一种用水电和储能平抑风光功率波动的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种用水电和储能平抑风光功率波动的控制方法，属于新能源发电中的控制技术领域。该方法待控制的分布式发电系统包括风电、水电、光伏发电、储能四个子系统,该方法包括：采集系统需要输入电网的功率指令值、风电出力和光伏发电出力。然后，将采集到的信息依次进行功率分配、限幅配合、功率修正处理，得到水电和储能的出力指令。最后，将得到的水电和储能的实际输出功率与风电和光伏发电的输出功率加和，即可得到整个发电系统输入到大电网的功率。本发明专利技术提出的控制方法，可以实现用低成本的水电和储能平抑新能源电源的功率波动，而且能够维持系统安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于新能源发电中的控制
。该方法待控制的分布式发电系统包括风电、水电、光伏发电、储能四个子系统,该方法包括：采集系统需要输入电网的功率指令值、风电出力和光伏发电出力。然后，将采集到的信息依次进行功率分配、限幅配合、功率修正处理，得到水电和储能的出力指令。最后，将得到的水电和储能的实际输出功率与风电和光伏发电的输出功率加和，即可得到整个发电系统输入到大电网的功率。本专利技术提出的控制方法，可以实现用低成本的水电和储能平抑新能源电源的功率波动，而且能够维持系统安全稳定运行。【专利说明】—种用水电和储能平抑风光功率波动的控制方法
本专利技术属于新能源发电中的控制
，特别涉及一种适用于分布式发电系统功率波动平抑的控制方法。
技术介绍
当今社会，能源、环境越来越受到关注，与此同时，新能源分布式发电技术也得到了迅猛发展。新能源分布式发电主要有风力发电、光伏发电等发电形式。然而，这些分布式电源受到自然环境变化的影响，其输出的有功功率往往具有波动性、间歇性的特点，当它们大规模接入电网时，会对电网的稳定性产生极大的负面影响。因此，研究平抑风电和光伏发电输出功率波动的控制方法势在必行。传统的功率波动平抑方法多用储能系统完成，即调节储能系统的输出功率与新能源电源的输出功率互补，以此来使整个发电系统与电网的交互功率维持恒定。然而，目前储能系统的功率成本平均约2000$/kW，能量成本约400$/kW，投资费用相当高；另外，一些像铅酸电池、锂离子电池这样的储能对环境也有很大的污染，大规模的配置这些储能来进行功率波动平抑事实上违背了开发新能源清洁发电、保护环境的初衷。因此，通过建设大容量的储能电站来满足大规模的风、光发电并网需求既不经济也不环保。水电是一种能量密度大、发电成本较低的清洁电源，利用水电实现风电功率波动平抑具有很大的研究价值。然而由于水电系统出力调节响应较慢，无法准确地跟踪高频信号；同时水电只能发出功率而不能吸收功率，这也限制了水电在平抑功率波动上的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种用水电和储能平抑风电和光伏发电输出功率波动的控制方法，以减少功率波动平抑成本，提高发电系统运行的安全性和稳定性。本专利技术提出的一种水电和储能平抑风光功率波动的控制方法，该方法待控制的分布式发电系统包括风电、水电、光伏发电、储能四个子系统，各子系统均通过开关和变压器与电网相连；其特征在于，该方法包括如下步骤:I)采集该分布式发电系统输入电网有功功率的指令值Pplan，风电子系统输出的有功功率值Pw，光伏发电子系统输出的有功功率值Ps，然后计算风电子系统、光伏发电子系统输出的功率总和Pws及水电子系统和储能子系统需要补偿的功率Pramp如式⑴所示:Pffs = Pff+Ps ⑴Pcomp = Pplan-Pffs2)功率分配:将需要补偿的功率Pramp，进行一阶低通滤波，得到的低频信号作为水电子系统出力的参考指令pHMf，和得到的高频信号作为储能子系统出力的参考指令pBMf，如式⑵所示:【权利要求】1.