一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置，該監控裝置11包括：可再生能源發電設備監控模塊114，用于實時監控電池儲能系統10中的可再生能源發電設備12，并對可再生能源發電設備12的發電功率進行預測；蓄電池監控模塊115，用于實時監控風電場儲能系統10中的蓄電池模塊13；配電網聯絡模塊112，用于實時從配電網20調控中心獲知配電網20的運行情況以及相關調度信息；并網監控模塊116，用于控制風電場儲能系統10連接或隔離配電網20；中控模塊117，用于確定電池儲能系統10的運行策略，并向上述各模塊發出指令，以執行該供電策略；SVG監控模塊，用于實時監控SVG模塊14；總線模塊111，用于該監控裝置11的各個模塊的通信聯絡。
【專利說明】一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置 所屬【技術領域】
[0001] 本發明涉一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著能源需求和環境保護雙重壓力下，以光伏、風力發電和燃氣發電為代 表的分布式發電技術得到了快速發展。并且，微網這一新興的概念也隨著分布式能源的廣 泛使用而得以提出。然而，由于分布式能源自然的不連續性，導致系統的穩定性正逐漸受到 威脅，為了充分發揮可再生能源發電的優勢和效益，平衡其隨機波動，維護系統穩定，改善 電能質量，提供不間斷供電功能等，就必須同時在系統中配備一定容量的儲能單元。
[0003] 在微網儲能系統應用中，常采用一種直流總線的連接方式，該連接方式是儲能電 池模塊通過一種雙向逆變器接入直流總線，需要接收能量的時候，電網通過逆變器向儲能 電池充電；需要向電網送電的時候，儲能電池通過雙向逆變器電網輸電。此外，在微網儲能 系統中，還可配制SVG設備，用于在并網運行時，為配電網進行無功補償。
[0004] 但是，儲能成本較高，考慮到微網運行的經濟成本，應在保證微網系統安全運行的 情況下，盡量延長儲能的壽命。此外，如何實現儲能系統并網運行時，實行最佳供電策略，以 滿足經濟性、安全性，也是急需解決的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置。該監控裝置可以 預測可再生能源發電設備，實時檢測的蓄電池模塊電池容量和實時獲取的配電網的運行情 況，制定和實施最適宜的控制策略，保障儲能系統在并網時按照配電網的需求平穩提供有 功功率和無功功率，并提升儲能系統的安全性和使用壽命。
[0006] 為了實現上述目的，本發明提供一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝 置，包括：
[0007] 可再生能源發電設備監控模塊，用于實時監控電池儲能系統的可再生能源發電設 備，并對可再生能源發電設備的發電功率進行預測；
[0008] 蓄電池監控模塊，可實時監控電池儲能系統的蓄電池模塊的SOC ;
[0009] 配電網聯絡模塊，用于實時從配電網調控中心獲知配電網的運行情況以及相關調 度信息；
[0010] SVG監控模塊，用于實時監控電池儲能系統的SVG模塊，控制SVG的無功輸出；
[0011] 并網運行監控模塊，用于控制儲能系統連接或隔離配電網；
[0012] 中控模塊，用于確定儲能系統的運行策略，并向上述監控裝置中的各模塊發出指 令，以執行該運行策略；
[0013] 總線模塊，用于該監控裝置的各個模塊的通信聯絡。
[0014] 優選的，所述可再生能源發電設備為風電設備，可再生能源發電設備監控模塊至 少包括風力發電機定壓、電流、頻率檢測設備、風速檢測設備。
[0015] 優選的，所述可再生能源發電設備為風電設備監控模塊實時獲取風電模塊的運行 數據，并存儲數據。
[0016] 優選的，蓄電池監控模塊至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC檢測設備以及溫度檢 測設備，
