一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种风-氨储能禪合系统控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于风电大规模并网对电网的冲击性，风资源本身具有的间歇性和随机性W及风 电反调峰特点，风力发电"上网难"和"弃风高"等消纳问题愈加严峻。至今为止，国内外研 究人员针对提高风电并网消纳能力提出W下两类解决方案；（1)通过物理储能、电磁储能、 化学储能S大储能类型，优化水电，燃气电站等灵活调节电源，提高灵活电源在电网中的比 例，为风电快速调峰，提高风电消纳能力提供可能；（2)调度部口控制，基于风电分散式开 发，依靠强大的跨区跨国互联电网支撑，有效扩大风电平衡区域。但是，由于我国风能资源 分布不均，即主要集中在西北、华北、东北地区，同时又受到跨区输送通道建设不完善、电源 结构单一等条件制约，使上述两种方案单一采用时不能达到理想的风电消纳效果。
[0003] 2012年11月，国家电网公司颁布企业标准《分散式风电接入电网技术规定》怕/ GDW1866-2012)，其中明确规定分散式风电场一般位于用户附近，W就地消纳为主，采用多 点接入，统一监控的并网方式。由于其多点接入、集中控制"为特点，与传统单点接入的 分布式风电区别较大，并且目前国内外都缺少相关技术标准和手段，因此，在实现方面还存 在一定难度。
[0004] 现有技术条件下，结合现有的方案（1)、（2)，W风电场、电解槽、储氨罐、燃料电池 和煤化工生产线为系统主要组成部分，构建W风电分散式开发为主，协同各风电场本地负 荷与上级电网调度，实现利用电解水制氨储能的方式消纳多余风电，并在电网需要时，通过 氨储能系统调节平易风电波动，提高电网对大规模风电并网的消纳能力，减小大规模风电 并网对电网造成的冲击，降低风力发电弃风率，是一种有效手段。
[0005] 在基于氨储能方式，依据上级电网指令，控制风电功率合理分配研究方面，国内外 鲜有公开发表的相关文献。国内外学者多针对集中分布的风电场和储能系统进行研究，或 针对分散式风电并网监控和调度策略进行阐述。例如文献1 (T.Zhou,B.化ancois.Modeling andcontroldesignofhydrogenproductionprocessforanactivehydrogen/wind hybridpowersystem[J].Int.J.Hy化ogenEnergy, 2009, 34(1) :21-30.)也主要是针对集 中分布的风电场和氨储能系统控制进行研究，并没有谈到风电并网与氨储能协调控制在分 散式风电场中的应用。文献2(沈汉琴，黄山峰.基于分散式风电的集控方案设计与实施 [J].太阳能，2013, 13:22-25.)阐述了包含集控中屯、和风电机组本地控制等四部分的分散 式风电系统，但既没有考虑额氨储能系统对控制架构的影响，也没有对具体的控制策略进 行深入研究。
[0006] 又如中国专利201110154373提出了一种风光储输综合发电站有功功率分配方 法，依据风光储输综合发电站设定功率，对其各部分进行动态、统一协调，达到提高风能及 太阳能资源利用率，延长发电、储能设备寿命的目标。但该分配方案局限于单一风电场结合 光伏电站和储能进行有功功率调度分配研究，并没有从全局角度考虑多风电场与储能协调 的功率分配问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服现有大规模风电并网消纳难，弃风大的缺点，提出一种分散 式接入风电场的风-氨储能禪合系统控制方法，W实现风电集群协调并网，保证各风电场 对应本地负荷正常运行的前提下，多余风电制氨储能，使风电最大限消纳。
