑速度是否达到重块车辆组目标上行或者下行速度；s22：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则计算重块车辆组上行或者下滑目标加速度并判断重块车辆组上行或者下行目标加速度与重块车辆组上行或者下行最大限值加速度的关系；s23：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，且重块车辆组上行或者下行目标加速度大于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行加速度为最大限值加速度；s24：若重块车辆组上行或者下滑速度达到重块车辆组目标上行或者下行速度，且重块车辆组上行或者下行目标加速度小于等于重块车辆组上行或者下行最大限值加速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行加速度为目标加速度；s25：若重块车辆组上行或者下滑速度未达到重块车辆组目标上行或者下行速度，则设定控制重块车辆组上行或者下行速度为目标上行或者下行速度。3.根据权利要求1所述的一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，其特征在于：s1中所述重力储能装置包括：导轨、重量滑块、发电机和电动机，重块车辆组通过滑轮与电动机和发电机建立连接关系，电动机和发电机通过导线分别与风力发电机建立连接关系。

技术总结

本发明公开了一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，属于电力系统中储能技术领域，主要涉及一种基于重力储能提高风电场预测精度的方法，本发明包括以下步骤：步骤一：获取风电场的实时功率与预测功率的差值；步骤二：根据风电场目标功率补偿量，获取重力储能运行方式。当预测功率大于实际风电功率时，重物下滑牵引发电机发电；当预测功率小于实际风电功率时，重物上行，通过电动机牵引力消耗电能。本发明所述分析方法通过重力储能技术平抑风电场发电功率实际值和预测值的波动，其结果为风电场接入电力系统后，降低其备用容量和提高电力系统可靠性提供了理论基础，同时也为后续电力系统调度等工作提供了理论依据。力系统调度等工作提供了理论依据。力系统调度等工作提供了理论依据。