，该方法待控制的分布式发电系统包括风电、水电、光伏发电、储能四个子系统，各子系统均通过开关和变压器与电网相连； 其特征在于，该方法包括如下步骤: 1)采集该分布式发电系统输入电网有功功率的指令值Pplan,风电子系统输出的有功功率值Pw，光伏发电子系统输出的有功功率值Ps，然后计算风电子系统、光伏发电子系统输出的功率总和Pws及水电子系统和储能子系统需要补偿的功率Pramp如式⑴所示:PfS = Pw+Ps ⑴ P =P -P 丄 comp 1 plan 1 WS 2)功率分配:将需要补偿的功率Pramp，进行一阶低通滤波，得到的低频信号作为水电子系统出力的参考指令PHMf，和得到的高频信号作为储能子系统出力的参考指令PBMf，如式(2)所示: 【文档编号】H02J3/28GK104037792SQ201410267684【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日 【专利技术者】陈来军, 陈天一, 梅生伟, 郑天文 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用水电和储能平抑风光功率波动的控制方法，该方法待控制的分布式发电系统包括风电、水电、光伏发电、储能四个子系统,各子系统均通过开关和变压器与电网相连；其特征在于，该方法包括如下步骤：1)采集该分布式发电系统输入电网有功功率的指令值Pplan，风电子系统输出的有功功率值PW，光伏发电子系统输出的有功功率值PS，然后计算风电子系统、光伏发电子系统输出的功率总和PWS及水电子系统和储能子系统需要补偿的功率Pcomp如式(1)所示：PWS＝PW+PS (1)Pcomp＝Pplan‑PWS2)功率分配：将需要补偿的功率Pcomp，进行一阶低通滤波，得到的低频信号作为水电子系统出力的参考指令PHref，和得到的高频信号作为储能子系统出力的参考指令PBref，如式(2)所示：PHref=Pcomp11+Tss]]>PBref＝Pcomp‑PHref (2)式(2)中Ts是低通滤波的时间常数，取值范围为5‑20；s是拉普拉斯算子；3)限幅配合：先将水电子系统的参考出力指令进行限幅，限幅区间为0到水电子系统的额定功率，再用水电子系统和储能子系统需要补偿的功率Pcomp减去经限幅后的水电子系统的参考出力指令得到储能子系统的参考出力指令；对储能子系统的参考出力指令经过一次限幅，限幅区间为储能子系统充电的最大值到放电的最大值之间；再将水电子系统和储能子系统需要补偿的功率Pcomp减去储能子系统限幅后的参考出力指令，然后送到水电子系统中进行限幅，得到限幅配合后的水电子系统和储能子系统的参考出力指令分别为PH和PB；4)功率修正：将经过限幅配合的水电子系统和储能子系统的出力指令PH和PB进行功率修正，根据储能子系统的剩余电量情况及储能子系统的参考出力指令PB调节水电子系统和储能子系统的出力；定义t时刻储能子系统的荷电状态(SOC)为：S(t)=Q(t)Q×100%---(3)]]>式(3)中Q(t)是储能子系统在t时刻的剩余电量，Q为储能子系统可储存的总电量。设定储能子系统的SOC上限为Smax，下限为Smin，上限警戒值为Shigh，下限警戒值Slow，储能子系统最大充放电功率为PBe；当储能子系统SOC超出上下限警戒值时进行储能子系统和水电子系统的功率修正，而当储能子系统SOC在上下限警戒值之间时不进行功率修正；功率修正包括以下两种情况:4‑1)当Smin≤S(t)≤Slow时，功率修正情况如式(4)所示：PBorder(t)=PB(t)-Slow-S(t)Slow-SminPBe]]>PHorder(t)=PH(t)+Slow-S(t)Slow-SminPBe---(4)]]>式中PBorder(t)和PHorder(t)分别为t时刻经过功率修正后输入实际储能子系统和水电子系统的出力指令；PB(t)和PH(t)分别为t时刻经过限幅配合输入到功率修正的环节中的储能子系统和水电子系统的出力指令；S(t)为t时刻储能子系统的SOC；4‑2)当Shigh≤S(t)≤Smax时，功率修正情况如式(5)所示：PBorder(t)=PB(t)-Shigh-S(t)Smax-ShighPBe]]>PHorder(t)=PH(t)+Shigh-S(t)Smax-ShighPBe---(5)]]>式(5)中的符号含义与式(4)中符号含义相同；5)将水电子系统和储能子系统的出力指令值PBorder(t)和PHorder(t)分别输入到实际的水电子系统和储能子系统中，实际的水电子系统和储能子系统将依据输入步骤4)得到的指令值进行出力，从而得到水电子系统和储能子系统的实际输出功率；6)将每一时刻水电子系统和储能子系统的实际输出功率与风电子系统和光伏发电子系统的输出功率相加，即可达到整个系统的并网功率波动平抑后的效果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈来军，陈天一，梅生伟，郑天文，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11