一种储能电站优化控制方法、系统、装置和存储介质与流程

[0001]
本发明属于储能电站电压无功自动调节技术领域，具体涉及一种储能电站优化控制方法、系统、装置和存储介质。


背景技术：

[0002]
储能电站接入电网后，不仅改变了传统电网能量单向流通的特性，而且使得无功电压特性无论是稳态还是暂态都发生了显著变化。在稳态层面，分布式电源的高渗透率接入会影响配电网全局的无功电压特性，影响程度与其出力、接入位置、接入方式以及功率因数有关。在暂态层面，储能电站的启停或出力变化常常造成系统电压波动。传统电网中的有功和无功变化都会对电压损耗产生很大影响，而随着分布式电源的接入，潮流快速波动也势必引起线路上的电压损耗相应变化。电池储能系统大规模并入电网后如何在规模化储能系统内部进行无功功率的实时优化分配是我们需解决的关键问题。目前，储能电站无功电压控制存在模型参数不准确、传统优化计算缓慢等导致电压控制不准确的问题。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是为填补已有技术的空白之处，提出一种集中式储能电站无功反馈优化控制方法、系统、装置和存储介质。本发明优化控制方法通过实时计算更新在线灵敏度，提高无功调节对电压的响应精度，改善并网点电压特性；通过排序优先选择可调幅度大的储能逆变器进行无功调节，尽量减少每轮参与调节的储能逆变器，合理安排各储能逆变器无功出力，保证储能站内的无功均匀分布。
[0004]
为实现上述目的，采用如下技术方案：
[0005]
一种储能电站优化控制方法，该方法包括以下步骤：
[0006]
1)计算所有储能逆变器的无功累加之和q
pcs_total_cur
；
[0007]
2)利用所述q
pcs_total_cur
计算储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度s
poc_cur
；
[0008]
3)利用所述s
poc_cur
计算为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量q
pcs_delta
；
[0009]
4)将无功调节量q
pcs_delta
分解到单个储能逆变器，得到储能逆变器的无功设定值q
pcs_set
[n]；
[0010]
5)将可调储能逆变器无功设定值q
pcs_set
[n]下发到对应可调储能逆变器执行无功调节。
[0011]
具体的，所述步骤1)中，所有储能逆变器的无功累加之和q
pcs_total_cur
：
[0012][0013]
式中：i是储能逆变器个数，q
pcs_cur
[i]是各储能逆变器交流侧当前无功。
[0014]
具体的，所述步骤2)中，储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度s
poc_cur
：
[0015]
s
poc_cur
＝(u
pcc_cur-u
pcc_last
)/(q
pcs_total_cur-q
pcs_total_last
)
ꢀꢀ
(2)
[0016]
式中：u
pcc_cur
是储能站并网点当前电压，从储能电站当地监控系统获取；u
pcc_set
是
调度下发的并网点电压目标值；q
pcs_total_last
是上一轮调节时所有储能逆变器无功累加之和。
[0017]
具体的，所述步骤3)中，为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量q
pcs_delta
：
[0018]
q
pcs_delta
＝(u
pcc_set-u
pcc_cur
)/s
poc_cur
ꢀꢀ
(3)
[0019]
式中：u
pcc_set
是调度下发的并网点电压目标值；u
pcc_cur
是储能站并网点当前电压；s
poc_cur
是储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度。
[0020]
具体的，所述步骤4)中，若无功调节量q
pcs_delta
小于0，将无功可调的储能逆变器按无功从大到小排列，总个数记为n个，每个储能逆变器无功记为q
pcs_down
[n]，n＝1，
…
，n；q
pcs_down
[n]≥q
pcs_down
[n+1]，n＝1，
…
，n-1；
[0021]
逐一计算每个储能逆变器的无功找平差值累加量q
pcs_align
[m]，m＝1，
…
，n-1，如式(4)所示：
[0022][0023]
当q
pcs_align
[m]≥|q
pcs_delta
|时，则计算这m个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，m，如式(5)所示：
[0024][0025]
具体的，若q
pcs_align
[m](m＝1，
…
，n-1)都小于|q
pcs_delta
|，则计算全部n个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，n，如式(6)所示：
[0026][0027]
具体的，所述步骤4)中，若无功调节量q
pcc_delta
大于0，将无功可调的储能逆变器按无功从小到大排列，总个数记为n个，每个储能逆变器无功记为q
pcs_up
[n]，n＝1，
…
，n；q
pcs_up
[n]≤q
pcs_up
[n+1]，n＝1，
…
，n-1；
[0028]
