专利名称：一种风光储联合并网发电协调控制方法
技术领域：
本发明涉及电力系统运行和控制，是一种风光储联合并网发电协调控制方法，应用于风光储联合发电建模仿真、并网运行特性分析、与电网相互作用机理研究及最佳经济容量配比。
背景技术：
近年来，随着社会经济的快速发展，能源需求日益增长。大量化石燃料产生的碳排放造成全球变暖，严重污染了人类赖以生存的环境。采用环境友好型新能源和清洁可再生能源代替传统化石燃料，符合国家提出的以人为本、走可持续的科学发展战略思想。在我国风能和太阳能资源丰富、分布广泛、易于开发，是理想的绿色替代能源。因此，风光储联合并网发电协调控制对风能和太阳能资源高效开发利用及其与电网相互作用机理研究具有重要的实际意义。传统的风光储联合并网发电协调控制方法一方面是风光储单元通过公共逆变器连接的直流(DC)母线汇集能源，其缺点是，不适合系统远期规模化扩展规划；另一方面是通过调节逆变器直流侧电压和功率进行协调控制，其缺点是，不利于大规模风光储分散开发利用，限制了可再生能源的高效利用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种在分析风能转换单元、太阳能光伏发电单元以及储能单元数学模型特性基础上，考虑到风光资源具有时空互补性，提高电网对新能源吸纳能力， 适应性强，具有较高的实际应用价值的风光储联合并网发电协调控制方法。本发明的目的是由以下技术方案来实现的一种风光储联合并网发电协调控制方法，其特征是，它包括以下步骤1)建立风能转换单元数学模型(1. 1)风能转换单元空气动力学数学模型为
PM=PairC^P)nR2Vl!2(1)其中PM为风能转换单元从风中捕捉的能量转化成的风电机组机械功率，Pair为空气密度，R为风轮机叶轮半径，λ为叶尖速比，β为桨距角，Cp为叶片的风能转换效率系数，是λ与β的函数，Vw*风速；(1. 2)风轮机与发电机的两质块轴系数学模型方程为
权利要求
1. 一种风光储联合并网发电协调控制方法，其特征是，它包括以下步骤 1)建立风能转换单元数学模型 (1.1)风能转换单元空气动力学数学模型为 Pyi= PairCv^, β)πΚ2νΙ 12(1)其中ΡΜ为风能转换单元从风中捕捉的能量转化成的风电机组机械功率，Pm为空气密度，R为风轮机叶轮半径， λ为叶尖速比， β为桨距角，Cp为叶片的风能转换效率系数，是λ与β的函数， Vw为风速；(1. 2)风轮机与发电机的两质块轴系数学模型方程为 2Ητ ωτ I At = Tm- KsOs - ω <2Ηα ωα /dt = KsOs -TE-DGaG(2)/dt = ω0(ω - G)其中HT、He分别为风轮机与发电机惯性常数， Ks为轴的刚度系数，DT、De分别为风轮机转子与发电机转子的阻尼系数， θ s为两质块之间相对角位移， TM、Te分别为风轮机机械转矩与发电机电磁转矩， ωτ、分别为风轮机与发电机转子转速， Qci为同步转速；(1.3)同步旋转坐标系下双馈感应电机的电压方程为Wsd =d ^sd/di- s ^sq+^zsd <.C3 ；磁链方程为 ^sd =lJsd +LJrdKq=AWq“、<(4)^rd =Md+Vsd ^rq =Mq+Vsq其中《3为坐标系旋转角速度， U、i、Ψ分别为绕组的电压、电流及磁链， R为绕组的电阻，Ls, Lr分别为定子绕组与转子绕组的自感， Lffl为定、转子绕组之间的互感，下标S、r分别代表电机的定子与转子， 下标d、q分别代表电机的d、q轴绕组， S为电机的转差率；2)建立太阳能光伏发电单元数学模型参考条 件下，考虑太阳辐射强度与环境温度变化的光伏阵列V-I方程式为 / = <v/sc-jl-c|expi1-lli + J/(5)P1 L ACfX J」I'Cl=(I-ImIIJ-^i-VmIC2Voc)^^ C2=(Vm/Voc-l)/(ln(l-Im/IJ) 式中'<-}dI = -a-G/Gief-(Tc-Tiei) + (G/Gref -1). Νζ% dV = P-dT-Rs-dI其中v、I分别为光伏阵列端电压和端电流，V。。、Isc分别为光伏组件厂家提供的开路电压与短路电流，vm、Iffl分别为最大功率点电压与电流，α、β分别为参考辐射强度下，电流温度变化系数与电压温度变化系数， Rs为组件的串联电阻，Ν7、ΛΓ分别为光伏阵列中组件的并联数和串联数；3)建立储能单元数学模型蓄电池组数学模型为Vb=Nb_sE0--^^-++(6)soc-nb_sqnlimdrNb-s"Cp=Ct(rb-25) Cr =l-0.025(rb-25) 式中HB义(I-T7)Cr/(0.2#Β_ρρη)SOC = ρ Jo χ 100%、 na其中soc为蓄电池组的荷电状态，A、B分别为电压变化系数和容量变化系数，K为极化电压常数，Cp为极化反应温度补偿因数，CkS电阻温度补偿因数，Tb为蓄电池温度，Ct为极化反应常数，Qn为蓄电池额定容量，Vn为电池额定电压，Etl为蓄电池初始电势，V为蓄电池端电压，η为蓄电池效率，nb_s与nb_p分别为蓄电池串联和并联个数； 燃料电池数学模型为
全文摘要
本发明是一种风光储联合并网发电协调控制方法，其特点是，它包括的步骤有建立风能转换单元数学模型，风能转换单元数学模型包括风能转换单元空气动力学数学模型、风轮机与发电机的两质块轴系数学模型方程和同步旋转坐标系下双馈感应电机的电压方程；建立太阳能光伏发电单元数学模型；建立储能单元数学模型；联合并网发电协调控制，联合并网发电协调控制包括有功功率协调控制和无功功率协调控制。本发明是在科学合理的建立分析风能转换单元、太阳能光伏发电单元以及储能单元数学模型特性的基础上，充分考虑了风光资源所具有的时空互补性，进而提高了电网对新能源吸纳能力，具有适应性强，实际应用价值高，可使再生能源得到高效利用等优点。
文档编号H02J3/18GK102355006SQ20111029522
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者孔令国, 孙正龙, 孙琦, 王雨薇, 蔡国伟, 韩宇航 申请人:东北电力大学