一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法及装置与流程

本发明涉及储能技术领域，并且更具体地涉及一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法及装置。

背景技术：

近年来，新能源发电在国家的大力支持下高速发展，其中以风力发电发展最为迅速。但由于风力发电的不稳定性和波动性，使得风力发电的输出功率不稳定，造成大量的风电流失风储联合发电由于可以有效地平滑风电出力和跟踪发电计划出力，现已开始应用于实际。当前风力发电的新趋势是一台风力发电机配一个储能单元，组成风储联合发电系统。但由于发电端并网功率、电压、频率可能会超出升压变压器的承受范围，对电力系统的安全稳定运行造成危害，同时为了减少储能的使用，现提供一种风储联合发电系统优化控制方法及装置，对风储联合发电系统进行优化控制，为风储联合发电系统安全平稳发电提供一种技术支撑。

技术实现要素：

针对背景技术中提到的目前风储联合发电系统存在的发出功率、电压、频率不稳定的问题，本发明提出了一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法，本发明方法包括：

一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法，所述方法包括：

数据采集模块获取风储联合发电系统并网升压变压器的额定参数和风储联合系统实时参数，并将额定参数和实时参数发送至数据存储模块；

数据存储模块对接收数据采集模块传输的额定参数和实时参数进行存储，并发送至控制模块；

控制模块接收调度中心的充放电控制指令，或根据额定参数和实时参数，对储能电池进行充放电管理，并将结果发送至通讯模块；

通讯模块接收充放电指令，并将指令传至各储能单元。

可选的，额定参数包括：额定功率、额定电压和额定频率。

可选的，实时参数包括：实时功率、实时电压和实时频率。

可选的，充放电管理具体包括：

若风储联合发电系统输出有功功率ppcc满足约束条件储能系统ess不动作，pchange＝0，

若由ess吸收的有功功率为

若由ess发出的有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre1＝pre+pchange(3)

无功功率为

若风储联合发电系统输出无功功率qpcc，满足约束条件储能系统ess不动作,qchange＝0，

若由ess吸收的无功功率为

若由ess发出的无功功率为

此时ess中的无功功率为

qre2＝qre1+qchange

(7)

有功功率为

若风储联合发电系统输出电压满足约束条件ess不动作,qchange＝0。

若将会导致输出无功功率的升高，此时由ess吸收多余的无功功率为

若将会导致输出无功功率的降低，此时由ess发出无功功率。

此时ess中的无功功率为

qre3＝qre2+qchange(11)

有功功率为

若风储联合发电系统输出频率满足约束条件ess不动作,pchange＝0。

若将会导致输出有功功率的升高，此时由ess吸收的有功功率为

若将会导致输出有功功率的降低,此时由ess发出有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre4＝pre3+pchange(15)

无功功率为

ppcc为公共连接点的有功功率，为公共连接点的有功功率最小值，为公共连接点的有功功率最大值，qpcc为公共连接点的无功功率，为公共连接点的无功功率最小值，为公共连接点的无功功率最大值，qpcc为公共连接点的无功功率，vpcc为公共连接点的电压，为公共连接点的电压的最小值，为公共连接点的电压的最大值，fpcc为公共连接点的频率，为公共连接点的频率的最小值，为公共连接点的频率的最大值。为电压上限时应输出的有功功率，为频率下限时应输出的有功功率。为频率上限时应输出的有功功率，为频率下限时应输出的有功功率。pchange，qchange分别为储能系统中有功功率和无功功率的变化量，为储能系统视在功率，pre为储能系统初始有功功率，pre1，pre2，pre3，pre4分别为有功功率，qre1，qre2，qre3，qre4分别为无功功率；

预判断风储联合发电系统输出有功功率、无功功率、电压、频率是否满足约束条件，当满足约束条件时，能量管理装置emu控制模块输出控制命令至通讯模块，储能单元进行功率调配。

本发明还提供一种控制风储联合发电系统充放电管理的装置，本发明系统包括：

数据采集模块，获取风储联合发电系统并网升压变压器的额定参数和风储联合系统实时参数，并将额定参数和实时参数发送至数据存储模块；

数据存储模块，对接收数据采集模块传输的额定参数和实时参数进行存储，并发送至控制模块；

控制模块，控制模块接收调度中心的充放电控制指令，或根据额定参数和实时参数，对储能电池进行充放电管理，并将结果发送至通讯模块；通讯模块接收充放电指令，并将指令传至储能电池；

