一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法技术方案

一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，涉及一种重力储能矩阵系统协调控制技术，为了解决现有的重力储能系统安全性差的问题。本发明专利技术通过判断重力储能矩阵系统所处的运行状态，分别提高或降低重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值；以及判断重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值是否达到新能源厂站额定输出功率分别执行，断开重力储能矩阵系统与新能源厂站之间的连接操作，重力储能矩阵系统进入放电状态操作以及重力储能矩阵系统进入充电状态。本发明专利技术提高了电能输出质量和新能源厂站运行的稳定性和安全性，适用于对高寒地区新能源厂站的重力储能矩阵系统进行协调控制。行协调控制。行协调控制。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法


[0001]本专利技术涉及一种重力储能矩阵系统协调控制技术。

技术介绍

[0002]以风力、光伏为代表的清洁可再生能源发电受到越来越广泛的关注；但是，新能源发 电具有很强的随机性和波动性，造成系统电压波动和运行不稳定，其大规模应用一直给电 网系统带来很大的挑战；近些年，随着工业科技的进步，特别是电力电子技术的发展，储 能技术逐渐成为可再生能源领域的一个研究热点，它为解决这个问题提供了新的方法和思 路；目前已知可行的储能技术的包括抽水储能、电化学储能、飞轮储能、超级电容储能， 以及新兴起的重力储能；相对于其他储能方式，重力储能在高寒地区有着显著的优势；其 原理简单，结构上仅由机械装置和电力电子设备组成，能量转换过程不涉及化学变化，相 对于电化学储能，具有使用寿命长、响应速度快和无污染的特点；相对于抽水蓄能，重力 储能系统的建造极少受地理因素制约，且工程建设周期短；相对于超级电容，重力储能的 机械和电气结构更加节约建造成本；基于这些显著优点，重力储能是高寒地区新能源发电 系统储能应用的一个理想选择；目前关于重力储能的研究尚有限，但其运行原理类似于飞 轮储能，因此针对很多飞轮储能和其他储能技术的应用研究具有一定的参考价值；但是由 于新能源厂站的发电规模远远大于单台机组，需要更大容量储能系统与之匹配，因此关于 飞轮储能的研究成果都不能满足大规模新能源厂站的储能需求；虽然现有的重力储能系统 能够对大规模新能源厂站的电能进行存储，但是充放电过程的安全性较差。

