储能站功率协调控制系统架构技术方案

本发明专利技术公开了一种储能站功率协调控制系统架构，由监控系统、协调控制器、储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）组成，并通过交换机组成局域网；监控系统可接收远方调度AGC、AVC指令，计算出每台PCS的功率调节量，也可直接在人机界面进行PCS调节，通过MMS调节指令将PCS调节量发送给协调控制器；协调控制器可接收监控系统的MMS调节指令直接转换为GOOSE调节指令发送给相应PCS，也可进行就地暂态功率调节，直接采集并网点的电压和电流值，通过电网电压和频率的波动计算每台PCS的功率调节量，然后通过GOOSE调节指令发送给相应PCS。协调控制器中就地暂态调节优先级高于监控后台的MMS指令。本发明专利技术实现储能站功率协调分配，提高调节一致性，提升储能电站整体运行可靠性。

Power coordination control system architecture of energy storage station

The invention discloses a power coordination control system architecture of energy storage station, which is composed of monitoring system, coordination controller, energy storage converter (PCS), battery management system (BMS), and a local area network is formed through a switch; the monitoring system can receive remote dispatching AGC and AVC instructions, calculate the power regulation amount of each PCs, and directly adjust PCs in the human-machine interface, and adjust PCs through MMS The section command will send the PCs regulating quantity to the coordination controller; the coordination controller can receive the MMS regulating instruction of the monitoring system and directly convert it into the goose regulating instruction and send it to the corresponding PCs; it can also conduct the local transient power regulation, directly collect the voltage and current value of the parallel node, calculate the power regulating quantity of each PCs through the fluctuation of the grid voltage and frequency, and then send it through the goose regulating instruction Give the corresponding PCs. The priority of local transient regulation in the coordination controller is higher than MMS instruction in the monitoring background. The invention realizes the coordinated power distribution of the energy storage station, improves the regulation consistency and improves the overall operation reliability of the energy storage station.

