專利名稱：儲能系統平抑風電功率波動的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種風電并網中應用電池儲能系統平抑風電功率波動的控制方法。
技術背景
風電固有的間歇波動性，導致其規模化并網危及電網運行的安全穩定，對電網調頻和備用容量規劃帶來很大挑戰，從而造成目前各大風電場棄風現象嚴重，嚴重影響經濟效益。風電具有隨機性、間歇性的特點，客觀上需要一定規模的靈活調節電源與之匹配。
電池儲能系統對風電功率進行平抑處理能夠有效的解決這一問題，實現電網與風電場的雙贏。在電力市場環境下，風電競爭力較弱，采用電池儲能系統對風電功率進行平抑，能有效降低風電波動，減少風電波動引起的電力系統設備容量需求，能夠改善系統運行經濟性，實現風電效益最大化。
根據現行風電并網標準，由中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局發布的中華人民共和國國家標準GB/T-200《風電場接入電力系統技術規定》(征求意見稿)，風電場有功功率變化應滿足電網調度部門的要求，風電場有功功率變化限值Plimit參考表1。
表1風電場有功功率變化限值推薦表
權利要求
1. 一種儲能系統平抑風電功率波動的控制方法，其特征在于所述的控制方法通過風電場的數據采集模塊采集風電功率數據，通過電網的檢測設備采集并入電網的風儲合成出力數據，通過電池儲能系統的電池管理單元BMS采集儲能的電池剩余容量狀態SOC數據，通過連接風電機組功率變流器PCS的檢測單元采集電池儲能系統的出力功率數據和充/放電狀態信息，將風電功率數據、風儲合成出力數據和儲能的電池剩余容量狀態SOC數據輸入平抑控制模塊，并將所有數據存儲于數據存儲與管理模塊；平抑控制模塊根據風電的波動情況，1分鐘內風電最大有功功率變化限值，電池儲能系統最大出力限值maxPb_，儲能系統正常工作的SOC上限SOCmax和下限SOCmin，以及電池儲能系統SOC的優化參數a、b，計算儲能出力的控制指令，輸出控制電池儲能系統的功率指令和充/放電指令，由電池管理單元 BMS控制電池儲能系統按照控制指令出力，控制電池儲能系統充放電對風電功率進行平滑， 具體控制步驟如下(1)判斷是否啟動電池儲能系統實時采集風電功率數據Pwe(k)和風儲合成出力F。ut(k-1)，風電功率數據Pwe(k)和風儲合成出力P。ut(k_l)做差ΔΡ(10 = Pwg(k)-Pout(k-Ι)；得到的差值ΔΡ(10分別與控制目標一風電最大有功功率變化限值Plimit‘和電池儲能系統最大出力限值HiaxPbess做比較，判斷電池儲能系統是否參與風電出力調控；如果I ΔΡ(10 I ^Plifflit'則說明風電波動較小，滿足控制目標，電池儲能系統不需要出力；若I ΔΡΟΟ ι > Plifflit'，說明風電波動較大，需要對風電波動進行平抑；再進一步將所得的差值ΔΡ(均與電池儲能系統最大出力限值maxpbess比較，若I AP(k) I >maXPb_，說明超出電池儲能系統控制能力，電池儲能系統不參與控制；若 AP(k) I 彡 HiaxPbess，即 I AP(k) | > Plimit ‘且 | AP(k) | 彡 HiaxPbess 時，以滿足控制目標和保持電池儲能系統的充/放電能力為原則控制電池儲能系統出力；(2)根據電池儲能系統中的電池儲能系統的電池剩余容量狀態，決定儲能系統出力大小其中SOCmin 電池儲能系統正常工作的剩余容量狀態SOC下限；SOCmax 電池儲能系統正常工作的剩余容量狀態SOC上限；a、b 電池儲能系統剩余容量狀態SOC的優化參數；讀取電池管理單元BMS中電池當前電池剩余容量狀態SOC(k)，若a彡SOC(k)彡b 且AP(k) > 0則電池儲能系統出力為Pbess(k) = ΔP(k)-Plimit'；若a彡SOC(k)彡b且 Δ P (k) <0 則電池儲能系統出力 Pbess (k) = Δ P (k) +Plimit ‘；若 SOCmin < SOC (k) < α， 則電池儲能系統出力為PbessGO = ΔP(k)+Plifflit'，且為了避免電池儲能系統從電網吸收電能，保證Pbess(k)彡Pwg(k)；若b < SOC(k) < SOCmax，則電池儲能系統出力為Pbess(k) =ΔF(k)-Plifflit'；若SOC(k)彡SOCmin，為了避免電池儲能系統過放電，僅要求電池儲能系統充電，ΔΡΟΟ < 0時，電池儲能系統出力Pbess(k) =0，ΔΡΟΟ >0時，Pbess(k)= Δ P (k)+Plifflit'，且為了避免電池儲能系統從電網吸收電能，保證Pbess(k) ^ Pffc (k)；若 SOC(k)彡SOCmax，為了避免電池儲能系統過充電，僅要求電池儲能系統放電，ΔΡΟΟ >0時， 電池儲能出力 Pbess(k) = 0, AP(k) <0 時，Pbess(k) = δP(k)-Plimit'；同時根據 Pbess(k)的正負號決定電池的充放電狀態，Pbess(k) > 0，flag = -1電池充電，Pbess(k) < 0，flag = 1 電池放電，將功率值IPbess(k) I和電池的充放電狀態flag發送至電池儲能系統的電池管理單元BMS，通過電池管理單元BMS控制電池儲能系統充放電平抑風電的功率波動，使風儲合成出力滿足控制目標。
