发电厂斜变率控制制造技术

本公开涉及一种用于电网控制发电厂1到连接电网的PCC的电厂有功功率输出Pplant斜变率的方法。所述方法包括获取与被包括在发电厂中的可再生能源(RES)2的当前RES有功功率输出PRES有关的信息。所述方法还包括在预定未来时间段期间预报未来RES有功功率输出。所述方法还包括，基于获取的当前RES有功功率输出信息和预报的RES有功功率输出，确定在所述预定时间段期间RES有功功率输出的预期斜变率是否超过电厂有功功率输出的预定最大斜变率极限。所述方法还包括，基于所述确定，当确定预期斜变率超过预定最大斜变率极限时选择第一控制方法，所述第一控制方法基于预报的未来RES有功功率输出，或者当确定预期斜变率未超过预定最大斜变率极限时选择与第一控制方法不同的第二控制方法。所述方法还包括，使用选择的第一或第二控制方法来生成ESS控制信号，以用于控制ESS有功功率输出PESS以使得在预定时间段期间电厂有功功率输出斜变率保持在预定最大斜变率极限之下。

Variable rate control of power plant

The present disclosure relates to a method for controlling the Pplant deviation rate of the active power output of a power plant 1 to PCC connected to the power grid. The method includes obtaining information related to the current RES active power output PRES, which is included in the renewable energy (RES) 2 of the power plant. The method also includes predicting future RES active power output during a predetermined period of time. The method also includes determining whether the expected skew rate of the RES active power output exceeds the predetermined maximum skew rate limit of the power output of the power plant during the specified period of time, based on the acquired active power output information of the current RES power output and the predicted active power output of the RES. The method also includes, based on the determination, to select a first control method when the expected skew rate exceeds the predetermined maximum skew rate limit, and the first control method is based on the predicted future RES active power output, or the first control method is selected when the expected skew rate does not exceed the predetermined maximum skew rate limit. Different second control methods. The method also includes the use of selected first or second control methods to generate a ESS control signal to control the active power output PESS of the ESS so that the power output skew rate of the power plant is kept under the predetermined maximum skew rate limit during a predetermined period of time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电厂斜变率控制
本公开涉及一种用于电网控制发电厂到连接电网的公共连接点(PCC)的有功功率输出斜变率的方法。
技术介绍