【技术实现步骤摘要】
储能站功率协调控制系统架构
本专利技术涉及一种储能站功率协调控制系统架构，属于电化学储能电站控制与运行

技术介绍
储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，能够抑制新能源发电的波动而显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，储能能够突破传统能源模式时间与空间的限制，已成为世界各国竞相发展的战略性新兴技术。电化学储能具备响应速度快、一次投资小、建设周期短等优点，在电力系统中已经得到越来越多的应用。储能系统在实际运行过程中，存在多种控制调节模式，尤其电网侧储能，需要实时参与电网调节，可以接受调度端的远方调节，也可以进行站内EMS手动调节，还可以根据电网电压、频率的变化就地快速调节。因此，涉及到多个实施控制的主体，包括调度端的AGC和AVC主站、站内的EMS、PCS自身，这些主体都是独立运行的，它们可能会产生功率调节命令。这就需要每台PCS在接收到功率调节指令后，与自身的就地快速调节进行优先级处理，增加了PCS处理的复杂程度。由于PCS的控制部分的资源相对简单，当控制命令的优先级需要调整时，需要对PCS的程序进行修改，给储能电站的运维带来了困难。另一方面，PCS的就地快速调节，如一次调频、动态电压调节，都是自身采集电网中电压、电流信号，计算电压、频率的变化而进行功率调节的，每台PCS都独立运行。由于PCS的模拟量采集精度有限，导致电网电压、频率在波动过程中，PCS无法准确感知电压、频率的变化，给功率调节带来了一定的误差，甚至出现误调节的情况。这就引起了全站PCS在一次调频或动态电压调节方面存在不一致性，削弱了储能系统整体的电网调节能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为了克服储能站PCS采样精度低、分散调节响应一致性差、控制逻辑复杂、调试运维成本高等不足，设计一种储能站功率系统控制系统架构，通过监控系统实现稳态遥调控制和AGC、AVC调节指令的分配；通过协调控制器感知电网电压、频率波动情况，进行全站功率快速调节控制，实现一次调频、动态无功调压调节等功能；所有监控系统的调节指令和协调控制器自身的调节指令，都通过协调控制器下发给全站的PCS，PCS只接收协调控制器的功率调节指令，进行功率输出，自身无需处理一次调频、动态调压调节等逻辑，实现储能系统手动调节、稳态功率调节、AGC调节、AVC调节、暂态功率调节的协调统一控制，减少PCS控制的复杂程度和运维成本，提高储能电站全站PCS的功率调节性能，提升储能站对电网安全运行的支撑能力，具有良好的应用前景。本专利技术采用的技术解决方案是：该储能站功率协调控制系统架构，由监控系统、协调控制器、站内所有PCS、站内所有BMS和以太网交换机组成，监控系统、协调控制器、PCS、BMS通过网络交换机组成站内局域网，交互信息，实现储能电站所有PCS的启机和停机以及储能系统的功率调节，包括稳态有功功率调节、稳态无功功率调节、AGC调节、AVC调节、一次调频、动态无功调节；其中监控系统实现稳态功率调节、AGC调节、AVC调节逻辑，完成功率计算和分配；协调控制器实现全站储能系统一次调频和动态无功调节的逻辑，完成功率计算和分配；协调控制器作为全站PCS功率调节的直接控制设备，监控系统的功率调节指令通过协调控制器转发给PCS，协调控制器的功率调节指令直接下发给PCS。其中，所述监控系统具备站内所有PCS的启机、停机遥控功能，以及储能系统的手动遥调功能，同时也具备AGC、AVC站内功率分配的功能；监控系统具备相互独立的网络接口分别与调度端交互信息和与站内局域网交互信息；与调度端交互信息时，接受调度端的AGC、AVC遥调命令和计划曲线，并上送储能站的运行信息；与站内局域网交互信息时，直接发送PCS遥控命令给PCS，发送遥调指令经协调控制器转发给PCS，并接收协调控制器、PCS、BMS的信息。其中，所述监控系统遥调操作可以按照储能系统进行功率调节，也可以按照PCS调节功率；按照储能系统调节功率时，监控系统根据PCS状态自动进行功率分配，将稳态有功功率调节量、稳态无功功率调节量分配到每台PCS的功率调节量，并发送每台PCS的调节命令；按照PCS调剂功率时，直接发送PSC的调节指令。其中，所述监控系统接收到调度端的AGC、AVC指令后，根据PCS状态将功率分配到每台PCS的功率调节量，并发送每台PCS的调节命令；监控系统发送的PCS调节命令通过以太网络传输给协调控制器，协调控制再转发给相应PCS；监控系统处理AGC调节、AVC调节指令的优先级高于站内手动遥调功率。其中，所述监控系统的工作步骤如下：a）监控系统通过人机界面接收PCS的开机、停机操作命令，判断PCS是否正常，如果正常则将操作命令以MMS形式发送给协调控制器，如果不正常则中断操作命令并给出告警；b）监控系统通过人机界面接收PCS的稳态功率调节命令，进行稳态有功功率调节时，判断电池和PCS状态是否在可调范围内，如果在可调范围内则将调节命令以MMS形式发送给协调控制器，如果不在可调范围内则中断调节命令并给出告警；进行稳态无功调节时，判断PCS状态是否在可调范围内，如果在可调范围内则将调节命令以MMS形式发送给协调控制器，如果不在可调范围内则中断调节命令并给出告警；c）监控系统通过调度数据网接收调度端的AGC、AVC指令，并结合站内所有PCS和电池的运行状态和可调节容量，分配每台PCS的功率调节量，并将此调节量通过MMS形式发送给协调控制器；d）监控系统通过以太网接收站内所有PCS、BMS的状态信息，用于判断PCS和电池的运行状态、功率可调节量。其中，所述协调控制器具备快速功率调节功能和转发监控系统遥调指令，具备网络接口通过站内局域网与监控系统、PCS交互信息，也具备电压、电流模拟量接口；协调控制器进行快速功率调节时，协调控制器直接采集电流、电压模拟量，实时计算电网电压、频率的变化，当变化量大于设定值时，快速计算暂态无功功率调节量、暂态有功功率调节量，再分配到每台PCS的功率调节量，直接发送给PCS；协调控制器进行监控系统遥调指令转发时，接收到监控系统的调节命令，当此时计算出电网电压、频率未大于设定值时，直接将监控系统的调节命令转发给PCS；当此时计算出电网电压、频率大于设定值时，直接丢弃监控系统的调节命令；协调控制器通过以太网接收监控系统命令和PCS的信息，并通过以太网接口发送PCS调节指令。其中，所述协调控制器的工作步骤如下：a）协调控制器通过以太网接收监控系统的PCS功率调节指令，判断PCS和电池的状态，如果PCS和电池可调节，则将此功率指令通过以太网发送给PCS；如果PCS或电池不可调节，则丢弃此功率指令；b）协调控制器通过互感器采集电网的电压、电流模拟量，并实时计算电网电压和频率的变化量，协调控制器设定电压变化死区值和频率变化死区值，当计算出电网电压变化量大于设定电压变化死区值，协调控制器计算全站无功调节量，并根据PCS状态分配每台PCS的无功调节量，并将此无功调节量通过以太网发送给PCS；当计算出电网电压变化量小于等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.储能站功率协调控制系统架构，其特征在于：它包括监控系统、协调控制器、站内所有储能变流器（PCS）、站内所有电池管理系统（BMS）、以太网交换机；监控系统、协调控制器、站内所有PCS和BMS通过以太网交换机组成局域网，PCS与BMS点对点通过CAN总线相连；监控系统接收远方调度AGC、AVC指令或接收人机界面操作指令，通过以太网接收PCS、BMS信息，计算出每台PCS的功率调节量，并将调节指令通过MMS发送给协调控制器；协调控制器接收监控系统的MMS调节指令直接转换为GOOSE调节指令发送给相应PCS，采集储能站并网点的电压和电流值计算暂态功率调节量，并通过以太网接收PCS信息进行功率综合分配，计算每台PCS的功率调节量，再通过GOOSE向相应PCS同时发送功率调节指令；功率调节包括稳态有功功率调节、稳态无功功率调节、AGC调节、AVC调节、暂态有功功率调节、动态无功功率的调节。/n

