一种光储系统子方阵EMS系统及其控制方法与流程

一种光储系统子方阵ems系统及其控制方法
技术领域
1.本发明涉及一种子方阵ems系统及其控制方法，特别涉及一种光储系统子方阵ems系统及其控制方法。


背景技术：

2.传统光储系统由四层架构组成。第一层为站控级ems，接收调度agc/avc主机下发的指令，完成全站的光储有功/无功控制；第二层为光伏发电单元主机、储能agc/avc从机，接收站控级ems下发的指令，完成对子方阵通信控制单元、变流器emu的指令分配及下发；第三层为子方阵通信控制单元、变流器emu，接收光伏发电单元主机、储能agc/avc从机下发的指令，完成对光伏逆变器、pcs指令分配和下发；第四层为光伏逆变器、储能变流器(pcs)，接收子方阵通信控制单元、emu下发的指令，完成对光伏逆变器出力、bms及储能电池系统的充放电控制。
3.传统光储系统的控制策略如下：
4.(1)站控级ems接收调度agc/avc系统下发的指令作为最大并网点功率pmax。
5.(2)站控级ems实时采集光伏电站并网点实际出力(光伏+储能)ppcc。
6.1)若ppcc＞pmax，则储能系统开始充电，充电功率pcharge为二者差值。
①
如果二者之差大于储能系统允许充电功率，则储能系统按照额定功率充电，并且开始限制光伏功率；
②
如果电池处于充满状态，则储能系统充电功率为0，并开始限制光伏功率；
③
如果二者之差小于储能系统允许充电功率，则储能系统按照差值功率充电，并控制光伏不限发。
7.2)若ppcc＜pmax，则储能系统开始放电，放电功率pdischarge为二者差值。
①
如果二者之差大于储能系统的额定功率，则储能系统按照额定功率放电，并控制光伏不限发；
②
如果电池处于放空状态，则储能系统放电功率为0，并控制光伏功率不限发；
③
如果二者之差小于储能系统额定功率，则储能系统按照差值功率放电，并控制光伏不限发。
8.传统光储系统控制策略：站控级ems集中管理各光伏单元及储能单元，根据光功率预测预报、agc/avc系统、储能单元荷电状态、光伏出力情况等，由站控级ems向光伏电站监控系统、储能监控系统下发指令，来控制光伏出力和蓄电池充放电。整体架构为站控级ems接收agc/avc主机下发的指令，再由光伏发电单元主机、储能agc/avc从机接收站控级ems下发的控制指令，并对子方阵通信控制单元、变流器emu进行指令分配和下发，进行协调控制光伏及储能出力。传统控制策略中控制逻辑环节较多，导致响应时间过长，不利于电站运行的可靠稳定性。
9.因此，特别需要一种光储系统子方阵ems系统及其控制方法，以解决上述现有存在的问题。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种光储系统子方阵ems系统及其控制方法，针对现有技术的不足，可以自行协调控制子方阵光伏出力和储能系统出力，系统响应时间大幅减小，提
高系统响应速度；使整个控制环节简单化、设备减少，经济效益更高；提升电站运行可靠性与稳定性。
11.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
12.第一方面，本发明提供一种光储系统子方阵ems系统及其控制方法，其特征在于，它由三层架构组成，第一层为子方阵ems单元，接收站控级agc/avc系统或快速调频系统及站控级ems单元下发的指令，就地完成光储功率控制；第二层为变流器emu单元，接收子方阵ems单元下发的指令，完成对储能变流器(pcs)的指令分配和下发；第三层为储能变流器(pcs)，接收变流器emu单元下发的指令，完成对储能电池系统的充放电控制；组串式逆变器直接接收子方阵ems单元下发的指令，完成对光伏的功率控制。
13.在本发明的一个实施例中，站控级agc/avc系统或快速调频系统及站控级ems单元分别直接通过光伏电站监控系统间隔层光纤环网交换机与子方阵ems单元的数据采集装置实现通讯连接。
