主动支撑型风光储一体化功率控制系统及其能量分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种主动支撑型风光储一体化功率控制系统及其能量分配方法，所述系统包括：NSEARTSuite中间件，采用统一的访问接口进行数据读写；以及应用软件层；所述应用软件层包括：采集装置；主控设备，获取本地控制指令和远方调度指令，经算法模型控制运算后，计算厂级目标有功功率和无功功率，并将设定有功功率和无功功率下发到执行设备；监控设备；以及能量管理系统，通过Nsealink融合通信系统与场站被控设备进行通信；所述能量管理系统将主控设备下发的有功/无功目标值实时自动分解至不同能源系统。本发明专利技术解决了传统新能源场站控制架构复杂、效率低下等问题，采用统一数据通信平台和统一的实时数据库平台，实现风光储电场一体化功率综合控制系统的运行。

【技术实现步骤摘要】
主动支撑型风光储一体化功率控制系统及其能量分配方法
本专利技术涉及新能源发电
，更具体涉及一种主动支撑型风光储一体化功率控制系统及其能量分配方法。
技术介绍
随着风电、光伏等可再生能源的发展，可再生能源发电的渗透率快速升高，其对电网运行的影响逐步增大。风电和光伏为代表的新能源正逐步成为我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、保护生态环境等方面发挥着重要作用。现有的新能源场站网络通信比较复杂，和调度系统采用传统的IEC-104通信协议，和升压站中其他的设备通信采用IEC-103或者61850MMS通信协议，和风机/逆变器通信则采用MODBUSTCP/RTU或者OPUUA的通信协议。因此风光储电场一体化主动支撑系统涉及到多种通信协议。AGC/AVC、一次调频、惯量支撑以及能量管理平台，这些功能由各种设备独立完成，设备之间成为数据孤岛。设备之间的的协调只能通过通信方式进行，影响了调频和调压的速度，降低了系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种主动支撑型风光储一体化功率控制系统及其能量分配方法，以解决现有的新能源场站设备之间的的协调只能通过通信方式进行，而影响调频和调压的速度，降低系统的可靠性的问题，以基于数据共享的理念，采用统一数据通信平台和统一的实时数据库平台，实现风光储电场一体化功率综合控制系统的运行。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。主动支撑型风光储一体化功率控制系统，包括：NSEARTSuite中间件，采用统一的访问接口进行数据读写；所述NSEARTSuite中间件包括Nsealink融合通信系统；以及应用软件层，利用NSEARTSuite中间件，实现风光储一体化主动支撑系统的运行；所述应用软件层包括：采集装置，采集风光储场站并网点运行参数；主控设备，接收采集装置传输的并网点运行参数，获取本地控制指令和远方调度指令，经算法模型控制运算后，计算厂级目标有功功率和无功功率，并将设定有功功率和无功功率下发到执行设备；监控设备，部署数据库，利用数据库，存储所有采集点数据和计算数据，并能够显示设备的状态信息，能够进行策略和参数的配置，能够查询历史数据并分析调频、调压的性能；以及能量管理系统，通过Nsealink融合通信系统与场站被控设备进行通信，并采集各场站被控设备的有功、无功出力及运行状态；所述能量管理系统将主控设备下发的有功/无功目标值实时自动分解至不同能源系统。进一步优化技术方案，所述并网点运行参数包括并网点电压、电流、频率、有功功率、无功功率和功率因数。进一步优化技术方案，算法模型包括AGC模块、AVC模块、一次调频算法模型、虚拟惯量算法模型。进一步优化技术方案，所述主控设备根据调频和调压主动支撑算法，计算厂级目标有功功率和无功功率。进一步优化技术方案，所述主动支撑算法包括：虚拟惯量响应算法，用于计算光伏电站虚拟惯性响应有功功率变化量；一次调频控制算法，用于计算新能源电厂有功输出和频率的特性；二次调频方法；一次调频和二次调频的协调方法；以及自动电压控制方法。进一步优化技术方案，光伏电站虚拟惯性响应有功功率变化量的公式为：其中，TJ为新能源发电机组的虚拟惯量响应时间常数；f为新能源发电机组并网点频率；fN为新能源发电机组并网点额定频率；ΔP为新能源发电机组的有功功率变化量；P为新能源发电机组的额定功率；新能源电厂有功输出和频率之间的关系式为：式中，Δf：当前频率和额定频率的差值；P：当前频率Δf时，输出有功功率的目标值；P0：输出有功功率初值；PN：发电场站额定功率；fN：系统额定频率；fd：一次调频响应死区；δ％：调差率。进一步优化技术方案，所述能量管理系统根据功率动态分配方法将主控设备下发的有功/无功目标值实时自动分解至不同能源系统；所述功率动态分配方法包括有功功率分配算法和无功功率分配算法。进一步优化技术方案，有功功率分配算法包括：实时有功功率比例分配算法：按照每台风机/逆变器单机实发功率占总功率的比例关系，分配每台风机/逆变器的目标调节功率值；计算公式如下：可用理论功率比例分配算法：按照每台风机/逆变器单机可用理论功率的比例关系，分配每台风机/逆变器的目标调节功率值；计算公式如下：式中，N：可以参与快速频率调节风机/逆变器的数量；Pdst[i]：每台风机/逆变器/储能单元目标调节功率值；Pcanadj-r＝∑Prt-r[i]，即可以参与快速频率风机/逆变器可用理论功率之和；Pcanadj＝∑Prt[i]，即可以参与快速频率风机/逆变器实时总功率。进一步优化技术方案，无功功率分配算法包括：等功率因数分配算法：根据AVC系统无功指令值和场站用功指令值，计算风机集群目标功率因数；对应于每一台风机/逆变器/SVG，根据目标功率因数和风机的有功功率，计算风机无功功率目标值；等偏移量法：各机组无功增加或减少值比率相同时，根据总无功指令算出总无功目标值占全厂总无功上、下限的比率，全厂总无功上、下限根据每台机组的无功上、下限求得；等容量法：综合考虑总有功、无功及可调机组的出力范围计算每个发的发电/储能单元的无功功率调整量。主动支撑型风光储一体化功率控制系统的能量分配方法，其特征在于，所述方法基于主动支撑型风光储一体化功率控制系统进行，包括以下方法：S1、AGC控制模式下能量分配策略：在风光储微网中将风电和光伏发电设定为优先利用，满足调度指令需求；储能在风电和光伏出力大于调度指令值时进行充电，在风电和光伏出力不能满足调度指令值时放电；通过修订调度中心下发的发电计划，对储能荷电状态进行保护以及控制；S2、一次调频和虚拟惯量模式下的能量分配策略：在一次调频和虚拟惯量响应启动初期，利用储能充放电速率快的特点，储能系统承担主要的有功功率调节量；随着风机和光伏功率响应，动态调节储能系统充放电大小，逐步过渡到风机和光伏承担主要有功功率调节量，储能单元主要补充由于风、光功率不稳定以及风机和逆变器超调引起的出力波动。由于采用了以上技术方案，本专利技术所取得技术进步如下。本专利技术解决了传统新能源场站控制架构复杂、效率低下等问题，采用统一数据通信平台和统一的实时数据库平台，实现风光储电场一体化功率综合控制系统的运行；在传统调节基础上加入储能控制环节，储能系统响应速度快，既能快速支撑有功功率的变化，又能平滑风机有功功率输出，从而实现场站虚拟惯量响应、一次调频、二次调频。本专利技术利用储能充放电技术，实现了AGC有功功率平滑调节和电网惯量支撑，弥补一次调频初期风机或光伏响应速度过慢等问题。本专利技术满足电网主动支撑要求，在提高系统可靠性在更安全的前提下实现了发电量最大化，提高了新能源电场的经济效益。本专利技术通过Nsealink融合通信系统获取风机、能量管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，包括：/nNSEA RTSuite中间件，采用统一的访问接口进行数据读写；所述NSEA RTSuite中间件包括Nsealink融合通信系统；以及/n应用软件层，利用NSEA RTSuite中间件，实现风光储一体化主动支撑系统的运行；/n所述应用软件层包括：/n采集装置，采集风光储场站并网点运行参数；/n主控设备，接收采集装置传输的并网点运行参数，获取本地控制指令和远方调度指令，经算法模型控制运算后，计算厂级目标有功功率和无功功率，并将设定有功功率和无功功率下发到执行设备；/n监控设备，部署数据库，利用数据库，存储所有采集点数据和计算数据，并能够显示设备的状态信息，能够进行策略和参数的配置，能够查询历史数据并分析调频、调压的性能；以及/n能量管理系统，通过Nsealink融合通信系统与场站被控设备进行通信，并采集各场站被控设备的有功、无功出力及运行状态；所述能量管理系统将主控设备下发的有功/无功目标值实时自动分解至不同能源系统。/n

