一种考虑SOC自均衡的储能电站黑启动调度控制的方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑SOC自均衡的储能电站黑启动调度控制的方法，本发明专利技术通过对储能电站内部实施分组均衡控制，使储能电站像微电网一样，对外展示出一种独立电源的特性。本发明专利技术不需要额外的系统配置。本发明专利技术具备储能SOC自动均衡能力。储能SOC不平衡会导致某个ESS单元先放完电再退出系统，从而加快剩余的ESS单元的放电速度，缩短ESS的使用寿命。本发明专利技术中，在站控调度策略中提出了一种基于PQ储能的SOC自均衡策略，使储能SOC保持一致，保障储能安全。保障储能安全。保障储能安全。

A black start scheduling control method of energy storage power station considering SOC self equalization

【技术实现步骤摘要】
一种考虑SOC自均衡的储能电站黑启动调度控制的方法


[0001]本专利技术涉及一种电化学集装箱储能电站的黑启动控制方法，属于新能源发电的自动控制领域，尤其是集装箱储能电站的黑启动控制。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源技术迅速发展，光伏、风机等可再生能源(Renewable Energy Sources，RES)越来越多地接入到大电网中，使分布式电源装机容量不断提高。越来越多的分布式电源通过电力电子装置接入微网，在带来清洁能源的同时也给电力系统的可靠运行带来了巨大的挑战。随着新能源发电技术的快速发展，考虑到RES功率输出的波动性、间歇性等特性，为满足系统稳定运行，通常需配置相关容量的储能系统(Energy Storage Systems，ESS)。随着新型电力系统的建设发展，储能电站将会在电力系统的电力平衡发挥至关重要的作用。新型电力系统模式下，新能源发电与负荷都是不可控因素，电网的调度平衡不得不借助储能系统进行支撑。未来可以预测，储能电站的规模将是非常巨大的。
[0003]储能电站利用自身充放电的特性帮助电力系统实现电力动态平衡，而大规模的储能电站的建设，也将赋予其更丰富的角色价值。储能电站自身存储着电量，具备黑启动电源的能力。因此，大容量储能电站配备黑启动电源功能，将成为储能系统的重要属性。
[0004]储能电站一般由多个集装箱储能单元并联。储能电源逆变器的常用的控制类型主要是恒压恒频(volt&frequency，VF)和恒功率(PQ)两种控制模式。一般情况下，储能电站工作于PQ模式，接受电网的调度，充当电网调节的功能。而当储能电源在作为黑启动电源时，储能逆变器需要作为电压源而工作在VF控制模式。储能电站在作为电压源时，需要每个储能集装箱单元输出的正弦电压波形的相位保持同步。另外，储能荷电状态(State of Charge，SOC)不平衡会导致某个ESS单元先放完电再退出系统，从而加快剩余的ESS单元的放电速度，缩短ESS的使用寿命。VF模式下的集装箱储能单元保持并联同步的能力，决定了黑启动电源的容量。由于对同步能力要求较高，且需同时考虑平衡储能SOC，使得VF模式下的集装箱并联黑启动方案难以在大容量储能系统中应用。对于百兆瓦以上的大型储能电站而言，仍需要进一步研究论证更合适的黑启动电源技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：针对大型储能电站实施黑启动电源的技术问题，提出一种储能电站分组控制的黑启动方案。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种考虑SOC自均衡的储能电站黑启动调度控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1、将储能电站内的所有储能集装箱就近分成I+1组，其中一组为VF储能组，剩余I组为PQ储能组，I≥1；
[0008]VF储能组以及PQ储能组通过逆变器连接在交流公共母线上，由交流公共母线为负载供电；
[0009]VF储能组由VF控制器控制，每个PQ储能组由一个PQ控制器控制。VF控制器以及所有PQ控制器接收来自储能电站的主控制站的指令；
[0010]步骤2、当储能电站处于黑启动运行模式时，通过主控制站实施黑启动的策略，此时，主控制站向VF控制器发出指令，由VF控制器实施VF控制策略，使VF储能组自行建立空载母线电压，并合闸并联到交流公共母线上；
[0011]步骤3、主控制站向各PQ控制器发出指令，使各个PQ储能组启动并网，连接到交流公共母线上；
[0012]步骤4、接入负载后，主控制站采用SOC自均衡的储能电站调度控制策略对各PQ储能组进行调度控制，具体包括以下步骤：
[0013]步骤401、获取各个PQ储能组的SOC值SOC
i
、VF储能组的SOC值SOC
VF
