首先,要选择样本数据。样本数据的选择有一下几个要求:
(1)保证数据的典型性;时间不同,新能源发电系统的输出功率曲线自然也不同,在实验过程中一定要选取具有典型性的数据;
(2)保证能量守恒;即在选取数据时应尽最大可能保证储能系统的充电能量和放电能量一致以确保储能系统在平抑新能源出力波动前后的容量相等;
(3)样本长度根据需平抑的波动的时间长度而定;即若储能系统是被用来平滑时间长度较大的出力波动的话,可以设置样本长度为1天;而若储能系统被用来平滑时间长度较小的出力波动的话,样本长度就可以设置为1个小时;如果新能源输出功率的季节性波动比较大,则可选取不同季节的典型日出力数据[18]。
其次,对数据进行采样。选择采样周期时,根据采样定理,频谱分析的分辨频率最大值为采样频率的二分之一,即采样频率必须要大于或者等于信号最高频率的两倍,才能避免频域的混叠,即如下式所示:
(4-1)
综上所述,采样数据的周期越小即采样频率越高,精确程度就越高,频谱分析就越全面。如果选取出力数据时,已经满足采样定理的要求,则数据可以直接使用;但是如果选取数据时,采样周期过大而导致频谱分析范围太小,为了更精确地对储能系统进行优化配置,应该对这些数据采取更小的采样周期再次进行采样[19]。
在本文中,用于平滑光伏发电输出功率的采样周期为5分钟,用于平滑风力发电系统和光风联合发电系统输出功率的采样周期为10分钟。
4。1。2 数据分析
(1)功率波动约束条件。
首先,定义功率波动率Ft如下:
(4-2)
式中,ΔPt是在t时间长度内新能源发电系统的最大输出功率Ptmax与最小输出功率Ptmin的差,PN为新能源发电系统的额定功率,功率的单位均为千瓦。
用功率波动率来描述功率波动的程度,平抑功率波动的目标是指在t时间段内的功率波动率不超过某个特定的值Ftup,即功率波动率需满足:
FtFtup (4-3)
在这里,电力系统对带有光伏发电系统的配电网输出功率波动率的要求为限制在2%以内。此外,当电力系统带有风力发电系统时,为了使电力系统运行更加规范以及尽量减小风力发电系统出力波动对电力系统的稳定运行产生的不良影响,我国通过《风电场接入电力系统技术规定》对带有风力发电系统的配电网出力变化率做出了严格的规定[6],如表4。1所示:
表4。1 带有风力发电系统的配电网出力波动最大变化量规定
风电场装机容量/MW 10分钟最大变化量/(MW/10min) 1分钟最大变化量/(MW/1min)
< 30 10 3
30-150 装机容量/3