一种风储电站调频调压控制系统及方法技术方案

本发明专利技术属于新能源电力系统及自动化技术领域，尤其涉及一种风储电站调频调压控制系统及方法。本发明专利技术包括：场站级EMS能量管理系统、风电机组能量管理系统、电制氢电源管理系统、惯量管理系统；根据场站级EMS能量管理系统控制整站单元架构，通过域控制器实现风储电站惯量响应控制、一次调频控制、调压控制。风电场最大功率运行方式使电网在大功率缺额冲击下的频率稳定性与恢复能力减弱，根据优先级区分响应调节，通过可编程域控制器建立EMS系统实现统一管理调控，结构包括超级电容器组、电制氢装置、风电机组及其逆变器、变压器及域控制器，经串联后并入35kV母线。本发明专利技术能够增强转动惯量、频率下扰有功恢复能力及无功功率调节能力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种风储电站调频调压控制系统及方法


[0001]本专利技术属于新能源电力系统及自动化
，尤其涉及一种风储电站调频调压控制系统及方法，具体的是一种风储电站场站级惯量响应和调频调压控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着风力发电大规模介入电网，系统中原有的转动惯量和调频调压能力大幅减小，风电场最大功率运行方式使电网在大功率缺额冲击下的频率稳定性与恢复能力减弱，惯量响应及一次调频、调压能力方面的欠缺已经成为风电大规模接入电网受限的主要原因，场站级惯量响应和频率下扰时的一次调频的能力亟待提高。因此，本领域技术人员就一直在不断的进行技术更新和改进。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种风储电站调频调压控制系统及方法。其目的是利用域控制器整合新型储能系统与风电机组，建立场站级EMS风储电站调频调压控制系统，增强转动惯量、频率下扰有功恢复能力及无功功率调节能力的专利技术目的。
[0004]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0005]一种风储电站调频调压控制系统，包括：场站级EMS能量管理系统、风电机组能量管理系统、电制氢电源管理系统、惯量管理系统；将电制氢装置、超级电容器组、风电机组逆变器输出端与开关电连接，开关与母线排的一端电连接，母线排的另一端与变压器输入端电连接，逆变器和变压器之间采用插接式母线排。
[0006]更进一步的，所述电制氢电源管理系统包括，电制氢装置、逆变器，变压器、电解制氢电源域控制器，所述电解槽制氢单元的输出端与AC/DC换流器的输入端连接，AC/DC换流器的输出端与2号变压器连接汇入35kV母线为第二输出端，AC/DC换流器的的另一输出端接入电解制氢电源域控制器的输入端，电解制氢电源域控制器的输出端与风储电站的场站级EMS连接。
[0007]更进一步的，所述惯量管理系统包括：超级电容机组、逆变器，变压器、惯量响应域控制器，超级电容的输出端与AC/DC换流器的输入端相连接，AC/DC换流器的输出端与3号变压器相连接汇入35kV母线为第三输出端，AC/DC换流器的另一输出端接入惯量响应域控制器的输入端，惯量响应域控制器的输出端与风储电站的场站级EMS连接。
[0008]更进一步的，所述场站级EMS能量管理系统的拓扑结构包含交流信号采集模块、调频调压模块、数据录波模块、远程控制模块、通信模块及人机交互模块；交流信号采集模块通过IEC 104规约到调频调压模块后经通讯模块转Modbus
‑
TCP协议与域控制器通讯，人机交互模块实现可视化调度调控，数据录波模块记录域控制器响应动作后的波形，远程控制模块实现远程、就地控制。
[0009]一种风储电站调频调压控制方法，包括风储电站调压控制方法、惯量响应方法、一
次调频控制方法及调压计算方法四个阶段；
[0010]所述惯量响应方法，包括以下步骤：
[0011]开始为频率波动时刻，
[0012]S1：采集频率；交流信号数据采集模块实时获取所述风储电站并网点处的频率值；
[0013]S2：判断惯量死区；调频调压模块判断所述是否在惯量死区范围内；
[0014]S3：超级电容组进入惯量响应模式；若是，则通信模块无动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；惯量响应模块控制超级电容组进入惯量响应模式(待机模式)；