、母线负载P
L
，其中，SOC
i
表示第i个PQ储能组的SOC值；
[0014]步骤402、计算获得各个PQ储能组的调度出力功率，设第i个PQ储能组的调度出力功率为P
i
，则有：
[0015][0016]式中，w
i
为第i个PQ储能组的储能容量；W
all
为整个储能电站的总容量；n为调节系数；ΔSOC
i
为第i个PQ储能组的荷电状态的相对偏差，ΔSOC
i
＝SOC
i
‑
SOC
VF
；
[0017]步骤403、主控制站将各个PQ储能组的调度出力功率下发给对应PQ储能组的PQ控制器，各个PQ储能组根据调度出力功率响应调度出力。
[0018]优选地，所述VF储能组由多个工作于VF模式的储能集装箱同步并联运行组成；每个所述PQ储能组由多个工作于PQ模式的储能集装箱并联组成。
[0019]优选地，步骤2中，所述VF控制器实施VF控制策略时，VF控制器首先采集负载电压和逆变器的输出电流，计算出作为微电源的各PQ储能组输出的有功功率和无功功率，最后通过电压电流的双闭环控制系统产生逆变器所需的控制信号。
[0020]优选地，在设计所述双闭环控制系统时，首先由外部给定功率参考值，然后选择合适的坐标变换参考轴，对采集得到的负载电压和逆变器的输出电流进行坐标变换，使有功分量和无功分量解耦后分别控制。
[0021]优选地，步骤3中，所述PQ储能组连接到交流公共母线后，逆变器在所述电压电流的双闭环控制系统所产生的控制信号的控制下，使得各所述PQ储能组作为微电源向交流公共母线注入步骤2计算得到的所述有功功率和无功功率。
[0022]优选地，步骤402中，根据具体工程需要按需调节所述调节系数n，从而改变PQ储能组SOC值不一致情况时，各个PQ储能组的出力值，影响各PQ储能组SOC状态均衡调整的速度。
[0023]本专利技术通过对储能电站内部实施分组均衡控制，使储能电站像微电网一样，对外展示出一种独立电源的特性。相比于先有技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]1、不需要额外的系统配置。储能电站在常规模式下主要是利用自身充放电的特性，响应上级调度需求，对电网进行调节，自身工作于PQ模式。在黑启动情况下，自身要作为主电源而出力，其中，VF储能组只需在控制器内启动VF控制策略即可，而其余PQ储能均不需改变。在储能电站建设时，并不会增加设备配置，友好兼容不同工作模式。
[0025]2、具备储能SOC自动均衡能力。储能SOC不平衡会导致某个ESS单元先放完电再退
出系统，从而加快剩余的ESS单元的放电速度，缩短ESS的使用寿命。本专利技术中，在站控调度策略中提出了一种基于PQ储能的SOC自均衡策略，使储能SOC保持一致，保障储能安全。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的流程图；
[0027]图2为本专利技术的分层结构示意图；
[0028]图3为ΔSOC与加速系数之间的关系曲线；
[0029]图4示意了仿真结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑SOC自均衡的储能电站黑启动调度控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将储能电站内的所有储能集装箱就近分成I+1组，其中一组为VF储能组，剩余I组为PQ储能组，I≥1；VF储能组以及PQ储能组通过逆变器连接在交流公共母线上，由交流公共母线为负载供电；VF储能组由VF控制器控制，每个PQ储能组由一个PQ控制器控制。VF控制器以及所有PQ控制器接收来自储能电站的主控制站的指令；步骤2、当储能电站处于黑启动运行模式时，通过主控制站实施黑启动的策略，此时，主控制站向VF控制器发出指令，由VF控制器实施VF控制策略，使VF储能组自行建立空载母线电压，并合闸并联到交流公共母线上；步骤3、主控制站向各PQ控制器发出指令，使各个PQ储能组启动并网，连接到交流公共母线上；步骤4、接入负载后，主控制站采用SOC自均衡的储能电站调度控制策略对各PQ储能组进行调度控制，具体包括以下步骤：步骤401、获取各个PQ储能组的SOC值SOC
i
、VF储能组的SOC值SOC
VF
、母线负载P
L
，其中，SOC
i
表示第i个PQ储能组的SOC值；步骤402、计算获得各个PQ储能组的调度出力功率，设第i个PQ储能组的调度出力功率为P
i
，则有：式中，w
i
为第i个PQ储能组的储能容量；W
all
为整个储能电站的总容量；n为调节系数；ΔSOC
i
为第i个PQ储能组的荷电状态的相对偏差，ΔSOC
i
＝SOC
i
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪勇，杨军亮，奚玲玲，杨智麟，陈国栋，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：