[0017] 優選的，所述蓄電池模塊，包括n個電池組及n個DC/DC變流器，n大于等于3,每 個電池組均由一個DC/DC變流器控制器充放電，該n個DC/DC變流器均由蓄電池模塊監控 模塊控制。
[0018] 優選的，所述SVG監控模塊，包括SVG模塊的電壓和電流檢測設備。
[0019] 優選的，所述并網監控模塊至少包括用于檢測配電網和風電場儲能系統電壓、電 流和頻率的檢測設備、數據采集單元和數據處理單元，數據采集單元包含采集預處理和A/ D轉換模塊，采集八路遙測信號量，包含電網側A相電壓、電流，風電場儲能系統側的三相電 壓、電流。
[0020] 本發明的電池儲能系統的監控裝置具有如下優點：（1)準確預測可再生能源發電 設備的輸出功率變化情況；（2)控制策略兼顧配電網調度要求和儲能系統運行情況，可同 時為配電網提供有功功率和無功功率，滿足配電網的調度需求的同時，兼顧了供電可靠性， 保障儲能系統的安全性，延長了系統儲能系統的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1示出了本發明的一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置的框圖；
[0022] 圖2示出了本發明的儲能系統的監控方法。
【具體實施方式】
[0023] 圖1是示出了一種具有無功調節功能的電池儲能系統10,該系統10包括：可再生 能源發電設備12、蓄電池模塊13、SVG模塊14、用于將儲能系統10與配電網20連接和隔 離的AC/DC雙向換流模塊一 16、直流母線、用于連接可再生能源發電設備12和直流母線的 AC/DC雙向換流模塊二15以及監控裝置11。
[0024] 參見圖1，該監控裝置11包括：可再生能源發電設備監控模塊114,用于實時監控 電池儲能系統10中的可再生能源發電設備12,并對可再生能源發電設備12的發電功率進 行預測；蓄電池監控模塊115,用于實時監控風電場儲能系統10中的蓄電池模塊13 ;配電 網聯絡模塊112,用于實時從配電網20調控中心獲知配電網20的運行情況以及相關調度信 息；并網監控模塊116,用于控制風電場儲能系統10連接或隔離配電網20 ;中控模塊117， 用于確定電池儲能系統10的運行策略，并向上述各模塊發出指令，以執行該供電策略；SVG 監控模塊，用于實時監控SVG模塊14 ;總線模塊111，用于該監控裝置11的各個模塊的通信 聯絡。
[0025] 通信模塊111，用于上述各個模塊之間的通信，所述總線通信模塊111通過冗余雙 CAN總線與其他模塊相連。
[0026] 可再生能源發電設備12包括多個風力發電機。風力發電機的輸出功率由風力發 電機所在地點的風速、風向和自身特征所決定，可再生能源發電設備監控模塊114至少包 括風力發電機定壓、電流、頻率檢測設備、風速檢測設備。
[0027] SVG監控模塊，包括SVG模塊的電壓和電流檢測設備。
[0028] 蓄電池監控模塊116至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC檢測設備以及溫度檢測設 備，可實時監控蓄電池模塊的SOC。
[0029] 中控模塊117至少包括CPU單元、數據存儲單元和顯示單元。
[0030] 配電網聯絡模塊112至少包括無線通信設備。
[0031] 并網監控模塊116至少包括用于檢測配電網和風電場儲能系統電壓、電流和頻率 的檢測設備、數據采集單元和數據處理單元。數據采集單元包含采集預處理和A/D轉換模 ±夬，采集八路遙測信號量，包含電網側A相電壓、電流，風電場儲能系統側的三相電壓、電 流。遙測量可通過終端內的高精度電流和電壓互感器將強交流電信號（5A/110V)不失真地 轉變為內部弱電信號，經濾波處理后進入A/D芯片進行模數轉換，經轉換后的數字信號經 數據處理單元計算，獲得風電場儲能系統10側的三相電壓電流值和配電網20側相電壓電 流值。本遙測信號量處理采用了高速高密度同步采樣、頻率自動跟蹤技術還有改進的FFT 算法，所以精度得到充分保證，能夠完成風電場儲能系統10側有功、無功和電能從基波到 高次諧波分量的測量和處理。
