用于新能源场站的电力调频系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于新能源场站的电力调频系统及方法，针对现有的新能源场站无法主动参与电网一次调频，在最大功率点跟踪或低有功功率出力时，无法参与电网调频的问题，通过氢能发电模块与飞轮储能模块电连接，复合调频控制模块与HAGC调控模块、氢能发电模块及飞轮储能模块通讯连接，HAGC调控模块与负荷预测模块及电网调度侧通讯连接；其中，负荷预测模块用于监测电网中电力系统的功率，预测当前电网中电力负荷的有功功率，发送至HAGC调控模块；HAGC调控模块接收电网调度侧发送的指令，对复合调频控制模块进行优化调控，以使复合调频控制模块实现对氢能发电模块与飞轮储能模块的协同调频控制，以平滑新能源场站的电能输出。以平滑新能源场站的电能输出。以平滑新能源场站的电能输出。

【技术实现步骤摘要】
用于新能源场站的电力调频系统及方法


[0001]本专利技术属于电网控制的
，尤其涉及一种用于新能源场站的电力调频系统及方法。

技术介绍

[0002]电网作为接纳大规模可再生能源电力的能源系统，可再生能源的随机性和波动性对电力系统安全稳定运行将产生较大的影响。
[0003]可再生能源电力参与的一次调频及AGC(自动发电控制)调频可降低稳态频率偏差和暂态最大频率偏差，但因未改善系统惯量，存在低惯量系统越限风险。同时，传统的大规模集中式能量型电化学储能系统若频繁响应电网频率变化，将导致其寿命周期缩短，经济性差，且存在起火爆炸等安全隐患，导致安全性和可靠性不高。
[0004]氢能既是清洁低碳的新能源，又可作为储能介质。氢储能的能量密度高、运维成本低、长时间存储、运行过程无污染，可实现能源储存TW
·
h以上，以适用于极短或极长时间供电的能量储备技术。对于可再生能源系统，氢气是一种较好的能量存储介质。
[0005]同时，功率型飞轮储能系统具备瞬时高功率频繁充放电的技术特性，大幅降低电化学储能系统的充放电次数，降低初始和运维投入的费用，大幅提高系统的安全性和可靠性。飞轮储能系统可改善电力系统惯量，在调频中具备较好的补偿性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种用于新能源场站的电力调频系统及方法，解决现有技术中新能源场站无法主动参与电网一次调频，在最大功率点跟踪或低有功功率出力时，无法参与电网调频，以及大规模能量型电化学储能系统频繁响应电网调频，导致安全可靠性低及经济性差的问题。
[0007]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0008]一种用于新能源场站的电力调频系统，包括：氢能发电模块、飞轮储能模块、复合调频控制模块、HAGC调控模块及负荷预测模块；
[0009]所述氢能发电模块与所述飞轮储能模块电连接，所述复合调频控制模块与所述HAGC调控模块、所述氢能发电模块及所述飞轮储能模块通讯连接，所述HAGC调控模块与所述负荷预测模块及电网调度侧通讯连接；
[0010]所述负荷预测模块用于监测电网中电力系统的功率，预测当前电网中电力负荷的有功功率，发送至HAGC调控模块；
[0011]所述HAGC调控模块接收电网调度侧发送的指令，对所述复合调频控制模块进行优化调控，以使所述复合调频控制模块实现对所述氢能发电模块与所述飞轮储能模块的协同调频控制，以平滑新能源场站的电能输出。
[0012]根据本专利技术一实施例，所述氢能发电模块包括氢燃料电池单元、辅助供电单元和第一电力电子设备；
[0013]其中，所述氢燃料电池单元为以氢气为反应介质的发电装置；
[0014]所述辅助供电单元为功率型电力储能供电设备；
[0015]所述第一电力电子设备为DC
‑
AC转换设备，其输出功率根据所述氢燃料电池单元确定；
[0016]所述氢燃料电池单元与所述辅助供电单元输出相同的直流电压。
[0017]根据本专利技术一实施例，所述飞轮储能模块包括飞轮储能机组、第二电力电子设备和第三电力电子设备；
[0018]其中，所述飞轮储能机组与新能源场站电连接，用于存储和消纳新能源场站的电力资源；
[0019]所述飞轮储能机组与所述第二电力电子设备及所述第三电力电子设备电连接，通过所述第二电力电子设备进行电能量的调峰调频，通过所述第三电力电子设备为辅助供电单元提供电能补偿。
[0020]根据本专利技术一实施例，所述HAGC调控模块将调频指令传输至所述复合调频控制模块；
[0021]所述复合调频控制模块将调频指令分别传输至氢燃料电池单元和飞轮储能机组，优先启动所述飞轮储能模块，判断飞轮储能模块的SOC是否小于60％，若是，则启动氢能发电模块，通过辅助供电单元为氢燃料电池单元的辅助设备供电，辅助供电单元通过第一电力电子设备进行调频响应；若否，则通过第二电力电子设备为飞轮储能模块供电，进行调频响应。
[0022]根据本专利技术一实施例，所述复合调频控制模块收到所述氢能发电模块的调频响应后，以第一电力电子设备为飞轮储能机组进行供电，使得飞轮储能机组的SOC>60％，启动飞轮储能模块进行调频响应。