逐一计算每个储能逆变器的无功找平差值累加量q
pcs_align
[m]，m＝1，
…
，n-1，如式(7)所示：
[0029][0030]
一旦q
pcs_align
[m]≥q
pcs_delta
，则计算这m个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，m，如式(8)所示：
[0031][0032]
若q
pcs_align
[m](m＝1，
…
，n-1)都小于q
pcs_delta
，则计算全部n个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，n，如式(9)所示：
[0033][0034]
本发明的另一个技术方案是：一种集中式储能电站无功反馈优化控制系统，用于实施所述的储能电站优化控制方法，包括：
[0035]
无功计算模块，用于计算所有储能逆变器的无功累加之和q
pcs_total_cur
；
[0036]
在线灵敏度计算模块，用于计算储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度
s
poc_cur
；
[0037]
无功调节量计算模块，用于计算为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量q
pcs_delta
；
[0038]
无功调节量分解模块，用于将无功调节量q
pcs_delta
分解到单个储能逆变器，得到储能逆变器的无功设定值q
pcs_set
[n]；
[0039]
无功调节下发模块，用于将可调储能逆变器无功设定值q
pcs_set
[n]下发到对应可调储能逆变器执行无功调节。
[0040]
本发明的又一个技术方案是：一种集中式储能电站无功反馈优化控制装置，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，用于实施所述的储能电站优化控制方法。
[0041]
本发明的再一个技术方案是：一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的储能电站优化控制方法。
[0042]
本发明的有益效果如下：
[0043]
本发明在储能电站采用集成控制和优化于一体的反馈优化方法，不需要建立储能电站详尽准确的电气模型，而是基于系统当前状态反馈信息获取下一时刻控制命令，通过实时计算更新在线灵敏度，提高无功调节对电压的响应精度，改善并网点电压特性，抑制储能电站并网点电压波动；通过排序优先选择可调幅度大的储能逆变器进行无功调节，尽量减少每轮参与调节的储能逆变器，合理安排各储能逆变器无功出力，保证了储能站内的无功均匀分布，有利于减少储能站内网络损耗，提高了储能电站运行的经济性。
附图说明
[0044]
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0045]
图1为集中式储能电站无功反馈优化控制方法总体流程图；
[0046]
图2为单个储能逆变器无功排序分配方法流程图。
具体实施方式
[0047]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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。
[0048]
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
[0049]
本发明实施例提供了一种集中式储能电站无功反馈优化控制方法、系统、装置和存储介质。本发明优化控制方法通过实时计算更新在线灵敏度，提高无功调节对电压的响应精度，改善并网点电压特性；通过排序优先选择可调幅度大的储能逆变器进行无功调节，尽量减少每轮参与调节的储能逆变器，合理安排各储能逆变器无功出力，保证储能站内的无功均匀分布。
[0050]
本发明实施例提供的集中式储能电站无功反馈优化控制方法，在一个调节周期到
来时，首先从储能电站当地监控系统获取各储能逆变器和储能站并网点的当前无功值、当前电压值；然后，根据上一轮调节时的各储能逆变器无功累加值与并网点电压、当前各储能逆变器无功累加值与并网点电压计算储能逆变器无功变化对并网点电压的灵敏度；再根据新的灵敏度和电压目标值计算储能逆变器无功调节量；通过排序优先选择可调幅度大的数量最少的储能逆变器进行单机无功调节量分配，最后计算参与本轮调节的储能逆变器无功设定值并将该设定值下发执行，完成调节并等待下一个周期到来。本发明通过实时计算更新灵敏度，提高无功调节对电压的响应精度，改善并网点电压特性；通过排序优先选择可调幅度大的储能逆变器进行无功调节，保证了储能站内的无功均匀分布。具体如下所示：
[0051]
1)设置储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度记为s
poc_cur
；
[0052]
从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压记为u
pcc_cur
，调度下发的并网点电压目标值为u
pcc_set
；储能站上一轮调节时并网点电压记为u
pcc_last
，上一轮调节时所有储能逆变器无功累加之和，记为q
pcs_total_last
。
[0053]
2)一个调节周期到来时，从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压记为u
