一种新能源发电配置储能功率协同控制方法及系统与流程

本发明属于新能源发电，具体涉及一种新能源发电配置储能功率协同控制方法及系统。

背景技术：

1、新能源发电大规模接入电网，由于其具有不连续、不稳定的非稳态特性，给电网安全稳定运行带来了一定挑战。新型储能技术以其灵活调节能力等优势，逐步成为构建新型电力系统、推动能源绿色低碳转型的关键一环。新能源发电配置储能系统，能够改善新能源发电出力特性，进而缓解电力系统电力电量在时间和空间上的分布不均衡问题，有利于保障电力稳定供应、提升新能源发电利用率。

2、目前，多个地区对集中式新能源发电并网配置储能容量提出明确要求，但新能源发电配置储能仍处于发展初期，部分地区存在“建而未用”的问题。在现有市场机制引导下，新能源发电与储能系统联合运行可通过提高功率预测准确性，提升场站agc、一次调频调节性能等方式获取辅助服务经济收益，但是多数项目仅实现单一的功能调节，未充分考虑新能源发电运行状态以及电网运行需求变化对储能利用率的影响，无法充分激发储能多种复用功能的价值，以实现新能源发电收益渠道多元化和储能功能价值最大化。

3、因此如何针对新能源发电配套储能进行多功能高效协同控制，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、目的：鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供一种新能源发电配置储能功率协同控制方法及系统，基于新能源发电运行状态以及电网运行需求变化，实现多功能控制模式自动切换，提升新能源发电有功功率调节性能以及储能功能价值收益，保障电网的安全稳定运行。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种新能源发电配置储能功率协同控制方法，包括：

4、步骤1、功率协同控制系统与场站远动通讯终端rtu、功率预测系统进行通讯接收相关控制指令；再根据不同控制功能模式下计算得出功率控制总目标指令pσ，通过站内装置采用通讯方式转发至新能源发电单元能量管理系统和储能能量管理系统；其中所述控制功能模式包含储能系统agc紧急直调控制、储能辅助场站一次调频控制、储能辅助场站agc控制、储能辅助场站功率预测控制四种功能；

5、步骤2、动态采集新能源场站并网点以及储能系统站内并网点电流电压，实时计算新能源场站并网点有功功率、电网频率和储能系统站内并网点有功功率，发送给新能源场站同步相量测量单元pmu子站，通过pmu子站直接上传至调度pmu主站，用于对全站agc、一次调频、功率预测以及储能系统agc紧急直调控制性能考核计算；

6、步骤3、功率协同控制系统涉设计包含储能系统agc紧急直调控制、储能辅助场站一次调频控制、储能辅助场站agc控制、储能辅助场站功率预测控制四种功能，根据新能源场站运行需求单独或同时投入多项功能模块，系统根据新能源发电运行状态以及电网运行需求变化，自动实现功能切换；

7、步骤4、功率协同控制系统在不同控制功能模式下，可根据新能源发电单元及储能运行状态自动优化分配下发至各发电单元能量管理系统，各发电单元能量管理系统能快速接收到功率控制指令并执行，实现新能源场站与储能系统功率调节协同控制；其中所述控制功能模式包含储能系统agc紧急直调控制、储能辅助场站一次调频控制、储能辅助场站agc控制、储能辅助场站功率预测控制四种功能；

8、步骤5、功率协同控制系统下发至储能能量管理系统的控制指令pes应受站内储能系统调节能力、一次设备容量约束，避免储能系统调节速度不能跟踪有功指令的快速变化，避免储能系统及新能源场站出现安全问题。

9、在一些实施例中，所述步骤1包括：

10、功率协同控制系统通过场站远动通讯终端rtu装置接收调度主站下发的全站agc控制、储能系统agc紧急直调控制遥调指令及全站agc请求投入、储能系统agc紧急直调请求投入遥控指令信号；

11、按照相关控制功能要求形成功率控制总目标指令pσ；

12、功率协同控制系统对功率控制总目标指令pσ进行计算分配，并下发至新能源发电单元能量管理系统和储能能量管理系统，再由各能量管理系统控制站内风机、光伏逆变器和储能pcs设备最终实现功率的快速调节。

13、在一些实施例中，步骤3包括：功率协同控制系统设计包含储能系统agc紧急直调控制、储能辅助场站一次调频控制、储能辅助场站agc控制、储能辅助场站功率预测控制四种功能；

14、当投入两个以上功能时，系统按照储能系统agc紧急直调控制>储能辅助场站一次调频控制>储能辅助场站agc控制>储能辅助场站功率预测控制的优先级顺序进行执行。

15、进一步地，在一些实施例中，储能系统agc紧急直调控制功能投入后，功率协同控制系统通过场站rtu向调度主站上送“储能系统agc紧急直调控制功能已投入”信号，该信号表征新能源场站储能系统具备被电网调度机构agc紧急直调能力；在电网运行故障或存在运行风险隐患时，调度主站根据储能系统上送状态信息，通过场站rtu下发“储能系统agc紧急直调请求投入”信号，功率协同控制系统接收到“储能系统agc紧急直调请求投入”指令后，由新能源场站运行人员在系统中再次操作储能系统agc紧急直调功能切换按钮，功率协同控制系统进入储能系统agc紧急直调控制模式，根据储能系统agc控制遥调指令pagc及储能系统站内并网点有功功率p0’计算得到储能系统控制目标指令pes，保障电网安全稳定运行。