2.按照權利要求1所述的電池儲能系統平抑風電功率波動的控制方法，其特征在于 所述的電池剩余容量狀態SOC劃分為五個區域I區為單向工作區S0C(k)彡SOCmin II區為下限制區=SOCmin < SOC(k) < α III區為自由區a彡SOC(k)彡b IV區為上限制區:b < SOC (k) < SOCmax V區為單向工作區:S0C(k)彡SOCmax其中soc 電池剩余容量狀態，sic = qs/qe,延為電池儲能系統的剩余容量，A為電池儲能系統的標稱容量；SOC (k)在第k個采樣點采樣的SOC值； SOCmin 電池儲能系統正常工作的SOC下限； SOCmax 電池儲能系統正常工作的SOC上限； a、b 電池儲能系統SOC的優化參數。
3.按照權利要求1所述的電池儲能系統平抑風電功率波動的控制方法，其特征在于 所述的平抑控制模塊輸出控制電池儲能系統出力平抑風電波動的控制指令當SOC(k)彡SOCmin時，電池儲能系統SOC很低，當ΔΡΟΟ >0需要儲能充電時，在保證達到風電功率平抑目標的同時控制儲能系統盡可能多的充電，以增大電池儲能系統S0C， 控制指令 pbess(k) = AP(k)+Plimit'；當SOC(k)彡SOCmin時，電池儲能系統SOC很低，為防止電池過放電，當ΔΡΟΟ <0需要儲能放電時，電池儲能系統不工作；當SOCmin < SOC(k) < α時，電池儲能系統SOC較低，當AP(k) > 0需要儲能充電時， 在保證達到風電功率平抑目標的同時盡可能多的對電池儲能系統充電，以增大電池儲能系統的放電能力，控制指令Pbess(k) = ΔP(k)+Plifflit'，且為了避免電池儲能系統從電網吸收電能，保證 Pbess (k) ^PffG(k)；當SOCmin < SOC(k) < α，電池儲能系統SOC較低，當AP(k) < 0需要儲能放電時，在保證達到風電功率平抑目標的同時盡可能減少儲能放電容量，以保持電池儲能系統的放電能力，控制指令 Pbess (k) = Δ P (k)+Plifflit'；當a < SCC(k) ( b時，電池儲能系統具有較好的充電放電能力，在保證達到風電功率平抑目標的同時盡可能減少電池的充/電放電量，當ΔΡ(10 >0需要儲能充電時，控制指令Pbess(k) = APGO-Plimit'；當a < SOC(k) < h時，電池儲能系統具有較好的充電放電能力，在保證達到風電功率平抑目標的同時盡可能減少電池的充/電放電量，當ΔΡ(10 <0需要儲能放電時，控制指令Pbess(k) = Ap(k)+plimit'；當h < SOC(k) < SOCmax時，儲能系統電池SOC較高，當ΔΡΟΟ > 0需要儲能充電時， 在保證達到風電功率平抑目標的同時盡可能少的對電池充電，以保持電池儲能系統的充電能力，控制指令 Pbess (k) = Δ P (k)-Plifflit'；ih<S0C(k) < SOCmax時，電池儲能系統SOC較高，當ΔΡΟΟ <0需要電池放電時，在保證達到風電功率平抑目標的同時盡可能多的控制電池放電，控制指令Pbess (k)=Δ P (k)-Plifflit'；當SOC(k)彡SOCmax時，儲能系統電池SOC較高，當AP(k) >0需要儲能充電時，為防止儲能系統電池過度充電，不控制電池儲能系統充電，控制指令Ptess(k) =0，；當SOC(k)彡SOCmax時，電池儲能系統SOC很高，當ΔΡΟΟ < 0需要儲能放電時，在保證達到風電功率平抑目標的同時控制儲能系統盡可能多的放電，以減小電池儲能系統的充電能力，控制指令 Pbess (k) = Δ P (k)-Plifflit'。
全文摘要
一種儲能系統平抑風電功率波動的控制方法，通過數據采集設備采集風電功率數據、風儲合成出力數據和儲能系統的荷電狀態SOC數據輸入平抑控制模塊，在平抑控制模塊中以1分鐘風電最大有功功率變化限值Plimit′為控制目標，以滿足控制目標和保持電池儲能系統較好的充/放電能力為控制原則，根據平抑控制策略對輸入數據進行運算處理，將風電功率數據PWG(k)和風儲合成出力Pout(k-1)做差，得到的差值ΔP(k)分別與控制目標風電分鐘級有功功率變化限值Plimit′和電池儲能系統最大出力限值maxPbess做比較，判斷電池儲能系統是否參與風電出力調控；當ΔP(k)大于Plimit′且小于maxPbess時輸出控制電池儲能系統的控制指令，由電池管理單元BMS控制電池儲能系統出力，平抑風電功率波動，減小風電對電網產生的負面影響。
文檔編號H02J3/32GK102522763SQ20111043989
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者修曉青, 惠東, 李建林, 李蓓, 靳文濤, 馬會萌 申請人:中國電力科學研究院