[發明專利]基于變化率控制儲能電站平滑風光發電波動的方法及系統

有效

• 申請號: 201210114148.9
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN103560533A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李相俊;惠東;來小康
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于智能電網以及能量存儲與轉換技術領域，具體涉及一種基于大功率大容量儲能系統的風光發電出力平滑控制方法，其適用于大規模風光儲聯合發電系統中風光發電出力平滑及兆瓦級儲能電站的電池實時功率計算方法。

背景技術

由于風能和光伏發電等的不確定性和不穩定性等特點，風光發電產生功率的瞬時上升或跌落將造成輸出功率不平穩，使得風電和光伏發電并網功率隨之不斷波動。而且，隨著風能和光伏發電在電網中所占比例不斷增加，風電及太陽能發電輸出功率的平滑控制越來越受到關注。

隨著電池及其集成技術的不斷發展，應用電池儲能電站去平滑風電及太陽能發電輸出逐漸成為了一種可行方案。通過合理控制連接在儲能設備上的變流器，高效實現儲能系統的充放電，能在很大程度上解決由于風電及光伏發電隨機性、間歇性及波動性等帶來的風光發電輸出功率不穩定問題，以滿足風力及太陽能發電的平滑輸出要求，并有效解決由于風電及光伏發電波動給電網頻率波動帶來的電能質量等問題。風光儲聯合發電系統本質上是一種多能源系統，如何協調各個電源系統的工作，是多能源混合發電系統研發上一個關鍵問題。從電池的角度來說，過度的充電和過度的放電都會對電池的壽命造成影響。因此，監控好電池荷電狀態(State?of?Charge：SOC)，并將電池的荷電狀態控制在一定范圍內是必要的。而且，在風光儲聯合發電系統中，如果沒有合理有效的控制策略去監控儲能電池的剩余電量，則會增加不必要的電池容量和使用成本。

電池儲能電站可根據風電及光伏發電出力的平滑要求和儲能電池剩余容量SOC，對風光發電功率進行波動平滑。因此，有必要開展風光儲聯合發電系統的研究并提出相關控制方法。目前有關基于兆瓦級大功率大容量電池儲能電站的風光發電出力平滑控制方面的專利、文獻、技術報告等非常少，需要深入研究和探索。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的之一在于提供一種能夠抑制風光發電出力波動，有效減少電池儲能電站的利用率，延長電池儲能電站使用壽命的控制電池儲能電站平滑風光發電波動方法及系統。

本發明的控制方法是通過下述技術方案實現的：

一種基于變化率控制儲能電站平滑風光發電波動的方法，包括以下步驟：

A、讀取風光發電場及電池儲能電站的相關數據，并對數據進行存儲，所述風光發電場包括并網運行的風力發電機組和光伏發電機組；

B、實時確定出風光發電總功率的變化速率限制值；

C、實時計算出風光發電總功率平滑目標值；

D、實時計算出電池儲能電站總功率實時需求值；

E、將步驟D計算出的電池儲能電站總功率實時需求值以及步驟C計算出的風光發電總功率平滑目標值輸出至外部監控平臺。

進一步地，所述步驟A中，讀取的相關數據包括：風光發電波動率限制值，風力發電總功率值，光伏發電總功率值，風光發電場中各風力發電機組的運行狀態值和額定功率值，光伏發電場中各光伏發電機組的運行狀態值和額定功率值以及電池儲能電站的最大允許充電功率和最大允許放電功率等等。

進一步地，所述步驟B的具體步驟包括：

B1)計算當前并網運行的風力發電機組和光伏發電機組的總額定功率，即風光發電總額定功率；

B2)通過風光發電總額定功率，實時計算風光發電總功率的變化速率限制值。

進一步地，所述步驟C的具體步驟包括：

C1)將第一個被采樣、并輸入到動態斜率限制器模塊的風光發電總功率值設置為初始時刻經過變化速率限制后的輸出功率

C2)基于下式計算當前采樣時刻風光發電總功率的變化速率：

上式中，P_風光總(t)、P_風光總(t-1)分別為當前采樣時刻t、前一采樣時刻t-1的風光發電總功率值，所述風光發電總功率值等于風力發電總功率值與光伏發電總功率值之和；Δt為風光發電總功率值的采樣周期；

C3)基于變化速率限制條件進行判斷，直至求得當前采樣時刻經過變化速率限制后的輸出功率為止；對每一次經過變化速率限制后的輸出功率進行存儲，供下一采樣時間基于變化速率限制條件進行判斷時調用；

C4)將當前時刻經過變化速率限制后的輸出功率設為當前時刻的風光發電總功率平滑目標值即

進一步地，所述步驟D的具體步驟包括：