诸如风能和太阳能的可再生能源(RES)正在全世界快速增长。在具有高RES普及率的小型电网中，诸如在岛屿上，RES的快速间歇性波动对诸如热电厂和气体发生器的传统调节单元提出了挑战。随着电网中RES量的增加并且随着可再生发电厂的规模增长，监管者和输电系统运营商(TSO)正在实施对最大有功功率斜变率进行限制的新的电网规范。系统集成商已经开始安装电池能源存储系统(BESS)来满足这些限制。用于控制BESS的标准斜变率控制方法不需要RES功率输出的任何预报，但是存在使用预报的斜变率控制方法。US8,295,989公开了响应于系统输出的过快减少的预测来控制斜降率。在这种过程中，如果功率损耗被预先预测，那么否则将超过电网可容许的变化率的斜降率可以保持在可容许极限中。US2010/198420公开了云的运动追踪被用于预测云覆盖对太阳能供电的分布式发电系统的辐射的效果。该预测使得太阳能发电厂能够在较少依赖或不依赖能量存储的情况下将其总功率输出变化保持在操作要求内＝。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过将预报数据作为对能量存储系统(ESS)控制器输入的系统和控制方法来降低能量存储成本。开发的控制方法使得ESS在额定功率和额定能量方面能够更小。此外，存储能量往返率可以被降低，这降低了相关损耗并且增加了ESS寿命，例如BESS情况下的电池寿命。根据本专利技术的方面，提供一种用于电网控制发电厂到连接电网的公共连接点(PCC)的电厂有功功率输出斜变率的方法。所述方法包括获取与被包括在发电厂中的可再生能源(RES)的当前RES有功功率输出有关的信息。所述方法还包括在预定未来时间段期间预报未来RES有功功率输出。所述方法还包括，基于获取的当前RES有功功率输出信息和预报的RES有功功率输出，确定在所述预定时间段期间RES有功功率输出的预期斜变率是否超过电厂有功功率输出的预定最大斜变率极限。电厂有功功率输出是在任何给定时间的、RES有功功率输出以及包括在发电厂中能量存储系统(ESS)的ESS有功功率输出的组合。所述方法还包括，基于对预期斜变率是否超过最大斜变率极限的所述确定，在确定在预定时间段期间预期斜变率超过预定最大斜变率极限的情况下，选择第一控制方法，所述第一控制方法基于预报的未来RES有功功率输出，或者在确定在预定时间段期间预期斜变率未超过预定最大斜变率极限的情况下，选择与第一控制方法不同的第二控制方法。所述方法还包括，使用选择的第一或第二控制方法来生成ESS控制信号，以用于控制ESS有功功率输出以使得在预定时间段期间电厂有功功率输出斜变率保持在预定最大斜变率极限之下。根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机程序产品，其包括计算机可执行组件，所述计算机可执行组件用于当该计算机可执行元件在控制器中包括的处理器电路上运行时使得控制器执行本公开的方法的实施例。根据本专利技术的另一方面，提供一种控制器，其用于电网控制发电厂到连接电网的PCC的电厂有功功率输出斜变率。所述控制器包括处理器电路和存储单元，存储单元存储由所述处理器电路可执行的软件，由此所述控制器可操作成获取与被包括在发电厂中RES的当前RES有功功率输出有关的信息。所述控制器还可操作成在预定未来时间段期间预报未来RES有功功率输出。所述控制器还可操作成，基于获取的当前RES有功功率输出信息和预报的RES有功功率输出而确定在所述预定时间段期间RES有功功率输出的预期斜变率是否超过电厂有功功率输出的预定最大斜变率极限。电厂有功功率输出是在任何给定时间的、任何RES有功功率输出以及包括在发电厂中ESS的ESS有功功率输出的组合。所述控制器还可操作成，基于对预期斜变率是否超过最大斜变率极限的所述确定，在确定在预定时间段期间预期斜变率超过预定最大斜变率极限的情况下，选择第一控制方法，所述第一控制方法基于预报的未来RES有功功率输出，或者在确定在预定时间段期间预期斜变率未超过预定最大斜变率极限的情况下，选择与第一控制方法不同的第二控制方法。控制器还可操作成，使用选择的第一或第二控制方法来生成ESS控制信号，以用于控制ESS有功功率输出以使得在预定时间段期间电厂有功功率输出斜变率保持在预定最大斜变率极限之下。需要注意的是任何方面的任何特征可以在任何合适的地方被应用于任何其它方面。同样，任何方面的任何优点可以被应用于任何其它方面。从以下详细公开中、从所述从属权利要求中以及从附图中，所附实施例的其它目的、特征和优点将是显而易见的。通常，除非本文另行明确限定，否则权利要求中使用的全部术语将根据其在
中的通常含义来解释。除非另行明确说明，否则所有对“元件、设备、组件、装置、步骤等”的提及应当被开放地解释为表示元件、设备、组件、装置、步骤等的至少一个示例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必以公开的准确顺序来执行。对本公开的不同特征/组件使用“第一”、“第二”等仅旨在将特征/组件与其他类似的特征/组件进行区分并且不旨在对特征/组件赋予任何顺序或层次。附图说明将通过参照附图的示例来描述实施例，其中：图1是根据本专利技术的实施例的发电厂的实施例的示意性框图。图2是根据本专利技术的控制器的实施例的示意性框图。图3是本专利技术的方法的实施例的示意性流程图。图4是开环控制方法的示意性功能框图。图5是闭环控制模型的示意性功能框图，该闭环控制模型包括图示出根据本专利技术的控制器实施例的功能框图。图6示出了分别针对STDRR和FCRR控制方法而图示出在ESS操作中差异的图。图7示出了针对本专利技术FCRRfp-STDRR控制方法实施例和参照的模拟结果的图。图8示出了针对本专利技术FCRRfb控制方法实施例和参照的模拟结果的图。图9示出了针对本专利技术FCRRfbm控制方法实施例和参照的模拟结果的图。图10示出了图示本专利技术RC控制方法实施例的示意性功能框图。图11是针对不同系数k的本专利技术RC控制方法实施例的模拟结果的图。具体实施方式现在将参照附图在下文中更全面地描述实施例，附图中示出了特定实施例。然而，在本公开的范围内，可以有呈许多不同形式的其它实施例。进一步地，通过示例的方式提供下面的实施例，以使得本公开将是彻底并完整的并且将本公开的精神充分传达给本领域技术人员。在说明书中，相同的数字指代相同的元件。