[0008] 本发明风-氨储能禪合系统控制方法基于风电场实际出力与本地负荷的差值，协 同上级电网调度计划，W氨储能等效S0C状态为判断依据，控制风电并网与氨储能在风-氨 储能禪合系统中的功率分配；通过实时在线方式监测风电场实际出力P，hd、本地负荷Pi。。。 与上级电网调度计划Pj.h的变化，获取风电场实际出力P与本地负荷PiMd比较结果，并将 比较结果结合氨储能等效S0C状态与上级电网调度计划Pj.h进行二次比较；系统功率比较器 依据两次比较结果，将控制指令送予功率分配执行器，由功率分配执行器控制风电功率的 分配，同时将风电并网功率反馈给上级电网调度，上级电网调度部口依据各风电场反馈的 并网数据，W"同调等值"原则对风电集群进行调控。形成局部与全网结合，上级电网调度 与分配机构协调控制，进而控制风电场实际出力去向，优化风电实际功率分配值，实现风电 并网与风电制氨储能分配控制，使风电平滑并网、完全消纳，并通过并网功率反馈，帮助上 级电网调度及时修正调节发出指令，提高风电利用率和风电消纳能力。
[0009] 为达到上述目的，本发明采用技术方案是：
[0010] 首先，实时监测得到风电场实际出力其次，结合氨储能等效S0C状态，把风电 场实际出力Pww、本地负荷Pl。^与上级电网调度计划P 者进行比较；接着，执行器依据 比较结果对风电场实际出力进行分配，分配去向有四；本地负荷消纳，并入上级电网， 制氨用于储能，W及弃风。其中本地负荷消纳与并入上级电网部分统称为风电并网。最后， 风电并网部分将其并网功率反馈回上级电网调度部口。
[0011] 本发明的步骤依次如下：
[0012] 首先，采用风电最大功率跟踪（MPPT)方法，经过实时监控得到实际风电场出力 Pirind。
[001引其次，将风电场实际出力与本地负荷Pi。。进行比较，得到风电场实际出力 与本地负荷Pl?ad的差值Pt。;再W氨储能等效S0C状态为判据，即氨储能系统中储氨罐内压 强状态为判据，比较风电场实际出力与本地负荷Pload的差值PU与上级电网调度计划 P^。依据两次比较结果，得到6种分配去向：
[0014] (1)当Pu《〇时：风电完全并网，Ps=Pwnd，风电场实际出力Pwnd全部用于本地负 荷；
[00巧]似当氨储能等效S0C=氨储能等效SOCmax，且0<Pre《P化时；风电完全并网，Ps=Pw"d，风电场实际出力Pw"d中，P1。。4用于本地负荷，电场实际出力PWnd与本地负荷P1。。4的差 值Pu用于并入上级电网；
[001引 做当氨储能等效S0C=氨储能等效SOCmax，且0Ah<Pre时；风电用于满足本地负 荷和上级电网调度之后，剩余弃风，其中Pi。^用于本地负荷，Pa用于并入上级电网，弃风功 率Pcur= |Pjh_ 化ind_Pload)l;
[0017] (4)当氨储能等效SOC声氨储能等效SOCmax时；若风电场实际出力与本地负荷 PlMd的差值Pre能够满足氨储能，即（Pre-PH)〉〇时，消耗氨储能功率Ph后，有（Pu-Ph)《Pjh， 风电场实际出力p,hd与本地负荷PiMd的差值Pr。减去所消耗的氨储能功率Ph，即（P^-Ph)全 部并入上级电网，P日二P,1。广口11;
[001引妨当氨储能等效S0C声氨储能等效SOCmax时；若风电场实际出力P与本地负 荷Pl"ad的差值Pre能够满足氨储能，即（Pre-Ps)〉0时，消耗氨储能功率Ph后，有（Pre-Ps)〉Pjh， 风电场实际出力与本地负荷PiMd的差值Pt。减去所消耗的氨储能功率PH，即（Pu-Ph) 用于满足本地负荷和上级电网调度之后，剩余弃风，P,=PlMd+P^，弃风功率Peur= Pwind-巧load+PH+Pjh);
[001引做当氨储能等效S0C声氨储能等效SOCmax时；若风电场实际出力P与本地负 荷PiMd的差值Pa不能满足或恰好满足氨储能，即（Pu-Ph)《0时，氨储能功率Ph和风电场 实际出力Pwnd与本地负荷Pload的差值Pr湘等，PH=Pre，风电场实际出力Pwnd与本地负荷 PlMd的差值PU全部用于储能。
[0020] 其中，为风电场