[發明專利]風電場大規模儲能電站功率調節方法及系統

有效

• 申請號: 201110217604.8
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102280879A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉穎明;王曉東;姚興佳;謝洪放;朱童
• 申請（專利權）人: 劉穎明;王曉東;姚興佳;謝洪放;朱童
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32;H02J3/18
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

技術領域

本發明涉及一種風電場大規模儲能電站控制系統及控制方法，尤其適用于電網容量較小或風電裝機容量占電網總裝機容量比例較大的區域。

背景技術

隨著社會能源需求迅速增加，氣候和環境問題日益突出，各國都加大了可再生能源的支持力度，風能以其可再生、潔凈無污染且發電成本相對較低的優點得到了快速發展，風電機組總裝機容量和風電場規模迅速擴大。但風電場對電網運行穩定性、可靠性的影響日益突出，大大增加了電網調度的難度。主要表現為：

（1）????????????風電出力隨機性強、間歇性明顯。風電出力波動幅度大，波動頻率也無規律性。風電的間歇性、隨機性增加了電網調頻的負擔

（2）????????????隨著大規模風電場接入電網，部分電網運行電壓控制出現了較大困難。風電場運行過度依賴系統無功補償，也限制了電網運行的靈活性。

（3）????????????由于風電機組單機容量較小，風電發電成分增加，導致在相同的負荷水平下，系統的慣量下降，影響電網動態穩定水平；而且風電的反調峰特性增加了電網調峰的難度。

風電并網容量的不斷增加和電網運行安全之間的矛盾，使電網無法全額收購風電電量，在必要時段采取限制風電出力措施來保證電網安全穩定運行。隨著風電接入規模的進一步擴大，矛盾會愈加突出。

發明內容

發明目的：本發明提供一種風電場大規模儲能電站功率調節方法及系統，主要解決風電功率輸出不穩定、不可控和可預測性差與電網調度直接的矛盾，改善由此導致的風電場電壓波動問題。

技術方案：本發明是通過以下技術方案實現的：

風電場大規模儲能電站功率調節方法，其特征在于：所述方法包括大規模儲能電站的功率平滑有功控制方法和電壓穩定無功功率控制方法；所述方法的具體步驟如下：

功率平滑有功控制方法：

（1）、確定整個風電場出口功率的控制目標；確定該目標的方式有兩種：一種是電網調度系統依據風電場風功率預測系統的預測值結合電網負載確定；另一種方式是通過對風電場測量的風電機組實時功率進行濾波得到控制目標；

（2）、采用誤差反饋控制法對儲能電站輸出的功率進行控制；?

（3）、根據發電機的中頻區和低頻區的輸出功率的變化來調整儲能電站輸出的功率進行控制，使其配合發電機的中頻區和低頻區的輸出功率的變化從而將風電場出口的功率保持平滑；

電壓穩定無功功率控制方法：

①、?????根據儲能電站容量、風電場機組裝機容量及電網參數確定無功功率控制參數；

②、?????根據電網要求及儲能電站變流器的響應時間確定無功功率控制周期；

③、?????測量出電壓給定和實測電壓的誤差；

④、?????結合以上步驟中得出的結果按照以下方法進行控制：

其中，K_q為有功功率控制參數，T_q為有功功率控制周期。為電壓給定和實測電壓的誤差，為儲能電站輸出的無功功率，S為時間常數，一般取值0.02～0.05。

?“（2）”步驟中的誤差反饋控制法的具體步驟如下：

㈠、確定有功功率控制參數、有功功率控制周期和功率控制目標和實測功率的誤差；

㈡、根據所得數據進行如下操作：

其中，P_ess為儲能電站輸出的有功功率，K_p為有功功率控制參數，T_p為有功功率控制周期。為功率控制目標和實測功率的誤差，S為時間常數。在反饋通道添加帶通濾波器，限定功率調節只對功率的中頻區和低頻區波動進行補償。

對于電壓穩定無功功率控制方法有兩種不同的方式。一是在電網故障的情況下，需要快速的控制電壓支撐以避免電壓崩潰。二是正常運行情況下控制無功功率，改善電壓分布,?保證電能質量。

大規模儲能電站通過雙向變流器的解耦控制實現功率平滑，有功功率控制方法和電壓穩定無功功率控制方法，解耦控制的方法如下：

AC/DC（交直流變換）采取基于IGBT的電壓源換流技術，其dq旋轉坐標系下電壓關系如下所示：

有功功率和無功功率為：