一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统的制作方法

本实用新型涉及“互联网+”智慧能源技术领域，特别涉及一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性系统。

背景技术：

近年来，随着全球能源、环境问题日益严峻，风能、太阳能等分布式可再生能源因其资源丰富、污染小等优点而备受关注；但是，由于风能和太阳能具有容量小、间歇性和随机性等特点，仍存在着位置分散、难以实现大规模储能、发电随机性大和稳定性低等诸多瓶颈问题，在一定程度上也限制了其上网运行能力。而大力推进“互联网+”智慧能源则是保障我国能源安全战略、加快生态文明建设的必然要求，也是促进我国能源消费革命变革的必然选择。构建能源互联网不但是一种集能源生产、消费以及政策体制的重要变革手段，而且还会对人类社会生活方式产生一次根本性革命。

建立可以统一协调控制的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是实现能源互联网的重要手段，其本质是把分散在四处、与不同层级的电网相连的新能源电站和储能等设备集合起来进行集中控制调度并完成市场运营。目前，我国由于能源体制中发电、输配电、用电三方的相对独立，国内尚未形成相关成熟的VPP成套解决技术，VPP基本处于前期研究阶段。

其中，储能配比大规模风电构建的虚拟电厂，常在功率平滑、发电质量提高、频率影响方面进行有功功率输出支撑。但是，风电机组无功控制能力跟随发电机定子侧有功功率的不同而不同，且有功功率越大，机组可调节的无功功率范围越小；亦即不具备动态无功补偿能力，当系统负荷较大时，风电机组有功出力值增大，造成风电机组对外可调节的无功范围变小，从而减小了风电机组对风电场接入系统控制点电压的调节能力，这将进一步加剧风电场接入系统电压的不稳定性。

此外，在集中式风电场配比储能，由于储能成本等因素其储能配置比例不会太大，储能削峰填谷、调频、减少旋转备用的作用微乎其微。

因此，如何将上述问题加以解决，而研究出一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统，即为本领域技术人员的研究方向所在。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统，通过虚拟电厂协调控制中心对储能系统的充放电进行协调控制来实现对风电集群有功功率的稳定输出进而增大风电机组集群的无功电压调节范围，从而提高风电集群的电压稳定性。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统，包括：连接于区域电网中的多个风储单元，所述区域电网由虚拟电厂协调控制中心根据所接受的大电网的电网调度命令进行协调控制和调度，其中，每个风储单元包括：风电机组、接口单元、储能系统及负载，所述风电机组、所述储能系统及所述负载通过所述接口单元通过升压变后接入公共连接点，所述多个风储单元形成风储集群，所述风储集群汇流升压后输送至不同用户负荷终端，并由虚拟电厂协调控制中心进行统一的协调控制与调度。

较佳的实施方式中，还包括智能计量系统，与所述多个风储单元及所述虚拟电厂协调控制中心相连，用于采集多个风储单元的参数并监控状态。

较佳的实施方式中，还包括智慧能量管理系统，与所述多个风储单元及所述虚拟电厂协调控制中心相连，接收所述虚拟电厂协调控制中心的指令并对所述多个风储单元的风电机组的机端潮流、负载和储能系统进行协调控制。

较佳的实施方式中，所述风电机组为双馈异步风电机组、永磁直驱风电机组以及双馈-直驱混合风电机组中的一种或任意组合。

较佳的实施方式中，所述储能系统为全钒液流电池、铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、锌溴液流电池、钠硫电池、储氢-燃料电池、超级电容器、超导储能系统、压缩空气储能、飞轮储能中的一种或任意组合。

较佳的实施方式中，所述区域电网为35kV电网。

较佳的实施方式中，所述负载为可控负载。

本实用新型的优点在于：

1)本实用新型所构建的基于风储集群的虚拟电厂与在集中式风电场配置储能相比具有更强的并网点电压稳定能力；

2)本实用新型所提供的技术方案在稳压的同时还可以大幅削减无功补偿设备的容量，甚至通过虚拟电厂协调控制中心的合理控制与调度仅依靠风电机组的无功出力和储能系统灵活的四象限无功有功交换辅助无需无功补偿设备即可实现并网点电压稳定性要求；

