一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，包括站端稳控装置、边缘控制装置，以及对应各发电单元设置的功率控制终端；站端稳控装置接收电网稳控系统下发的电网安全稳定控制指令以及外部输入的精细控制功能压板投入信号，根据精细控制功能压板投入状态以及边缘控制装置上送的其自身与功率控制终端的工作状态，通过馈线断路器控制单元响应电网安全稳定控制指令，或者通过边缘控制装置及功率控制终端完成精细控制；边缘控制装置在未收到精细控制命令时，通过各功率控制终端进行频率主动响应控制。本发明专利技术能够实现新能源场站在电网紧急情况下的精益功率控制，与频率波动时的秒级快速频率响应的配合，提升新能源场站的网源协调能力。场站的网源协调能力。场站的网源协调能力。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统


[0001]本专利技术涉及电力系统及其自动化
，特别是一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统。

技术介绍

[0002]随着多回跨区特高压直流工程相继投运，电网“强直弱交”特征逐渐突出，风电和光伏等新能源并网容量呈爆发式增长，仅西北电网新能源装机容量已逼近一亿千瓦，电网格局与电源结构发生重大改变，电网运行特性发生深刻变化，新能源也迎来新的蓬勃发展期。新能源具有间歇性、随机性、不确定性特征，而新能源的管控与常规机组相比存在较大差距，新能源的状态感知和控制手段不足，难以满足新能源高占比电网安全稳定运行控制需求，制约了新能源消纳。
[0003]在感知方面，对新能源发电单元状态实时监测能力不足，无法准确感知新能源发电单元实时状态变化，大电网紧急防控无法采取更精确的控制措施；在控制方面，目前在电网紧急情况下普遍采取切除新能源馈线的方式，控制措施单一、粗放，控制颗粒度大，一定程度上造成了新能源出力损失，且直接切除新能源机组控制到馈线，存在过电压、损坏元器件等风险；另外当前紧急控制措施仅能切除而不能柔性调节，无法发挥光伏逆变器自身优越的功率快速调节能力。
[0004]风电、光伏等新能源发电快速发展，挤占了具有转动惯量的常规水、火电机组空间，电网可用的快速频率响应资源逐步减少，造成系统频率安全风险加大。为了提高新能源对电力系统的频率支撑能力，提高新能源的涉网友好性，新能源场站参与电网快速频率响应成为迫切需求。
[0005]当前，为保障电网安全稳定运行，实现电网故障情况下新能源的紧急控制，一般在新能源场站装设电网安全稳定控制装置作为切机执行站，实现电网故障情况下的毫秒级（一般要求100ms内）紧急控制。为实现新能源对电网频率主动支撑，一般在新能源场站装设快速频率响应装置，并与新能源场站内的能量管理系统配合，实现秒级（一般要求15s左右）快速频率响应。为满足不同需求而进行的多套系统建设不仅增加了新能源场站的投资成本，更增加了运行维护及管理的难度和成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，实现新能源场站在电网紧急情况下的精益功率控制，以及频率波动时的秒级快速频率响应，实现不同时间尺度的系统融合。本专利技术采用的技术方案如下。
[0007]本专利技术提供一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，包括：对应各新能源场站分别设置的站端稳控装置，设置于新能源场站并网点的边缘控制装置，以及对应新能源场站内各发电单元分别设置的功率控制终端；所述站端稳控装置与电网稳控系统通信连接；各新能源场站中，边缘控制装置与
站端稳控装置和站内各功率控制终端分别连接通信；所述站端稳控装置包括新能源馈线功率采集单元和馈线断路器控制单元；各功率控制终端监测对应发电单元的发电信息，上送至边缘控制装置，边缘控制装置根据接收到的发电信息计算场站出力，通过站端稳控装置上送至电网稳控系统；边缘控制装置还监测自身及功率控制终端的工作状态信息上送至站端稳控装置；站端稳控装置接收电网稳控系统下发的电网安全稳定控制指令，以及外部输入的精细控制功能压板投入信号，根据精细控制功能压板投入状态以及边缘控制装置和功率控制终端的工作状态，通过馈线断路器控制单元响应电网安全稳定控制指令，或者通过边缘控制装置向功率控制终端发送精细控制命令，完成精细控制；所述边缘控制装置还采集场站并网点有功及频率信息，在未收到站端稳控装置下发的精细控制命令时，根据场站并网点有功及频率信息，通过各功率控制终端进行频率主动响应控制。
[0008]可选的，所述精细控制功能压板为硬压板，在需要精细控制时，由人工进行投入操作后向站端稳控装置发送精细控制功能压板投入信号。
[0009]可选的，所述电网安全稳定控制指令包括切机命令，所述切机命令包括待切除的功率信息；站端稳控装置接收到电网安全稳定控制指令后，判断当前精细控制功能压板是否为投入状态，以及边缘控制装置和功率控制终端是否工作异常：若精细控制功能压板为投入状态，且边缘控制装置和功率控制终端工作正常，则站端稳控装置根据电网安全稳定控制指令通过边缘控制装置向功率控制终端发送精细控制命令，完成精细控制；若接收到切机命令时，精细控制功能压板为未投入状态，或者边缘控制装置和功率控制终端中的任意一个工作异常，则站端稳控装置根据切机命令通过馈线断路器控制单元切除对应功率的一条或多条馈线。
[0010]以上方案中，由于站端稳控装置设置有新能源馈线功率采集单元，因此可以在馈线切除时更好的实现精准切除。
