[實用新型]風電場大規模儲能電站功率調節系統

有效

• 申請號: 201120275550.6
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN202333800U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 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: 博融（大連）產業投資有限公司;劉穎明;王曉東;姚興佳;謝洪放
• 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

本實用新型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

實用新型目的：本實用新型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：本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種風電場大規模儲能電站功率調節系統，其特征在于：該系統包括電池管理單元、雙向變流器、并網接入裝置、功率控制器和儲能電站監控系統；電池管理單元和雙向變流器接入電池系統，功率控制器連接至雙向變流器和電池管理單元，儲能電站監控系統連接至功率控制器，并網接入裝置與雙向變流器連接。

并網接入裝置使用時與風電場交流母線連接，儲能電站監控系統使用時接入風電場以太網。

優點及效果：

本實用新型提供一種風電場大規模儲能電站功率調節系統，通過該系統實施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；

在風電場建設大規模儲能電站可以在很大程度上緩解上述問題，本實用新型的主要任務在于提供一種風電場大規模儲能電站功率調節系統及方法，通過對儲能電站有功和無功功率進行實時調節，進行消峰填谷、平滑功率，穩定風電場電壓。風電場大規模儲能電站功率調節系統包括：電池管理、雙向變流器、并網接入裝置、功率控制器和監控軟件。

為減少風電對電網運行的影響，一方面提高風電機組的有功、無功調節和低電壓穿越能力。同時采取一定措施，通過建設儲能電站等手段增加風電場功率的可預測性，減小功率波動，使風電場和電網直接的剛性連接變為柔性鏈接，解決風電場對電網的影響。

本實用新型對風電場大規模儲能電站進行控制，可以穩定風電場電壓，平滑風電機組（風電場）功率輸出，提高風電場所在區域電網的安全性、供電可靠性和靈活性，充分利用可再生能源。

附圖說明：

圖1為風電場大規模儲能系統拓撲結構框圖；

圖2為本實用新型功率調節系統的接線示意圖；

圖3為本實用新型中雙向變流器結構框圖；

圖?4為本實用新型中功率調節控制方法圖；

圖5?為本實用新型中風電場大規模儲能電站監控系統原理框圖；

圖6為本實用新型功率調節系統的結構示意框圖。

具體實施方式：下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明：

本實用新型提供一種風電場大規模儲能電站功率調節方法及系統，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：

風能經過風力發電機轉換為電能，風速的不斷變化引起了風力機的輸出功率P_w的變化，按變化的頻率范圍可將風力機的輸出P_w三部分：高頻區(1Hz及以上)、低頻區(0.01Hz及以下)和它們之間的中頻區。高頻區部分功率波動被發電機的轉子慣量吸收；而中頻區的功率波動是影響相連電網最嚴重的，也是儲能裝置要平抑的部分。因為轉子慣量對高頻區功率的平抑，所以發電機輸出功率P_w的波動范圍僅在中頻區和低頻區。因此有下式的功率分配關系：????????????????