【技术特征摘要】
1.主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，包括：
NSEARTSuite中间件，采用统一的访问接口进行数据读写；所述NSEARTSuite中间件包括Nsealink融合通信系统；以及
应用软件层，利用NSEARTSuite中间件，实现风光储一体化主动支撑系统的运行；
所述应用软件层包括：
采集装置，采集风光储场站并网点运行参数；
主控设备，接收采集装置传输的并网点运行参数，获取本地控制指令和远方调度指令，经算法模型控制运算后，计算厂级目标有功功率和无功功率，并将设定有功功率和无功功率下发到执行设备；
监控设备，部署数据库，利用数据库，存储所有采集点数据和计算数据，并能够显示设备的状态信息，能够进行策略和参数的配置，能够查询历史数据并分析调频、调压的性能；以及
能量管理系统，通过Nsealink融合通信系统与场站被控设备进行通信，并采集各场站被控设备的有功、无功出力及运行状态；所述能量管理系统将主控设备下发的有功/无功目标值实时自动分解至不同能源系统。


2.根据权利要求1所述的主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，所述并网点运行参数包括并网点电压、电流、频率、有功功率、无功功率和功率因数。


3.根据权利要求1所述的主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，算法模型包括AGC模块、AVC模块、一次调频算法模型、虚拟惯量算法模型。


4.根据权利要求3所述的主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，所述主控设备根据调频和调压主动支撑算法，计算厂级目标有功功率和无功功率。


5.根据权利要求4所述的主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，所述主动支撑算法包括：
虚拟惯量响应算法，用于计算光伏电站虚拟惯性响应有功功率变化量；
一次调频控制算法，用于计算新能源电厂有功输出和频率的特性；
二次调频方法；
一次调频和二次调频的协调方法；以及
自动电压控制方法。


6.根据权利要求5所述的主动支撑型风光储一体化功率控制系统，其特征在于，光伏电站虚拟惯性响应有功功率变化量的公式为：



其中，TJ为新能源发电机组的虚拟惯量响应时间常数；f为新能源发电机组并网点频率；fN为新能源发电机组并网点额定频率；ΔP为新能源发电机组的有功功率变化量；P为新能源发电机组的额定功率；
新能源电厂有功输出和频率之间的关系式为：



式中，Δf：当前频率和额定频率的差值；P：当前频率Δf时，输出有功功率的目标值；P0：输出有功功率初值；PN：发电场站额定功率；fN：系统额定频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱收，见伟，李吉勇，孙昭宇，
申请(专利权)人：北京中泰华电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11