[0011]可选的，所述站端稳控装置根据切机命令通过馈线断路器控制单元切除对应功率的一条或多条馈线，为：获取各新能源馈线的功率信息，按照大小顺序排列，对于任意排在第i位的馈线功率，若满足P
i
<P<P
i
+P
i+1
，其中P为待切除功率，P
i
<P
i+1
，则站端稳控装置通过馈线断路器控制单元切除P
i
和P
i+1
对应的两条馈线。
[0012]也即，作为一种优选的馈线切除方式，本专利技术在进行馈线切除时可采用最小过切原则进行，尽量贴合电网稳控系统的切机命令，同时保障馈线切除所带来的负荷及发电影响最小化。
[0013]由上切除原则也可以推出，当所有馈线功率皆不满足P
i
<P<P
i
+P
i+1
时，可以判断是否存在满足P
i
+P
i+1
<P < P
i
+P
i+1
+P
i+2
的情形，若满足则切除P
i
、P
i+1
、P
i+2
对应的三条馈线，依此类推。
[0014]可选的，若精细控制功能压板为投入状态，且边缘控制装置和功率控制终端工作正常，站端稳控装置根据电网安全稳定控制指令通过边缘控制装置向功率控制终端发送精
细控制命令，完成精细控制，包括：若电网安全稳定控制指令为切机命令，则站端稳控装置按照预设的精细控制策略，根据切机命令以及各发电单元的发电信息，确定待切除的发电单元，通过边缘控制装置向待切除发电单元对应的功率控制终端转发切机控制命令，使得功率控制终端响应于切机控制命令进行发电单元切机控制操作；若电网安全稳定控制指令为紧急功率控制命令，则站端稳控装置按照预设的精细控制策略，基于边缘控制装置上送的各发电单元发电信息，计算各发电单元的功率调节目标，通过边缘控制装置转发至发电单元对应的功率控制终端，使得功率控制终端根据功率调节目标进行发电单元功率控制操作。
[0015]可选的，功率控制终端内预先配置有秒级快速频率响应控制模型以及毫秒级紧急控制模型；功率控制终端响应于接收到边缘控制装置下发的包含功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，其特征是，包括：对应各新能源场站分别设置的站端稳控装置，设置于新能源场站并网点的边缘控制装置，以及对应新能源场站内各发电单元分别设置的功率控制终端；所述站端稳控装置与电网稳控系统通信连接；各新能源场站中，边缘控制装置与站端稳控装置和站内各功率控制终端分别连接通信；所述站端稳控装置包括新能源馈线功率采集单元和馈线断路器控制单元；各功率控制终端监测对应发电单元的发电信息，上送至边缘控制装置，边缘控制装置根据接收到的发电信息计算场站出力，通过站端稳控装置上送至电网稳控系统；边缘控制装置还监测自身及功率控制终端的工作状态信息上送至站端稳控装置；站端稳控装置接收电网稳控系统下发的电网安全稳定控制指令，以及外部输入的精细控制功能压板投入信号，根据精细控制功能压板投入状态以及边缘控制装置和功率控制终端的工作状态，通过馈线断路器控制单元响应电网安全稳定控制指令，或者通过边缘控制装置向功率控制终端发送精细控制命令，完成精细控制；所述边缘控制装置还采集场站并网点有功及频率信息，在未收到站端稳控装置下发的精细控制命令时，根据场站并网点有功及频率信息，通过各功率控制终端进行频率主动响应控制。2.根据权利要求1所述的适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，其特征是，所述精细控制功能压板为硬压板，在需要精细控制时，由人工进行投入操作后向站端稳控装置发送精细控制功能压板投入信号。3.根据权利要求1所述的适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，其特征是，所述电网安全稳定控制指令包括切机命令，所述切机命令包括待切除的功率信息；站端稳控装置接收到电网安全稳定控制指令后，判断当前精细控制功能压板是否为投入状态，以及边缘控制装置和功率控制终端是否工作异常：若精细控制功能压板为投入状态，且边缘控制装置和功率控制终端工作正常，则站端稳控装置根据电网安全稳定控制指令通过边缘控制装置向功率控制终端发送精细控制命令，完成精细控制；若接收到切机命令时，精细控制功能压板为未投入状态，或者边缘控制装置和功率控制终端中的任意一个工作异常，则站端稳控装置根据切机命令通过馈线断路器控制单元切除对应功率的一条或多条馈线。4.根据权利要求3所述的适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，其特征是，所述站端稳控装置根据切机命令通过馈线断路器控制单元切除对应功率的一条或多条馈线，包括：获取各新能源馈线的功率信息，按照大小顺序排列，对于任意排在第i位的馈线功率，若满足P
i
<P<P
i
+P
i+1
，其中P为待切除功率，P
i
<P
i+1
，则站端稳控装置通过馈线断路器控制单元切除P
i
和P
i+1
对应的两条馈线。5.根据权利要求3所述的适用于新能源场站的多时间尺度功率控制系统，其特征是，若精细控制功能压板为投入状态，且边缘控制装置和功率控制终端工作正常，站端稳控装置根据电网安全稳定控制指令通过边缘控制装置向功率控制终端发送精细控制命令，完成精细控制，包括：
若电网安全稳定控制指令为切...

【专利技术属性】
技术研发人员：张柏林，赖业宁，邵冲，颜云松，孙宁，高鹏飞，李明应，魏博，徐宏雷，陈汹，唐冠军，陈永华，任建锋，梁磊，许高阳，王忠明，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司国网甘肃省电力公司电力科学研究院国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：