[0023]根据本专利技术一实施例，所述复合调频控制模块收到所述飞轮储能模块的调频响应后，以第三电力电子设备为氢能发电模块的辅助供电单元供电，启动氢能发电模块进行调频响应。
[0024]根据本专利技术一实施例，所述氢能发电模块的调频响应时间和/或所述飞轮储能模块的调频响应时间为毫秒级。
[0025]一种用于新能源场站的电力调频方法，实现本专利技术一实施例中的用于新能源场站的电力调频系统对有功功率进行调节，以平滑新能源场站的电能输出，包括以下步骤：
[0026]S1.调取电网电力负荷的预测有功功率P
l
；
[0027]S2.采集新能源场站的有功功率P
e
；
[0028]S3.判断T1时间内，新能源场站有功功率P
e
的积分量TP
e
是否小于预测有功功率P
l
的积分量TP
l
，若是，则执行步骤S4；若否，则通过飞轮储能模块将高于负荷预测的电能进行储存；
[0029]S4.启动氢能发电模块，响应时间为T
h
，发电达到有功功率P
h
后稳定输出；
[0030]S5.启动飞轮储能模块，响应时间为T
F
，记录飞轮储能模块的有功功率P
F
；
[0031]S6.通过调频复合控制模块，使在T2时间内，氢能发电模块满足|P
e
+P
F
+P
h
‑
P
l
|＜5％～10％；
[0032]S7.获取T3时间内的电力负荷的目标有功功率P
L
；
[0033]S8.判断T3时间内，预测有功功率P
l
均值是否等于负载的目标功率P
L
的均值，若是，则执行步骤S9；若否，则执行步骤S10；
[0034]S9.通过负荷预测模块对电力系统进行功率监测，重复步骤S6；
[0035]S10.通过HAGC调控模块的寻优算法对预测有功功率P
l
进行数据修正，重复步骤S8。
[0036]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0037]本专利技术一实施例中的用于新能源场站的电力调频系统，针对现有的新能源场站无法主动参与电网一次调频，在最大功率点跟踪或低有功功率出力时，无法参与电网调频的问题，通过氢能发电模块与飞轮储能模块电连接，复合调频控制模块与HAGC调控模块、氢能发电模块及飞轮储能模块通讯连接，HAGC调控模块与负荷预测模块及电网调度侧通讯连接；其中，负荷预测模块用于监测电网中电力系统的功率，预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于新能源场站的电力调频系统，其特征在于，包括：氢能发电模块、飞轮储能模块、复合调频控制模块、HAGC调控模块及负荷预测模块；所述氢能发电模块与所述飞轮储能模块电连接，所述复合调频控制模块与所述HAGC调控模块、所述氢能发电模块及所述飞轮储能模块通讯连接，所述HAGC调控模块与所述负荷预测模块及电网调度侧通讯连接；所述负荷预测模块用于监测电网中电力系统的功率，预测当前电网中电力负荷的有功功率，发送至HAGC调控模块；所述HAGC调控模块接收电网调度侧发送的指令，对所述复合调频控制模块进行优化调控，以使所述复合调频控制模块实现对所述氢能发电模块与所述飞轮储能模块的协同调频控制，以平滑新能源场站的电能输出。2.如权利要求1所述的用于新能源场站的电力调频系统，其特征在于，所述氢能发电模块包括氢燃料电池单元、辅助供电单元和第一电力电子设备；其中，所述氢燃料电池单元为以氢气为反应介质的发电装置；所述辅助供电单元为功率型电力储能供电设备；所述第一电力电子设备为DC
‑
AC转换设备，其输出功率根据所述氢燃料电池单元确定；所述氢燃料电池单元与所述辅助供电单元输出相同的直流电压。3.如权利要求2所述的用于新能源场站的电力调频系统，其特征在于，所述飞轮储能模块包括飞轮储能机组、第二电力电子设备和第三电力电子设备；其中，所述飞轮储能机组与新能源场站电连接，用于存储和消纳新能源场站的电力资源；所述飞轮储能机组与所述第二电力电子设备及所述第三电力电子设备电连接，通过所述第二电力电子设备进行电能量的调峰调频，通过所述第三电力电子设备为辅助供电单元提供电能补偿。4.如权利要求1所述的用于新能源场站的电力调频系统，其特征在于，所述HAGC调控模块将调频指令传输至所述复合调频控制模块；所述复合调频控制模块将调频指令分别传输至氢燃料电池单元和飞轮储能机组，优先启动所述飞轮储能模块，判断飞轮储能模块的SOC是否小于60％，若是，则启动氢能发电模块，通过辅助供电单元为氢燃料电池单元的辅助设备供电，辅助供电单元通过第一电力电子设备进行调频响应；若否，则通过第二电力电子设备为飞轮储能模块供电，进行调频响应。5.如权利要求4所述的用于新能源场站的电力调频系统，其特征在于，所述复合调频控制模块收到所述氢能发电模块的调频响应后，以第一电力电子设备为飞轮储...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亦伟，谭轶童，饶文涛，罗坚，李文武，宋君花，周佃民，魏炜，蔡方伟，杨建夏，
申请(专利权)人：上海毅镤新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：