技术实现思路
r/>[0003]本专利技术的目的是为了解决现有的重力储能系统安全性差的问题，提出了一种新能源厂 站的重力储能矩阵系统协调控制方法。
[0004]本专利技术所述的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，该控制方法包括以 下步骤：
[0005]步骤一、判断重力储能矩阵系统所处的运行状态；如果重力储能矩阵系统处于过充状 态，则执行步骤二；如果重力储能矩阵系统处于过放状态，则执行步骤三；否则，重力储 能矩阵系统处于安全运行状态，则执行步骤九；
[0006]步骤二、提高重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值， 执行步骤四；
[0007]步骤三、降低重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值， 执行步骤五；
[0008]步骤四、判断提高后的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率 参考值是否达到新能源厂站额定输出功率；如果达到新能源厂站额定输出功率，则执行步 骤六；如果未达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤七；
[0009]步骤五、判断降低后的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功
功率 参考值是否达到新能源厂站额定输出功率；如果未达到新能源厂站额定输出功率，则执行 步骤六；如果达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤八；
[0010]步骤六、断开重力储能矩阵系统与新能源厂站之间的连接，执行步骤九；
[0011]步骤七、重力储能矩阵系统进入放电状态，执行步骤九；
[0012]步骤八、重力储能矩阵系统进入充电状态，执行步骤九；
[0013]步骤九、结束对重力储能矩阵系统的协调控制。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术设计了重力储能矩阵系统的网络拓扑结构，并基于此结 构，设计了系统的充放电控制策略和安全控制策略；本申请所述的协调控制方法实现了新 能源厂站有功功率的平滑输出，提高了电能输出质量和新能源厂站运行的稳定性和安全 性，这有助于稳定新能源厂站母线电压，提高高寒地区新能源厂站并网能力，减小新能源 发电对电力系统的污染。
[0015]本专利技术适用于对高寒地区新能源厂站的重力储能矩阵系统进行协调控制。
附图说明
[0016]图1为具体实施方式一所述的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法流 程图；
[0017]图2为具体实施方式二中的关于重力储能系统的集成式连接网络拓扑结构图；
[0018]图3为具体实施方式三中的重力储能单元结构示意图。
具体实施方式
[0019]具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种新能源厂站的 重力储能矩阵系统协调控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
[0020]步骤一、判断重力储能矩阵系统所处的运行状态；如果重力储能矩阵系统处于过充状 态，则执行步骤二；如果重力储能矩阵系统处于过放状态，则执行步骤三；否则，重力储 能矩阵系统处于安全运行状态，则执行步骤九；
[0021]步骤二、提高重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值， 执行步骤四；
[0022]步骤三、降低重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值， 执行步骤五；
[0023]步骤四、判断提高后的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率 参考值是否达到新能源厂站额定输出功率；如果达到新能源厂站额定输出功率，则执行步 骤六；如果未达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤七；
[0024]步骤五、判断降低后的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率 参考值是否达到新能源厂站额定输出功率；如果未达到新能源厂站额定输出功率，则执行 步骤六；如果达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤八；
[0025]步骤六、断开重力储能矩阵系统与新能源厂站之间的连接，执行步骤九；
[0026]步骤七、重力储能矩阵系统进入放电状态，执行步骤九；
[0027]步骤八、重力储能矩阵系统进入充电状态，执行步骤九；
[0028]步骤九、结束对重力储能矩阵系统的协调控制。
[0029]在本实施方式中，根据新能源厂站发电规模大的特点，引入多个重力储能单元组成的 储能矩阵系统进行储能，并设计重力储能矩阵系统与新能源厂站在电力系统中的网拓扑结 构，提出了与重力储能矩阵系统相应的充放电控制策略和安全控制策略。
[0030]具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述 的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法进一步限定，在本实施方式中，步骤 一中所述的重力储能矩阵系统属于新能源厂站中的集成式连接网络拓扑结构中的储能机 构；
[0031]该集成式连接网络拓扑结构还包括逆变器和双向变流器；
[0032]风电机组或光伏发电产生的电能通过逆变器接入新能源厂站交流母线；重力储能矩阵 系统通过双向变流器与新能源厂站的交流母线并联。
[0033]在本实施方式中，集成式连接有如下优点：
[0034](1)由于新能源厂站整体输出有功功率的波动程度比单台机组平缓，因此可减小重 力储能单元的充放电频率；
[0035](2)便于引入重力储能矩阵系统的主从控制模式，提高系统工作的协调性；
[0036](3)可以通过主控制器关闭个别重力储能单元，减小系统不必要的运行损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：步骤一、判断重力储能矩阵系统所处的运行状态；如果重力储能矩阵系统处于过充状态，则执行步骤二；如果重力储能矩阵系统处于过放状态，则执行步骤三；否则，重力储能矩阵系统处于安全运行状态，则执行步骤九；步骤二、提高重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值，执行步骤四；步骤三、降低重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值，执行步骤五；步骤四、判断提高后的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值是否达到新能源厂站额定输出功率；如果达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤六；如果未达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤七；步骤五、判断降低后的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值是否达到新能源厂站额定输出功率；如果未达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤六；如果达到新能源厂站额定输出功率，则执行步骤八；步骤六、断开重力储能矩阵系统与新能源厂站之间的连接，执行步骤九；步骤七、重力储能矩阵系统进入放电状态，执行步骤九；步骤八、重力储能矩阵系统进入充电状态，执行步骤九；步骤九、结束对重力储能矩阵系统的协调控制。2.根据权利要求1所述的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，其特征在于，步骤一中所述的重力储能矩阵系统属于新能源厂站中的集成式连接网络拓扑结构中的储能机构；该集成式连接网络拓扑结构还包括逆变器和双向变流器；风电机组或光伏发电产生的电能通过逆变器接入新能源厂站交流母线；重力储能矩阵系统通过双向变流器与新能源厂站的交流母线并联。3.根据权利要求2所述的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，其特征在于，所述重力储能矩阵系统包括多个重力储能单元；每个重力储能单元包括重物(1)、传动机构(2)、发电以及电动一体机(3)、电力电子设备(4)和支撑体(5)；所述重物(1)、传动机构(2)、发电以及电动一体机(3)和电力电子设备(4)分别设置在支撑体(5)上；所述重物(1)在竖直方向上通过传动机构(2)连接在发电以及电动一体机(3)的转动轴上；发电以及电动一体机(3)的电力输入输出端与电力电子设备(4)的电力输入输出端相连。4.根据权利要求3所述的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，其特征在于，重力储能单元所存储的能量为：E
cun
＝mgh
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，E
cun
为重力储能单元所存储的能量；m为重物(1)的质量；g为重力加速度；h
max
为重物(1)所处竖直高度的上限；
重力储能单元所释放的能量为：E
valid
＝mgh
max
‑
h
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，E
valid
为重力储能单元所释放的能量；h
min
为重物(1)所处竖直高度的下限。5.根据权利要求4所述的一种新能源厂站的重力储能矩阵系统协调控制方法，其特征在于，步骤二或步骤三中提及的重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值的计算方法为：P
CH
＝P
REF
‑
P
WS
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，P
CH
为重力储能矩阵系统与新能源厂站交流母线之间交换的有功功率参考值；P
REF
为新能源厂站与重力储能系统联合向电网的交流母线输出的总功率参考值；P
WS
为新能源厂站实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杭选，刘智洋，韩冰，问海亮，李丹丹，郑君，赵昌龙，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：