[0032] 參見附圖2,本發明的方法包括如下步驟：
[0033] S1.可再生能源發電設備監控模塊實時獲取可再生能源發電設備的運行數據，并 存儲數據；
[0034] S2.根據可再生能源發電設備的運行數據，對未來預定時刻內的可再生能源發電 設備的輸出功率進行預測，實時預測SVG模塊的可輸出無功功率；
[0035] S3.實時檢測獲取蓄電池模塊的SOC，實時獲取配電網的參數和調度信息；
[0036] S4.以配電網的調度信息中的有功需求和無功需求、當前蓄電池儲能的SOC、未來 可再生能源發電設備輸出功率、以及對SVG模塊的SVG模塊的可輸出無功功率作為約束條 件，實現電池儲能系統的優化控制。
[0037] 優選的，可再生能源發電設備包括多個風電設備，所述在步驟S2中，采用如下方 式預測風電模塊的輸出功率，以及SVG模塊的可輸出無功功率：
[0038] S201.采集風電模塊中當前各類電量實測值作為各類電量的預測值的初始值，預 測值包括：風機有功預測值^<，、風機無功預測值*風機機端電壓預測值d svg無功 預測值SVG機端電壓預測值儲能系統并網點（PCC)母線電壓預測值
[0039] S202.根據所述預測值建立由優化目標函數和約束條件組成的MPC優化控制模 型，并求解風電模塊的有功和無功輸出的預測值：
[0040] MPC優化控制模型的目標函數如式⑴所示：
【權利要求】
1. 一種具有無功調節功能的電池儲能系統的監控裝置，包括： 可再生能源發電設備監控模塊，用于實時監控電池儲能系統的可再生能源發電設備， 并對可再生能源發電設備的發電功率進行預測； 蓄電池監控模塊，可實時監控電池儲能系統的蓄電池模塊的SOC ; 配電網聯絡模塊，用于實時從配電網調控中心獲知配電網的運行情況以及相關調度信 息； SVG監控模塊，用于實時監控電池儲能系統的SVG模塊，控制SVG的無功輸出； 并網運行監控模塊，用于控制儲能系統連接或隔離配電網； 中控模塊，用于確定儲能系統的運行策略，并向上述監控裝置中的各模塊發出指令，以 執行該運行策略； 總線模塊，用于該監控裝置的各個模塊的通信聯絡。
2. 如權利要求1所述的監控裝置，其特征在于，所述可再生能源發電設備為風電設備， 可再生能源發電設備監控模塊至少包括風力發電機定壓、電流、頻率檢測設備、風速檢測設 備。
3. 如權利要求1或2所述的監控裝置，其特征在于，所述可再生能源發電設備為風電設 備監控模塊實時獲取風電模塊的運行數據，并存儲數據。
4. 如權利要求3所述的監控裝置，其特征在于，蓄電池監控模塊至少包括蓄電池端電 壓、電流、SOC檢測設備以及溫度檢測設備。
5. 如權利要求4所述的監控裝置，其特征在于，所述蓄電池模塊，包括n個電池組及n 個DC/DC變流器，n大于等于3,每個電池組均由一個DC/DC變流器控制器充放電，該n個 DC/DC變流器均由蓄電池模塊監控模塊控制。
6. 如權利要求5所述的監控裝置，其特征在于，所述SVG監控模塊，包括SVG模塊的電 壓和電流檢測設備。
7. 如權利要求6所述的監控裝置，其特征在于，所述并網監控模塊至少包括用于檢測 配電網和風電場儲能系統電壓、電流和頻率的檢測設備、數據采集單元和數據處理單元，數 據采集單元包含采集預處理和A/D轉換模塊，采集八路遙測信號量，包含電網側A相電壓、 電流，風電場儲能系統側的三相電壓、電流。
【文檔編號】H02J7/00GK104505907SQ201510011759
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月9日 優先權日:2015年1月9日
【發明者】肖會 申請人:成都鼎智匯科技有限公司