pcc_cur
，调度下发的并网点电压目标值u
pcc_set
；储能逆变器个数记为i，各储能逆变器交流侧当前无功记为q
pcs_cur
[i]，i＝1，
…
，i。所有储能逆变器无功累加之和，记为q
pcs_total_cur
，如式(1)所示：
[0054][0055]
3)计算储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度，如式(2)所示：
[0056]
s
poc_cur
＝(u
pcc_cur-u
pcc_last
)/(q
pcs_total_cur-q
pcs_total_last
)
ꢀꢀ
(2)。
[0057]
4)计算为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量q
pcs_delta
，如式(3)所示：
[0058]
q
pcs_delta
＝(u
pcc_set-u
pcc_cur
)/s
poc_cur
ꢀꢀ
(3)。
[0059]
5)将无功调节量q
pcs_delta
分解到单个储能逆变器，方法如下：
[0060]
若无功调节量q
pcs_delta
小于0，将无功可调的储能逆变器按无功从大到小排列，总个数记为n个，每个储能逆变器无功记为q
pcs_down
[n]，n＝1，
…
，n；q
pcs_down
[n]≥q
pcs_down
[n+1]，n＝1，
…
，n-1。
[0061]
逐一计算无功找平差值累加量q
pcs_align
[m]，m＝1，
…
，n-1，如式(4)所示：
[0062][0063]
一旦q
pcs_align
[m]≥|q
pcs_delta
|，则计算这m个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，m，如式(5)所示：
[0064][0065]
若q
pcs_align
[m](m＝1，
…
，n-1)都小于|q
pcs_delta
|，则计算全部n个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，n，如式(6)所示：
[0066][0067]
若无功调节量q
pcc_delta
大于0，将无功可调的储能逆变器按无功从小到大排列，总个数记为n个，每个储能逆变器无功记为q
pcs_up
[n]，n＝1，
…
，n；q
pcs_up
[n]≤q
pcs_up
[n+1]，n＝1，
…
，n-1。
[0068]
逐一计算无功找平差值累加量q
pcs_align
[m]，m＝1，
…
，n-1，如式(7)所示：
[0069][0070]
一旦q
pcs_align
[m]≥q
pcs_delta
，则计算这m个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，m，如式(8)所示：
[0071][0072]
若q
pcs_align
[m](m＝1，
…
，n-1)都小于q
pcs_delta
，则计算全部n个储能逆变器的无功设定值记为q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，n，如式(9)所示：
[0073][0074]
6)将m个可调储能逆变器无功设定值q
pcs_set
[n]，n＝1，
…
，m，下发到对应可调储能逆变器执行无功调节；
[0075]
记录并网点当前电压和所有储能逆变器无功之和u
pcc_last
＝u
pcc_cur
、q
pcs_total_last
＝q
pcs_total_cur
，用于下一轮调节计算；
[0076]
本轮调节到此结束。
[0077]
7)等待下一个调节周期的到来，重新返回步骤2)。
[0078]
本发明实施例提供的另一个技术方案是：
[0079]
一种集中式储能电站无功反馈优化控制系统，用于实施所述的储能电站优化控制方法，包括：
[0080]
无功计算模块，用于计算所有储能逆变器的无功累加之和q
pcs_total_cur
；
[0081]
在线灵敏度计算模块，用于计算储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度s
poc_cur
；
[0082]
无功调节量计算模块，用于计算为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量q
pcs_delta
；
[0083]
无功调节量分解模块，用于将无功调节量q
pcs_delta
分解到单个储能逆变器，得到储能逆变器的无功设定值q
pcs_set
[n]；
[0084]
无功调节下发模块，用于将可调储能逆变器无功设定值q
pcs_set
[n]下发到对应可调储能逆变器执行无功调节。
[0085]
本发明实施例提供的又一个技术方案是：
[0086]
一种集中式储能电站无功反馈优化控制装置，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，用于实施所述的储能电站优化控制方法。
[0087]
本发明实施例提供的再一个技术方案是：
[0088]
一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的储能电站优化控制方法。
[0089]
以下举出具体实施例说明本实施例的集中式储能电站无功反馈优化控制方法的实施效果。
[0090]