14.在本发明的一个实施例中，组串式逆变器与子方阵ems单元的数据采集装置中的plc电力载波模块互相通讯连接。
15.在本发明的一个实施例中，站控级agc/avc系统与快速调频系统有闭锁控制，子方阵ems单元在任意时刻只接收到其中一个系统的指令。
16.第二方面，本发明提供一种光储系统子方阵ems系统的控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
17.(1)子方阵ems单元接收站控级agc/avc系统或快速调频系统及站控级ems单元下发的指令，并计算子方阵升压箱变1.1-1.3倍额定功率，取以上值中的最小值作为子方阵的最大并网点功率pmax；
18.(2)子方阵ems单元实时采集的子方阵升压箱变并网点功率ppcc；
19.(3)计算pmax、ppcc两者差值，以两者差值与储能系统额定功率的关系为判据，完成对光伏功率和储能充放电的控制。
20.在本发明的一个实施例中，若ppcc＞pmax，则储能系统开始充电，充电功率pcharge为二者差值。
21.进一步，如果pmax、ppcc二者之差大于储能系统额定功率，则储能系统按照额定功率充电，并开始限制光伏功率，使得并网点功率等于子方阵最大允许并网功率pmax。
22.进一步，如果电池处于充满状态，则储能系统充电功率为0，并开始限制光伏功率，使得并网点功率等于子方阵最大允许并网功率pmax。
23.进一步，如果pmax、ppcc二者之差小于储能系统额定功率，则储能系统按照差值功率充电，并控制光伏不限发。
24.在本发明的一个实施例中，若ppcc＜pmax，则储能系统开始放电，放电功率pdischarge为二者差值。
25.进一步，如果pmax、ppcc二者之差大于储能系统的额定功率，则储能系统按照额定功率放电，并控制光伏不限发；
26.进一步，如果电池处于放空状态，则储能系统放电功率为0，并控制光伏功率不限发；
27.进一步，如果pmax、ppcc二者之差小于储能系统额定功率，则储能系统按照差值功
率放电，并控制光伏不限发。
28.在本发明的一个实施例中，站控级agc/avc系统与快速调频系统有闭锁控制，子方阵ems单元在任意时刻只接收到其中一个系统的指令。
29.本发明的光储系统子方阵ems系统及其控制方法，与现有技术相比，子阵级ems单元可直接接收agc/avc系统或快速调频系统和站控级ems单元下发的指令进行设定或调整光伏的出力及储能系统充放电策略，并且可以自行协调控制子方阵光伏出力和储能系统出力，系统响应时间大幅减小，提高了响应速度；控制环节简单，相应设备减少，经济效益提高；设备减少使得系统故障率减少，提升电站运行可靠性与稳定性，实现本发明的目的。
30.本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
31.图1为本发明的光储系统子方阵ems系统的结构示意图；
32.图2为本发明的光储系统子方阵ems系统的控制方法的流程示意图；
33.图3为本发明的暂态工况的控制流程的示意图；
34.图4为本发明的异常工况的控制流程的示意图。
具体实施方式
35.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
36.实施例
37.如图1所示，本发明的光储系统子方阵ems系统，它由三层架构组成，第一层为子方阵ems单元，接收站控级agc/avc系统或快速调频系统及站控级ems单元下发的指令，就地完成光储功率控制；第二层为变流器emu单元，接收子方阵ems单元下发的指令，完成对储能变流器(pcs)的指令分配和下发；第三层为储能变流器(pcs)，接收变流器emu单元下发的指令，完成对储能电池系统的充放电控制；组串式逆变器直接接收子方阵ems单元下发的指令，完成对光伏的功率控制。
38.在本实施例中，站控级agc/avc系统或快速调频系统及站控级ems单元分别直接通过光伏电站监控系统间隔层光纤环网交换机与子方阵ems单元的数据采集装置实现通讯连接。
