专利名称：储能系统平抑风电功率波动的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种风电并网中应用电池储能系统平抑风电功率波动的控制方法。
技术背景
风电固有的间歇波动性，导致其规模化并网危及电网运行的安全稳定，对电网调频和备用容量规划带来很大挑战，从而造成目前各大风电场弃风现象严重，严重影响经济效益。风电具有随机性、间歇性的特点，客观上需要一定规模的灵活调节电源与之匹配。
电池储能系统对风电功率进行平抑处理能够有效的解决这一问题，实现电网与风电场的双赢。在电力市场环境下，风电竞争力较弱，采用电池储能系统对风电功率进行平抑，能有效降低风电波动，减少风电波动引起的电力系统设备容量需求，能够改善系统运行经济性，实现风电效益最大化。
根据现行风电并网标准，由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布的中华人民共和国国家标准GB/T-200《风电场接入电力系统技术规定》(征求意见稿)，风电场有功功率变化应满足电网调度部门的要求，风电场有功功率变化限值Plimit参考表1。
表1风电场有功功率变化限值推荐表
权利要求
1. 一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法，其特征在于所述的控制方法通过风电场的数据采集模块采集风电功率数据，通过电网的检测设备采集并入电网的风储合成出力数据，通过电池储能系统的电池管理单元BMS采集储能的电池剩余容量状态SOC数据，通过连接风电机组功率变流器PCS的检测单元采集电池储能系统的出力功率数据和充/放电状态信息，将风电功率数据、风储合成出力数据和储能的电池剩余容量状态SOC数据输入平抑控制模块，并将所有数据存储于数据存储与管理模块；平抑控制模块根据风电的波动情况，1分钟内风电最大有功功率变化限值，电池储能系统最大出力限值maxPb_，储能系统正常工作的SOC上限SOCmax和下限SOCmin，以及电池储能系统SOC的优化参数a、b，计算储能出力的控制指令，输出控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令，由电池管理单元 BMS控制电池储能系统按照控制指令出力，控制电池储能系统充放电对风电功率进行平滑， 具体控制步骤如下(1)判断是否启动电池储能系统实时采集风电功率数据Pwe(k)和风储合成出力F。ut(k-1)，风电功率数据Pwe(k)和风储合成出力P。ut(k_l)做差ΔΡ(10 = Pwg(k)-Pout(k-Ι)；得到的差值ΔΡ(10分别与控制目标一风电最大有功功率变化限值Plimit‘和电池储能系统最大出力限值HiaxPbess做比较，判断电池储能系统是否参与风电出力调控；如果I ΔΡ(10 I ^Plifflit'则说明风电波动较小，满足控制目标，电池储能系统不需要出力；若I ΔΡΟΟ ι > Plifflit'，说明风电波动较大，需要对风电波动进行平抑；再进一步将所得的差值ΔΡ(均与电池储能系统最大出力限值maxpbess比较，若I AP(k) I >maXPb_，说明超出电池储能系统控制能力，电池储能系统不参与控制；若 AP(k) I 彡 HiaxPbess，即 I AP(k) | > Plimit ‘且 | AP(k) | 彡 HiaxPbess 时，以满足控制目标和保持电池储能系统的充/放电能力为原则控制电池储能系统出力；(2)根据电池储能系统中的电池储能系统的电池剩余容量状态，决定储能系统出力大小其中SOCmin 电池储能系统正常工作的剩余容量状态SOC下限；SOCmax 电池储能系统正常工作的剩余容量状态SOC上限；a、b 电池储能系统剩余容量状态SOC的优化参数；读取电池管理单元BMS中电池当前电池剩余容量状态SOC(k)，若a彡SOC(k)彡b 且AP(k) > 0则电池储能系统出力为Pbess(k) = ΔP(k)-Plimit'；若a彡SOC(k)彡b且 Δ P (k) <0 则电池储能系统出力 Pbess (k) = Δ P (k) +Plimit ‘；若 SOCmin < SOC (k) < α， 则电池储能系统出力为PbessGO = ΔP(k)+Plifflit'，且为了避免电池储能系统从电网吸收电能，保证Pbess(k)彡Pwg(k)；若b < SOC(k) < SOCmax，则电池储能系统出力为Pbess(k) =ΔF(k)-Plifflit'；若SOC(k)彡SOCmin，为了避免电池储能系统过放电，仅要求电池储能系统充电，ΔΡΟΟ < 0时，电池储能系统出力Pbess(k) =0，ΔΡΟΟ >0时，Pbess(k)= Δ P (k)+Plifflit'，且为了避免电池储能系统从电网吸收电能，保证Pbess(k) ^ Pffc (k)；若 SOC(k)彡SOCmax，为了避免电池储能系统过充电，仅要求电池储能系统放电，ΔΡΟΟ >0时， 电池储能出力 Pbess(k) = 0, AP(k) <0 时，Pbess(k) = δP(k)-Plimit'；同时根据 Pbess(k)的正负号决定电池的充放电状态，Pbess(k) > 0，flag = -1电池充电，Pbess(k) < 0，flag = 1 电池放电，将功率值IPbess(k) I和电池的充放电状态flag发送至电池储能系统的电池管理单元BMS，通过电池管理单元BMS控制电池储能系统充放电平抑风电的功率波动，使风储合成出力满足控制目标。