除非另外说明，否则当本文讨论功率时，将表示有功功率。图1是根据本专利技术实施例的发电厂1的实施例的示意性框图。例如，太阳能、风能和/或波浪能发电系统的RES2经由PCC连接到电网。RES生成有功功率PRES的(正或负，但通常为正)输出。由于RES输出可以基于例如天气变化，所以ESS3(例如BESS或飞轮等)也被包括在发电厂1中以通过正有功功率或负有功功率PESS来补偿RES的变化输出，所述PESS与PRES组合以形成由发电厂经由PCC输出到电网的有功功率PPlant：PPlant＝PRES+PESS(1)其中，PESS是ESS的充电/放电功率。如果使用闭环控制，那么来自ESS充电状态(SoC)的负反馈会防止SoC在长期内漂移。控制器4也被包括在发电厂1中。控制器4被配置为生成控制信号并将控制信号发送到ESS3以用于控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电网控制发电厂(1)到连接电网的公共连接点PCC的电厂有功功率输出(PPlant)斜变率的方法，所述方法包括：获取(S1)与被包括在所述发电厂中的可再生能源RES(2)的当前RES有功功率输出(PRES)有关的信息；在预定未来时间段期间预报(S2)未来RES有功功率输出(PRES)；基于获取(S1)的当前RES有功功率输出信息并且基于预报(S2)的RES有功功率输出，确定(S3)在所述预定时间段期间所述RES有功功率输出(PRES)的预期斜变率是否超过电厂有功功率输出(PPlant)的预定最大斜变率极限，所述电厂有功功率输出(PPlant)是在任何给定时间的、所述RES有功功率输出(PRES)以及包括在所述发电厂中能量存储系统ESS(3)的ESS有功功率输出(PESS)的组合；基于对所述预期斜变率是否超过所述最大斜变率极限的所述确定(S3)，在确定在所述预定时间段期间所述预期斜变率超过所述预定最大斜变率极限的情况下，选择(S4)第一控制方法(FCRR)，所述第一控制方法基于预报的所述未来RES有功功率输出(PRES)，或者在确定在所述预定时间段期间所述预期斜变率未超过所述预定最大斜变率极限的情况下，选择(S4)与所述第一控制方法不同的第二控制方法(STDRR)；以及使用(S5)选择的所述第一控制方法或所述第二控制方法来生成ESS控制信号，以用于控制所述ESS有功功率输出(PESS)以使得在所述预定时间段期间所述电厂有功功率输出(PPlant)斜变率保持在所述预定最大斜变率极限之下。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电网控制发电厂(1)到连接电网的公共连接点PCC的电厂有功功率输出(PPlant)斜变率的方法，所述方法包括：获取(S1)与被包括在所述发电厂中的可再生能源RES(2)的当前RES有功功率输出(PRES)有关的信息；在预定未来时间段期间预报(S2)未来RES有功功率输出(PRES)；基于获取(S1)的当前RES有功功率输出信息并且基于预报(S2)的RES有功功率输出，确定(S3)在所述预定时间段期间所述RES有功功率输出(PRES)的预期斜变率是否超过电厂有功功率输出(PPlant)的预定最大斜变率极限，所述电厂有功功率输出(PPlant)是在任何给定时间的、所述RES有功功率输出(PRES)以及包括在所述发电厂中能量存储系统ESS(3)的ESS有功功率输出(PESS)的组合；基于对所述预期斜变率是否超过所述最大斜变率极限的所述确定(S3)，在确定在所述预定时间段期间所述预期斜变率超过所述预定最大斜变率极限的情况下，选择(S4)第一控制方法(FCRR)，所述第一控制方法基于预报的所述未来RES有功功率输出(PRES)，或者在确定在所述预定时间段期间所述预期斜变率未超过所述预定最大斜变率极限的情况下，选择(S4)与所述第一控制方法不同的第二控制方法(STDRR)；以及使用(S5)选择的所述第一控制方法或所述第二控制方法来生成ESS控制信号，以用于控制所述ESS有功功率输出(PESS)以使得在所述预定时间段期间所述电厂有功功率输出(PPlant)斜变率保持在所述预定最大斜变率极限之下。2.根据权利要求1所述的方法，其中与所述第一控制方法相比，所述第二控制方法更低程度地基于预报(S2)的所述未来RES有功功率输出(PRES)，或者其中所述第二控制方法(STDRR)不基于预报(S2)的所述未来RES有功功率输出(PRES)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述预报基于来自传感器(5)的输入信号，所述传感器例如为气象传感器，诸如太阳辐射传感器或风速传感器。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预报基于对过去RES有功功率输出(PRES)的数值分析。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一控制方法(FCRR)包括：生成RES控制信号，以用于在所述预定时间段期间减少所述RES有功功率输出(PRES)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一控制方法(FCRR)包括：使时间t的成本函数C(t)最小化，其中PRES,fc是所述RES有功功率输出PRES的预报，并且tf是所述预定时间段的长度，所述成本函数根据以下计算：

【专利技术属性】
技术研发人员：N·约翰逊，T·滕纳，M·霍塔里，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH