一种结合储能的风电场功率输出系统的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种含储能的风电场功率输出系统。

背景技术：

大规模风电接入电网带来的主要问题有电网调峰调频压力增大、电网电压控制难度提高、局部电网接入能力不足、电网稳定运行的风险增加和由于风机性能差异造成的电网二次冲击等。在全球各国风电并网导则都对并网风电场提出了更为严格的要求，使其具备常规电厂的服务能力。但风电场输出功率控制中一旦网调下发调控指令，风电场端都采用限功率运行方式，即弃风。弃风问题难解，暴露了我国能源规划、建设和运行中的种种矛盾。

由此，储能技术在风电系统中的使用越发引起关注。国家发改委、国家能源局与工信部联合下发的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，在重点任务中的第一项“推动建设智能化能源生产消费基础设施”明确要求开发储电等大容量、低成本、高效率、长寿命储能产品及系统。

因此，如何将储能技术应用于风电场功率输出系统中，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出一种结合储能的风电场功率输出系统，由于储能设备充放电响应速度迅速，执行控制策略快的特点，该系统能够及时准确地执行调度指令，同时能充分利用储能设备充放电特性，避免了常规风电场功率输出控制中直接弃风现象，还能平抑风电场有功输出，提高风电场发电量。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种结合储能的风电场功率输出系统，包括：功率输出控制模块及与所述功率输出控制模块相连的风电场升压站数据采集模块、储能设备数据采集模块、调度数据接收模块、风电机组数据采集模块、风电机组控制模块、储能设备控制模块、存储模块，还包括风功率预测结果接收模块，与所述的存储模块相连，其中：

所述风电场升压站数据采集模块用于连接风电场出口点数据测量设备，获取有功功率、无功功率、电网电压数据；

所述储能设备数据采集模块与风电场储能设备进行通讯，用于采集风电场储能设备工作状态数据；

所述调度数据接收模块用于接收风电场运行调节指令；

所述风电机组数据采集模块与风电场各台风电机组通讯连接，获取机组运行信息；

所述功率输出控制模块用于根据当前电网调度运行要求，执行相应控制策略；

所述风电机组控制模块用于获取功率输出控制模块计算的所述各台风电机组的功率输出指令，并将指令下发至所述各台风电机组；

所述储能设备控制模块用于获取功率输出控制模块计算的储能设备的功率输出指令，并将指令下发至储能设备控制单元；

所述存储模块用于存储系统运行信息；

所述风功率预测结果接收模块用于接收风电场风功率预测系统的预测结果。

较佳的实施方式中，所述调度数据接收模块与电网调度中心直接连接，接收所述电网调度中心下发的风电场运行调节指令。

较佳的实施方式中，所述调度数据接收模块与风电场端远动数据信息系统连接，接收所述风电场端远动数据信息系统下发的风电场运行调节指令。

较佳的实施方式中，还包括光纤建设环网，所述功率输出控制模块接入光纤建设环网与所述各台风电机组进行通讯。

本实用新型提供了一种结合储能的风电场功率输出控制系统设计方案及功率输出策略。该系统能充分利用储能系统的特性，在风电场功率输出控制中发挥优势，达到快速响应功率调节指令，优化运行调度，避免弃风，提高风电场发电量。

附图说明

图1为本实用新型一种结合储能的风电场功率输出系统的组成示意图；

图2为本实用新型一种结合储能的风电场功率输出系统的控制方式示意图。

附图标记说明：11-风电场升压站数据采集模块；12-储能设备数据采集模块；13-调度数据接收模块；14-风电机组数据采集模块；15-功率输出控制模块；16-风电机组控制模块；17-储能设备控制模块；18-存储模块；19-风功率预测结果接收模块；2-风电场风电机组；3-风电场储能设备。

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，为本实用新型结合储能的风电场功率输出系统的组成示意图，本实用新型的结合储能的风电场功率输出控制系统涉及到与诸多设备的通讯和控制，也涉及到自身决策系统多个功能模块协调控制，根据其功能细分为多个功能模块，具体包括风电场升压站数据采集模块11、储能设备数据采集模块12、调度数据接收模块13、风电机组数据采集模块14、功率输出控制模块15、风电机组控制模块16、储能设备控制模块17、存储模块18及风功率预测结果接收模块19。风电场升压站数据采集模块11、储能设备数据采集模块12、调度数据接收模块13、风电机组数据采集模块14、风电机组控制模块16、储能设备控制模块17及存储模块18均与功率输出控制模块15相连，风功率预测结果接收模块19与存储模块18相连，其中：