2.按照权利要求1所述的电池储能系统平抑风电功率波动的控制方法，其特征在于 所述的电池剩余容量状态SOC划分为五个区域I区为单向工作区S0C(k)彡SOCmin II区为下限制区=SOCmin < SOC(k) < α III区为自由区a彡SOC(k)彡b IV区为上限制区:b < SOC (k) < SOCmax V区为单向工作区:S0C(k)彡SOCmax其中soc 电池剩余容量状态，sic = qs/qe,延为电池储能系统的剩余容量，A为电池储能系统的标称容量；SOC (k)在第k个采样点采样的SOC值； SOCmin 电池储能系统正常工作的SOC下限； SOCmax 电池储能系统正常工作的SOC上限； a、b 电池储能系统SOC的优化参数。
3.按照权利要求1所述的电池储能系统平抑风电功率波动的控制方法，其特征在于 所述的平抑控制模块输出控制电池储能系统出力平抑风电波动的控制指令当SOC(k)彡SOCmin时，电池储能系统SOC很低，当ΔΡΟΟ >0需要储能充电时，在保证达到风电功率平抑目标的同时控制储能系统尽可能多的充电，以增大电池储能系统S0C， 控制指令 pbess(k) = AP(k)+Plimit'；当SOC(k)彡SOCmin时，电池储能系统SOC很低，为防止电池过放电，当ΔΡΟΟ <0需要储能放电时，电池储能系统不工作；当SOCmin < SOC(k) < α时，电池储能系统SOC较低，当AP(k) > 0需要储能充电时， 在保证达到风电功率平抑目标的同时尽可能多的对电池储能系统充电，以增大电池储能系统的放电能力，控制指令Pbess(k) = ΔP(k)+Plifflit'，且为了避免电池储能系统从电网吸收电能，保证 Pbess (k) ^PffG(k)；当SOCmin < SOC(k) < α，电池储能系统SOC较低，当AP(k) < 0需要储能放电时，在保证达到风电功率平抑目标的同时尽可能减少储能放电容量，以保持电池储能系统的放电能力，控制指令 Pbess (k) = Δ P (k)+Plifflit'；当a < SCC(k) ( b时，电池储能系统具有较好的充电放电能力，在保证达到风电功率平抑目标的同时尽可能减少电池的充/电放电量，当ΔΡ(10 >0需要储能充电时，控制指令Pbess(k) = APGO-Plimit'；当a < SOC(k) < h时，电池储能系统具有较好的充电放电能力，在保证达到风电功率平抑目标的同时尽可能减少电池的充/电放电量，当ΔΡ(10 <0需要储能放电时，控制指令Pbess(k) = Ap(k)+plimit'；当h < SOC(k) < SOCmax时，储能系统电池SOC较高，当ΔΡΟΟ > 0需要储能充电时， 在保证达到风电功率平抑目标的同时尽可能少的对电池充电，以保持电池储能系统的充电能力，控制指令 Pbess (k) = Δ P (k)-Plifflit'；ih<S0C(k) < SOCmax时，电池储能系统SOC较高，当ΔΡΟΟ <0需要电池放电时，在保证达到风电功率平抑目标的同时尽可能多的控制电池放电，控制指令Pbess (k)=Δ P (k)-Plifflit'；当SOC(k)彡SOCmax时，储能系统电池SOC较高，当AP(k) >0需要储能充电时，为防止储能系统电池过度充电，不控制电池储能系统充电，控制指令Ptess(k) =0，；当SOC(k)彡SOCmax时，电池储能系统SOC很高，当ΔΡΟΟ < 0需要储能放电时，在保证达到风电功率平抑目标的同时控制储能系统尽可能多的放电，以减小电池储能系统的充电能力，控制指令 Pbess (k) = Δ P (k)-Plifflit'。
全文摘要
一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法，通过数据采集设备采集风电功率数据、风储合成出力数据和储能系统的荷电状态SOC数据输入平抑控制模块，在平抑控制模块中以1分钟风电最大有功功率变化限值Plimit′为控制目标，以满足控制目标和保持电池储能系统较好的充/放电能力为控制原则，根据平抑控制策略对输入数据进行运算处理，将风电功率数据PWG(k)和风储合成出力Pout(k-1)做差，得到的差值ΔP(k)分别与控制目标风电分钟级有功功率变化限值Plimit′和电池储能系统最大出力限值maxPbess做比较，判断电池储能系统是否参与风电出力调控；当ΔP(k)大于Plimit′且小于maxPbess时输出控制电池储能系统的控制指令，由电池管理单元BMS控制电池储能系统出力，平抑风电功率波动，减小风电对电网产生的负面影响。
文档编号H02J3/32GK102522763SQ20111043989
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者修晓青, 惠东, 李建林, 李蓓, 靳文涛, 马会萌 申请人:中国电力科学研究院