在一具体实施过程中，某集中式储能电站10kv母线下装有3台10kv/380v变压器，其中2台变压器下装有1mw/2mwh的储能子系统，1台变压器下装有0.5mw/1mwh的储能子系
统。预设控制周期为15秒。
[0091]
(1)2020年4月12日12时03分0秒，开始一个控制周期计算：
[0092]
(2)从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压为10.15kv，调度下发的并网点电压目标值为10.19kv；储能站上一轮调节时并网点电压为10.14kv，上一轮调节时所有储能逆变器无功累加之和为0.30mvar；
[0093]
各储能逆变器交流侧当前无功为0.30mvar\-0.11mvar\0.21mvar，均无功可调。所有储能逆变器无功累加之和为0.4mvar；
[0094]
(3)计算储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度为(10.15-10.14)/(0.40-0.30)＝0.1(kv/mvar)
[0095]
(4)计算为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量为(10.19-10.15)/0.1＝0.4(mvar)；
[0096]
(5)将无功调节量0.4mvar分解到单个储能逆变器：
[0097]
无功调节量0.4mvar大于0，将无功可调的储能逆变器按无功从小到大排列，分别为-0.11mvar\0.21mvar\0.30mvar。
[0098]
逐一计算无功找平差值累加量qpcs_align[1]＝0.21-(-0.11)＝0.32(mvar)；
[0099]
因为qpcs_align[1]为0.32mvar，小于无功调节量0.4mvar，计算qpcs_align[2]＝0.3-(-0.11)+0.3-0.21＝0.5(mvar)；
[0100]
因为qpcs_align[2]为0.5mvar，大于无功调节量0.4mvar，则计算前2个储能逆变器的无功设定值记为(-0.11+0.21+0.4)/2＝0.25(mvar)：
[0101]
(6)将2个可调储能逆变器无功设定值0.25mvar，下发到对应储能逆变器执行无功调节；
[0102]
记录并网点当前电压10.15kv和所有储能逆变器无功累加之和为0.40mvar，用于下一轮调节计算；
[0103]
(7)2020年4月12日12时03分15秒，开始又一个控制周期计算：
[0104]
(8)从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压为10.18kv，调度下发的并网点电压目标值为10.19kv；储能站上一轮调节时并网点电压为10.15，上一轮调节时所有储能逆变器无功累加之和为0.4mvar；
[0105]
各储能逆变器交流侧当前无功为0.31mvar\0.23mvar\0.24mvar，均无功可调。所有储能逆变器无功累加之和为0.79mvar；
[0106]
(9)计算储能逆变器无功变化对并网点电压的在线灵敏度为(10.18-10.15)/(0.79-0.4)＝0.077(kv/mvar)；
[0107]
(10)计算为了实现并网点电压目标值所需的无功调节量为(10.19-10.18)/0.077＝0.13(mvar)；
[0108]
(11)将无功调节量0.13mvar分解到单个储能逆变器：
[0109]
无功调节量0.14mvar大于0，将无功可调的储能逆变器按无功从小到大排列，分别为0.23mvar\0.24mvar\0.31mvar。
[0110]
逐一计算无功找平差值累加量qpcs_align[1]＝0.24-0.23＝0.01(mvar)；
[0111]
因为qpcs_align[1]为0.01mvar，小于无功调节量0.13mvar，计算qpcs_align[2]＝0.31-0.23+0.31-0.24＝0.15(mvar)；
[0112]
因为qpcs_align[2]为0.15mvar，大于无功调节量0.13mvar，则计算这2个储能逆变器的无功设定值记为(0.23+0.24+0.13)/2＝0.3(mvar)：
[0113]
(12)将2个可调储能逆变器无功设定值0.3mvar，下发到对应储能逆变器执行无功调节；
[0114]
记录并网点当前电压和总无功之和，用于下一轮调节计算；
[0115]
(13)2020年4月12日12时03分30秒，开始又一个控制周期计算：
[0116]
(14)从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压为10.19kv，调度下发的并网点电压目标值为10.19kv；各储能逆变器交流侧当前无功为0.30mvar\0.31mvar\0.29mvar，均无功可调；电压合格，本轮不控制。
[0117]
从上述实施过程可以看到，经过2轮控制，储能站并网点电压控制为调度下发的并网点电压目标值；每轮控制都只控制2台储能逆变器，且通过排序优先选择可调幅度大的储能逆变器进行无功调节，该2台储能逆变器无功出力分别从-0.11mvar\0.21mvar升到了0.31mvar\0.29mvar，消除了储能逆变器之间的无功环流，保证了机组间的无功均匀分布。
[0118]
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。