16、进一步地，在一些实施例中，储能辅助场站agc控制模式下，功率协同控制系统根据全站agc控制指令pagc、全站并网点有功功率p0和新能源场站有功功率p0”计算得到功率控制总目标指令pσ；将功率控制总目标指令pσ优先优化分配给新能源发电单元能量管理系统进行有功功率调节，并实时监测新能源场站有功功率输出，动态修正下发给储能能量管理系统的控制指令pes＝pσ-p0”，通过储能系统的快速调节提升全站agc控制响应速度和精度。

17、进一步地，在一些实施例中，储能辅助场站一次调频控制模式：

18、在电网系统频率异常时，功率协同控制系统根据全站并网点测量的电网频率测量值f，按照有功-频率下垂控制计算一次调频负荷指令δp：

19、

20、式中：δp为一次调频功率指令(mw)，fd为一次调频死区，pn为新能源场站额定功率(mw)，fn为电网系统额定频率(hz)，δ为调差率(％)，f为电网频率测量值；

21、根据一次调频负荷指令δp与全站agc控制指令，计算得到功率控制总目标指令pσ；

22、功率协同控制系统优先将功率控制总目标指令pσ优化分配给新能源发电单元能量管理系统进行有功功率调节，并实时监测新能源场站有功功率输出，动态修正下发给储能能量管理系统的控制指令pes＝pσ-p0”，通过储能系统的快速调节辅助实现全站一次调频快速响应。

23、进一步地，若储能系统容量满足一次调频容量要求，功率协同控制系统单独响应一次调频负荷指令δp，具体包括：

24、一次调频动作期间，新能源发电单元闭锁负荷变化，由储能系统单独进行一次调频动态响应pes＝δp，充分发挥储能毫米级快速响应能力，可有效减少新能源发电频繁参与电网一次调频造成的机械磨损以及电量损失。

25、进一步地，在一些实施例中，储能辅助场站功率预测控制功能投入后，当新能源场站agc运行处于自由发电模式时，功率协同控制系统自动进入储能辅助场站功率预测控制模式；

26、功率协同控制系统与功率预测系统采用sftp方式实时进行通讯，功率协同控制系统接收功率预测系统传输过来的信息，并读取功率预测值pforecast作为功率控制总目标指令pσ，储能系统根据新能源发电实际功率输入情况，实现功率预测精确跟踪与能量双向输出pes＝pforecast－pcollectingline，同时功率协同控制系统将新能源发电集电线路有功功率pcollectingline与储能并网点有功功率p0’进行叠加，作为全站功率预测考核计算值上送给调度主站。

27、在一些实施例中，步骤5、功率协同控制系统下发至储能能量管理系统的控制指令pes应受站内储能系统调节能力、一次设备容量约束，包括：

28、功率协同控制系统从储能能量管理系统获取储能系统容量、一次设备容量状态信息；

29、根据储能系统容量、一次设备容量状态信息，计算出储能系统最大充电功率允许值pmax-c和储能系统最大放电功率允许值pmax-f；

30、储能能量管理系统的控制指令应满足pmax-c≤pes≤pmax-f，避免储能系统调节速度不能跟踪有功指令的快速变化，避免储能系统及新能源场站出现安全问题。

31、第二方面，本发明提供了一种新能源发电配置储能功率协同控制系统，包括功率协同控制系统；所述功率协同控制系统部署于新能源发电单元能量管理系统以及储能能量管理系统上层，所述功率协同控制系统分别与场站rtu、新能源发电单元能量管理系统以及储能能量管理系统信息交互，且与新能源场站功率预测系统相连；还包括处理器及存储介质；

32、所述存储介质用于存储指令；

33、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面所述方法的步骤。

34、所述功率协同控制系统被配置为：

35、动态采集新能源场站并网点电流电压，实时计算并网点有功功率及电网频率，通过场站rtu接收调度主站下发的全站自动发电控制agc指令，根据新能源发电单元运行状态，动态修正储能功率控制目标值，辅助提升全站功率调节性能；

36、基于测量的电网频率，动态计算一次调频控制指令，辅助全站快速参与电网一次调频响应；

37、从新能源场站功率预测系统获取功率预测目标值，在新能源场站处于自由发电模式时，平滑新能源场站有功功率输出，辅助提升功率预测精度，减少全站功率预测偏差考核；

38、动态采集储能系统站内并网点电流电压，实时计算储能系统并网点有功功率，通过远动通讯终端rtu接收调度主站下发的储能系统agc紧急直调控制指令，在电网运行特殊情况下，参与电网agc紧急直调，保障电网安全稳定运行；

39、使得功率协同控制系统从调度主站、新能源场站功率预测系统或本地计算等四种方式形成储能系统功率控制指令，从而有效提升电网有功功率调节性能。

40、第三方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

41、第四方面，本发明提供了一种设备，包括，

42、一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行第一方面所述的方法中的任一方法的指令。

43、有益效果：本发明提供的新能源发电配置储能功率协同控制方法、装置、设备及存储介质，具有以下优点：本发明针对新能源场站侧配套储能应用模式单一、经济性不高等现状，利用储能快速响应、精确跟踪与能量双向输出等优势，辅助新能源场站大大提升功率调节性能，弥补新能源发电的波动给电网带来的冲击和影响，并有效提高新能源场站在参与电网agc、一次调频、功率预测考核时获取的经济效益，实现了新能源发电收益渠道多元化和储能功能价值最大化，对提升网源协调能力，保障电网的安全稳定运行具有重要意义。