39.在本实施例中，组串式逆变器与子方阵ems单元的数据采集装置中的plc电力载波模块互相通讯连接。
40.在本实施例中，站控级agc/avc系统与快速调频系统有闭锁控制，子方阵ems单元在任意时刻只接收到其中一个系统的指令。
41.所采用的子方阵通信控制设备中主要包含logger3000数据采集器、mien6208光纤交换机、ems200型ems控制器、光纤终端盒等设备。子方阵通信控制设备也可由sacu2000b智能子阵控制器、光纤配线盒等设备构成。子方阵通信控制设备还可由sau数据采集器、交换机、光纤终端盒等设备构成。
42.如图2所示，本发明的光储系统子方阵ems系统的控制方法，它包括如下步骤：
43.(1)子方阵ems单元接收站控级agc/avc系统或快速调频系统及站控级ems单元下发的指令，并计算升压箱变1.1-1.3倍额定功率，取以上值中的最小值作为子方阵的最大并网点功率pmax；
44.(2)子方阵ems单元实时采集的升压箱变并网点功率ppcc；
45.(3)计算pmax、ppcc两者差值，以两者差值与储能系统额定功率的关系为判据，完成对光伏功率和储能充放电的控制。
46.在本实施例中，若ppcc＞pmax，则储能系统开始充电，充电功率pcharge为二者差值。
47.如果pmax、ppcc二者之差大于储能系统额定功率，则储能系统按照额定功率充电，并开始限制光伏功率，使得并网点功率等于子方阵最大允许并网功率pmax。
48.如果电池处于充满状态，则储能系统充电功率为0，并开始限制光伏功率，使得并网点功率等于子方阵最大允许并网功率pmax。
49.如果pmax、ppcc二者之差小于储能系统额定功率，则储能系统按照差值功率充电，并控制光伏不限发。
50.在本实施例中，若ppcc＜pmax，则储能系统开始放电，放电功率pdischarge为二者差值。
51.如果pmax、ppcc二者之差大于储能系统的额定功率，则储能系统按照额定功率放电，并控制光伏不限发；
52.如果电池处于放空状态，则储能系统放电功率为0，并控制光伏功率不限发；
53.如果pmax、ppcc二者之差小于储能系统额定功率，则储能系统按照差值功率放电，并控制光伏不限发。
54.本发明的光储系统子方阵ems系统的控制方法，还可由以下方式来实现：子方阵通信控制设备接收站控级agc/avc系统、快速调频系统及站控级ems单元的指令，并采集箱变测控和电度表信号、光伏和储能输出功率，统一协调分配控制光伏及储能出力。
55.子方阵限功率管理：控制光伏+储能出力不超过箱变额定容量的1.1倍。
56.光伏限功率(包括agc/快频、箱变1.1倍额定容量)时储能充电直至储充满。
57.光伏不限功率时储能放电。
58.针对站控级agc/avc系统、快速调频系统等指令控制出力，满足站控级agc/avc系统或快速调频系统响应要求，总体逻辑储能响应有限，储能没有能力响应时，再由光伏响应。
59.本发明的光储系统子方阵ems系统的控制方法，还可由以下方式来实现：
60.暂态工况：根据储能soc判断可调度功率范围及工作时间长度，选择合适的时机最大能力地减缓光伏区功率的波动性，减少对电网的功率波动的冲击，实现平滑功率输出。控制流程参见图3。
61.图中：pold：光伏区逆变器上一个状态功率值。
62.pnew：光伏区逆变器当前状态功率值。
63.稳态工况：当总并网点功率限于agc指令或快频指令或不限电时不超过额定变压器负载时。优先启动pcs调节，若超过pcs的调节能力，则限光伏出力。
64.异常工况：电池充满/放空或储能变流器故障时，限制p1功率不大于pout功率，确
保变压器不会过载。控制流程参见图4。
65.图中：pout＝p1+p2。
66.pout：并网点总交流出口功率值。
67.p1：光伏逆变器的真实功率。
68.p2：储能变流器功率设定值。
69.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。