【技术特征摘要】
1.储能站功率协调控制系统架构，其特征在于：它包括监控系统、协调控制器、站内所有储能变流器（PCS）、站内所有电池管理系统（BMS）、以太网交换机；监控系统、协调控制器、站内所有PCS和BMS通过以太网交换机组成局域网，PCS与BMS点对点通过CAN总线相连；监控系统接收远方调度AGC、AVC指令或接收人机界面操作指令，通过以太网接收PCS、BMS信息，计算出每台PCS的功率调节量，并将调节指令通过MMS发送给协调控制器；协调控制器接收监控系统的MMS调节指令直接转换为GOOSE调节指令发送给相应PCS，采集储能站并网点的电压和电流值计算暂态功率调节量，并通过以太网接收PCS信息进行功率综合分配，计算每台PCS的功率调节量，再通过GOOSE向相应PCS同时发送功率调节指令；功率调节包括稳态有功功率调节、稳态无功功率调节、AGC调节、AVC调节、暂态有功功率调节、动态无功功率的调节。


2.根据权利要求1所述的储能站功率协调控制系统架构，其特征在于：所述监控系统具备相互独立的网络接口，分别用于站内局域网交互信息和与调度端交互信息；所述协调控制器具备网络接口用于站内局域网交互信息，具备模拟量接口采集电压、电流量；所述PCS具备网络接口用于站内局域网交互信息，同时具备CAN总线接口，接收BMS信息；所述BMS具备网络接口用于站内局域网交互信息，同时具备CAN总线接口，与PCS通信。


3.根据权利要求1所述的储能站功率协调控制系统架构，其特征在于：所述监控系统具备站内所有PCS开机和停机的操作功能、储能系统稳态功率调节功能、AGC和AVC指令站内功率调节功能；监控系统通过遥调操作完成PCS稳态有功功率调节和稳态无功功率调节，发送每台PCS的调节命令；监控系统通过接收远方调度的AGC、AVC指令完成站内AGC调节、AVC调节的功率分配，分配到每台PCS的功率调节量，并发送每台PCS的调节命令；监控系统的调节命令通过以太网络发送给协调控制器；监控系统通过以太网络接收PCS、BMS、协调控制器的信息。


4.根据权利要求3所述的储能站功率协调控制系统架构，其特征在于所述监控系统的工作步骤如下：
a）监控系统通过人机界面接收PCS的开机、停机操作命令，判断PCS是否正常，如果正常则将操作命令以MMS形式发送给协调控制器，如果不正常则中断操作命令并给出告警；
b）监控系统通过人机界面接收PCS的稳态功率调节命令，进行稳态有功功率调节时，判断电池和PCS状态是否在可调范围内，如果在可调范围内则将调节命令以MMS形式发送给协调控制器，如果不在可调范围内则中断调节命令并给出告警；进行稳态无功调节时，判断PCS状态是否在可调范围内，如果在可调范围内则将调节命令以MMS形式发送给协调控制器，如果不在可调范围内则中断调节命令并给出告警；
c）监控系统通过调度数据网接收调度端的AGC、AVC指令，并结合站内所有PCS和电池的运行状态和可调节容量，分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏大威，卜强生，徐晓春，徐春雷，仇晨光，张琦兵，彭志强，郑明忠，高磊，李虎成，曾飞，李佑伟，夏杰，张潼，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32