通讯模块，接收充放电指令，并将充放电指令传至各储能单元。

可选的，控制模块对储能系统进行充放电管理过程，包括：若风储联合发电系统输出有功功率ppcc满足约束条件储能系统ess不动作，pchange＝0，

若由ess吸收的有功功率为

若由ess发出的有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre1＝pre+pchange

无功功率为

若风储联合发电系统输出无功功率qpcc，满足约束条件储能系统ess不动作,qchange＝0，

若由ess吸收的无功功率为

若由ess发出的无功功率为

此时ess中的无功功率为

qre2＝qre1+qchange

有功功率为

若风储联合发电系统输出电压满足约束条件ess不动作,qchange＝0。

若将会导致输出无功功率的升高，此时由ess吸收多余的无功功率为

若将会导致输出无功功率的降低，此时由ess发出无功功率。

此时ess中的无功功率为

qre3＝qre2+qchange

有功功率为

若风储联合发电系统输出频率满足约束条件ess不动作,pchange＝0。

若将会导致输出有功功率的升高，此时由ess吸收的有功功率为

若将会导致输出有功功率的降低,此时由ess发出有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre4＝pre3+pchange

无功功率为

当采集到的公共连接点pcc电压实际值与公共连接点pcc电压额定范围有差值时，根据采集到的公共连接点pcc电压实际值与公共连接点pcc电压额定范围的差值得到δu,通过q/v下垂控制将得到δq；

当采集到的公共连接点pcc频率实际值与公共连接点pcc频率额定范围有差值时，根据采集到的公共连接点pcc频率实际值与公共连接点pcc频率额定范围的差值得到δf,通过p/f下垂控制将得到δp。

本发明优于目前存在的风储联合发电的控制方法及装置，可以将风储联合发电端的功率、电压、频率控制在公共连接点允许的范围内，使升压变压器在额定范围内工作，同时减少储能的使用次数，延长其使用寿命。提升风储联合发电系统的稳定性和安全性及效率。

附图说明

图1为本发明一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法能量管理装置emu接入风力发电机箱变的电气连接图和储能单元通信网络图；

图2是本发明一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法流程图；

图3是本发明一种控制风储联合发电系统充放电管理的装置结构图；

图4是本发明一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法q/v下垂特性控制曲线图；

图5是本发明一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法p/f下垂特性控制曲线图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供了一种控制风储联合发电系统充放电管理的方法，如图2所示，所述方法包括：

数据采集模块获取风储联合发电系统并网升压变压器的额定参数和风储联合系统实时参数，并将额定参数和实时参数发送至数据存储模块；

数据存储模块对接收数据采集模块传输的额定参数和实时参数进行存储，并发送至控制模块；

控制模块接收调度中心的充放电控制指令，或根据额定参数和实时参数，对储能电池进行充放电管理，并将结果发送至通讯模块；

通讯模块接收充放电指令，并将指令传至各储能单元。

能量管理装置emu接入风力发电机箱变的电气连接图和储能单元通信网络图如图1所示；

额定参数包括：额定功率、额定电压和额定频率。

实时参数包括：实时功率、实时电压和实时频率。

充放电管理具体包括：

若风储联合发电系统输出有功功率ppcc满足约束条件储能系统ess不动作，pchange＝0，

若由ess吸收的有功功率为

若由ess发出的有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre1＝pre+pchange(3)

无功功率为

若风储联合发电系统输出无功功率qpcc，满足约束条件储能系统ess不动作,qchange＝0，

若由ess吸收的无功功率为

若由ess发出的无功功率为

此时ess中的无功功率为

qre2＝qre1+qchange

(7)

有功功率为

若风储联合发电系统输出电压满足约束条件ess不动作,qchange＝0。

若将会导致输出无功功率的升高，此时由ess吸收多余的无功功率为

若将会导致输出无功功率的降低，此时由ess发出无功功率。

此时ess中的无功功率为

qre3＝qre2+qchange(11)