风电场升压站数据采集模块11用于连接风电场出口点数据测量设备，获取有功功率、无功功率、电网电压等数据。其中，附图中的升压站信息系统为数据服务端，数据测量设备为数据源。

储能设备数据采集模块12与风电场储能设备3进行通讯，用于采集风电场储能设备3的工作状态数据，包括运行状态、无功功率、电压、电流等。

调度数据接收模块13与电网调度中心直接连接或者与风电场端远动数据信息系统连接，接收电网调度中心或风电场端远动数据信息系统下发的风电场运行调节指令。

风电机组数据采集模块14与风电场所有风电机组2通过网络建立通讯连接，获取机组运行信息，包括：有功功率、无功功率、风速、电压等信息。

功率输出控制模块15用于根据当前电网调度运行要求，执行相应控制策略。风电场网络建设常用光纤建设环网，功率输出控制模块15只需接入风场的光纤建设环网即可与所有风电机组2进行通讯。

风电机组控制模块16用于获取功率输出控制模块15计算的各台风电机组2的功率输出指令，并将指令下发至各台机组。

储能设备控制模块17用于获取功率输出控制模块15计算的储能设备的功率输出指令，并将指令下发至风电场储能设备3。

存储模块18用于存储系统运行信息，包括：调度计划值、实时有功功率值、实时无功功率值等。

风功率预测结果接收模块19用于接收风电场风功率预测系统的预测结果，预先判断未来4小时和未来1天的发电量。

需要说明的是：本实用新型的结合储能的风电场功率输出系统的各模块均是以硬件方式实现的。

如图2所示，为本实用新型一种结合储能的风电场功率输出系统的控制方式示意图，现将功率输出控制模块15的功率输出控制策略进行说明如下：

(1)风功率预测模块接收来自于风电场风功率预测系统给出的风电场未来功率预测。预测数据包括未来4小时的功率预测值和第二天的风电场功率预测值，参考两种功率预测值，根据当前风电场储能设备3运行情况，功率输出决策系统可以为储能设备安排充放电计划，避免储能设备过度放点和盲目充电。

(2)调度调控指令模块接收功率计划调度指令，根据风电场出口点信息计算功率输出偏差，整定当前功率输出控制模块的指令值。

(3)根据风电场风电机组2和风电场储能设备3运行情况，并考虑储能设备的充放电计划，制定风电机组功率输出指令和储能设备当前充、放电指令。同时根据风电机组的功率输出指令，通过各机组实际运行情况计算各台机组功率输出指令。

(4)储能系统充、放电功率计算模块下发功率输出指令至风电场储能设备3，并由储能设备数据采集模块12实时获取风电场储能设备3的功率输出，同时功率输出控制模块计算功率输出偏差。

(5)风机群有功控制模块下发功率输出指令至风电场各台风电机组2，并由风电机组数据采集模块14实时获取风电机组功率输出，同时功率输出控制模块15计算功率输出偏差。

(6)储能设备功率控制单元连接储能设备，下发充、放电控制指令到设备。

(7)储能系统状态监测模块用于监控储能设备运行情况，并将信息反馈至储能系统充、放电功率计算模块中，为制定下一步策略提供数据支持。

(8)累加(4)(5)反馈的偏差，若超出功率偏差的死区阀值范围，则重新整定风电机组和储能设备的功率输出计划即返回(3)；若功率偏差在死区阀值范围内，则返回(1)。

本实用新型是在引入储能设备后，风电场功率输出控制系统根据电网调度指令与当前风电场的理论出力实时决策储能设备的充、放电策略，并计算、下发储能设备的充、放电指令值。因此，储能设备的引入，可更好地实现抑制功率波动、频率控制、优化运行调度等。

综上所述，本实用新型提供了一种结合储能的风电场功率输出控制系统设计方案及功率输出策略。该系统能充分利用储能系统的特性，在风电场功率输出控制中发挥优势，达到快速响应功率调节指令，优化运行调度，避免弃风，提高风电场发电量。

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。