3)与集中式风储电场相比本实用新型所构建的基于风储集群的虚拟电厂中各风储单元之间存在着出力互补效应，在一定程度上提高了渗透率，使储能的削峰填谷、调频调压、减少旋转备用的功能更加突出，进而有效弥补了风电的间歇性和波动性，使得风电出力更加稳定可控。

附图说明

图1为本实用新型一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统结构图。

图2为本实用新型的提高风储虚拟电厂电压稳定性的方案设计图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，为本实用新型的一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统结构图，本实用新型的一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统包括：连接于区域电网中的多个风储单元，区域电网由虚拟电厂协调控制中心根据所接受的大电网的电网调度命令进行协调控制和调度，其中，每个风储单元包括：风电机组、接口单元、储能系统及负载，风电机组、储能系统及负载通过接口单元通过升压变后接入公共连接点(PCC)，多个风储单元形成风储集群，所述风储集群汇流升压后输送至不同用户负荷终端，并由虚拟电厂协调控制中心进行统一的协调控制与调度。

本实用新型还包括智能计量系统及智慧能量管理系统，其中：智能计量系统与多个风储单元及虚拟电厂协调控制中心相连，用于采集多个风储单元的参数并监控状态。智慧能量管理系统，与所述多个风储单元及虚拟电厂的所述协调控制中心相连，接收所述虚拟电厂协调控制中心的指令并对所述多个风储单元的风电机组的机端潮流、负载和储能系统进行协调控制。其中：上述的风电机组为双馈异步风电机组、永磁直驱风电机组以及双馈-直驱混合风电机组中的一种或任意组合；所述储能系统为全钒液流电池、铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、锌溴液流电池、钠硫电池、储氢-燃料电池、超级电容器、超导储能系统、压缩空气储能、飞轮储能中的一种或任意组合；区域电网为35kV电网，负载为可控负载。

本实用新型的具体的结构的连接关系及工作方式为：将双馈异步风电机组、全钒液流电池储能系统、负载通过接口单元汇流接入10kV变电站，再经10kV/35kV升压变后接入区域电网的公共连接点，在区域电网中共有N个该种模式的风储单元，共同形成风储集群，风储集群汇流升压至35kV后输送至不同用户负荷终端从而形成虚拟电厂，虚拟电厂升压至220kV并入大电网。大电网将系统调度的指令发送给虚拟电厂协调控制中心，虚拟电厂协调控制中心接收智能计量系统采集的各个风储集群单元的运行参数并对这些参数信息进行优化组合及处理后给智慧能量管理系统发送指令，智慧能量管理系统则对各个集群单元的机端潮流、负载和储能系统进行协调控制。

其中提高电压稳定性的方案如图2所示：

实时监测并网点电压是否存在故障性波动，出现故障性波动时直接闭锁虚拟电厂内的无功控制器；非故障性波动则可划分为下述两种状态：

1)当并网点电压上升时，表明区域电网处于用电低谷期，此时虚拟电厂的智慧能量管理系统下发指令，使全钒液流电池储能系统处于充电状态，一方面吸收风电集群产生的盈余的有功功率，另一方面及时吸收区域电网过剩的无功功率，以增强系统电压的安全稳定裕度并避免双馈风电机组的大规模脱网运行；

2)当并网点电压下降时，表明区域电网处于用电高峰期，此时虚拟电厂的智慧能量管理系统下发指令，使全钒液流电池储能系统处于放电状态，以减小双馈风电机组有功功率出力负担，增大风电机组无功电压可调节范围并向电网连续、稳定地提供一定的无功以提高电网电压的稳定性。

综上所述，本实用新型的优点在于：

1)本实用新型所构建的基于风储集群的虚拟电厂与在集中式风电场配置储能相比具有更强的并网点电压稳定能力；

2)本实用新型所提供的技术方案在稳压的同时还可以大幅削减无功补偿设备的容量，甚至通过虚拟电厂协调控制中心的合理控制与调度仅依靠风电机组的无功出力和储能系统灵活的四象限无功有功交换辅助无需无功补偿设备即可实现并网点电压稳定性要求；

3)与集中式风储电场相比，本实用新型所构建的基于风储集群的虚拟电厂中各风储单元之间存在着出力互补效应，在一定程度上提高了渗透率，使储能的削峰填谷、调频调压、减少旋转备用的功能更加突出，进而有效弥补了风电的间歇性和波动性，使得风电出力更加稳定可控。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。