有功功率为

若风储联合发电系统输出频率满足约束条件ess不动作,pchange＝0。

若将会导致输出有功功率的升高，此时由ess吸收的有功功率为

若将会导致输出有功功率的降低,此时由ess发出有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre4＝pre3+pchange(15)

无功功率为

ppcc为公共连接点的有功功率，为公共连接点的有功功率最小值，为公共连接点的有功功率最大值，qpcc为公共连接点的无功功率，为公共连接点的无功功率最小值，为公共连接点的无功功率最大值，qpcc为公共连接点的无功功率，vpcc为公共连接点的电压，为公共连接点的电压的最小值，为公共连接点的电压的最大值，fpcc为公共连接点的频率，为公共连接点的频率的最小值，为公共连接点的频率的最大值。为电压上限时应输出的有功功率，为频率下限时应输出的有功功率。为频率上限时应输出的有功功率，为频率下限时应输出的有功功率。pchange，qchange分别为储能系统中有功功率和无功功率的变化量，为储能系统视在功率，pre为储能系统初始有功功率，pre1，pre2，pre3，pre4分别为有功功率，qre1，qre2，qre3，qre4分别为无功功率；

预判断风储联合发电系统输出有功功率、无功功率、电压、频率是否满足约束条件，当满足约束条件时，能量管理装置emu控制模块输出控制命令至通讯模块，储能单元进行功率调配。

本发明还提供一种控制风储联合发电系统充放电管理的装置，如图3所示，包括：

数据采集模块，获取风储联合发电系统并网升压变压器的额定参数和风储联合系统实时参数，并将额定参数和实时参数发送至数据存储模块；

数据存储模块，对接收数据采集模块传输的额定参数和实时参数进行存储，并发送至控制模块；

控制模块，控制模块接收调度中心的充放电控制指令，或根据额定参数和实时参数，对储能电池进行充放电管理，并将结果发送至通讯模块；通讯模块接收充放电指令，并将指令传至储能电池；

通讯模块，接收充放电指令，并将充放电指令传至各储能单元。

储能管理装置emu的控制模块对储能系统进行充放电管理过程，包括：若风储联合发电系统输出有功功率ppcc满足约束条件储能系统ess不动作，pchange＝0，

若由ess吸收的有功功率为

若由ess发出的有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre1＝pre+pchange

无功功率为

若风储联合发电系统输出无功功率qpcc，满足约束条件储能系统ess不动作,qchange＝0，

若由ess吸收的无功功率为

若由ess发出的无功功率为

此时ess中的无功功率为

qre2＝qre1+qchange

有功功率为

若风储联合发电系统输出电压满足约束条件ess不动作,qchange＝0。

若将会导致输出无功功率的升高，此时由ess吸收多余的无功功率为

若将会导致输出无功功率的降低，此时由ess发出无功功率。

此时ess中的无功功率为

qre3＝qre2+qchange

有功功率为

若风储联合发电系统输出频率满足约束条件ess不动作,pchange＝0。

若将会导致输出有功功率的升高，此时由ess吸收的有功功率为

若将会导致输出有功功率的降低,此时由ess发出有功功率为

此时ess中的有功功率为

pre4＝pre3+pchange

无功功率为

当采集到的公共连接点pcc电压实际值与公共连接点pcc电压额定范围有差值时，根据采集到的公共连接点pcc电压实际值与公共连接点pcc电压额定范围的差值得到δu,通过q/v下垂控制将得到δq，q/v下垂特性控制曲线图如图4所示；

当采集到的公共连接点pcc频率实际值与公共连接点pcc频率额定范围有差值时，根据采集到的公共连接点pcc频率实际值与公共连接点pcc频率额定范围的差值得到δf,通过p/f下垂控制将得到δp，p/f下垂特性控制曲线图如图5所示。

本发明优于目前存在的风储联合发电的控制方法及系统，可以将风储联合发电端的功率、电压、频率控制在公共连接点允许的范围内，使升压变压器在额定范围内工作，同时减少储能的使用次数，延长其使用寿命。提升风储联合发电系统的稳定性和安全性及效率。