[0015]S4：超级电容组不进入惯量响应模式；若否，通信模块无动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；
[0016]S5：调频调压模块判断<0；
[0017]S6：若则通讯模块闭锁AGC控制系统，惯量响应模块预设下发惯量响应变化量ΔP；
[0018]S7：若则通讯模块无动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；
[0019]S8：调频调压模块判断Δf>0；<0；
[0020]S9：若Δf>0，超级电容组吸收有功调节量ΔP；
[0021]S11：判断惯量响应死区；调频调压模块模块判定是否在惯量死区范围内；
[0022]S12：若是，通讯模块发出解除闭锁AGC控制系统指令，超级电容组退出惯量响应模式；
[0023]S13：若否，超级电容组继续执行有功调节量ΔP；
[0024]S14：惯量响应模块控制超级电容组退出惯量响应控制模式，惯量响应模块、通信模块须增加与AGC控制系统闭锁指令点表，闭锁时间应滞后于惯量模块响应时间；
[0025]结束为频率稳定时刻。
[0026]更进一步的，所述一次调频控制方法，包括以下步骤：
[0027]开始为频率波动时刻，包括：
[0028]S1：采集频率；交流信号数据采集模块实时获取所述风储电站并网点处的频率值；
[0029]S2：判断一次调频死区；调频调压模块判断所述频率变化量Δf是否在一次调频死区范围内；
[0030]S3：若是：若所述频率变化量Δf在一次调频死区范围内，一次调频模块不动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；
[0031]若一次调频期间AGC再次接收到调度指令时，通讯模块采取同向取最大，反向闭锁AGC控制系统原则；直至所述频率变化量Δf处于一次调频死区范围时，若此前AGC控制系统闭锁，则通信模块向AGC控制系统发送解除闭锁信号，所述电制氢装置退出一次调频控制模式；
[0032]S4：若否，若所述频率变化量Δf超出一次调频死区范围内，一次调频模块控制电制氢装置进入一次调频控制模式(待机模式)；调频调压模块判断Δf>0或<0；一次调频模块预设下发一次调频变化量ΔP；则AGC控制系统继续执行指令目标值；
[0033]S5：判断频率变化量Δf；调频调压模块判定频率变化量Δf<0或>0；一次调频模块预设下发一次调频变化量ΔP；
[0034]S6：若Δf<0，电制氢装置释放有功调节量ΔP；
[0035]S7：若Δf>0，电制氢装置吸收有功调节量ΔP；
[0036]S8：判断一次调频死区；调频调压模块判定一次调频死区；
[0037]S9：退出一次调频模式；一次调频模块控制电制氢装置退出一次调频模式，若此前AGC控制系统闭锁，则通信模块向AGC控制系统发送解除闭锁信号后，一次调频模块控制超级电容组退出惯量响应控制模式；
[0038]S10：电制氢装置继续执行有功调节量ΔP；
[0039]结束为频率稳定时刻。
[0040]更进一步的，所述调压控制方法，包括：根据采集到的电压值，调压模块计算出超过死区的电压变化量ΔU，通过域控制器下发无功调节量Q
补偿
给调压装置，调节先后顺序为储能调节
‑
SVG调节
‑
风机出口侧调节，若此时储能系统满足系统无功补偿差值，则SVG静态无功补偿装置用来调节系统暂态无功波动；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风储电站调频调压控制系统，其特征是：包括：场站级EMS能量管理系统、风电机组能量管理系统、电制氢电源管理系统、惯量管理系统；将电制氢装置、超级电容器组、风电机组逆变器输出端与开关电连接，开关与母线排的一端电连接，母线排的另一端与变压器输入端电连接，逆变器和变压器之间采用插接式母线排。2.根据权利要求1所述的一种风储电站调频调压控制系统，其特征在于：所述电制氢电源管理系统包括，电制氢装置、逆变器，变压器、电解制氢电源域控制器，所述电解槽制氢单元的输出端与AC/DC换流器的输入端连接，AC/DC换流器的输出端与2号变压器连接汇入35kV母线为第二输出端，AC/DC换流器的的另一输出端接入电解制氢电源域控制器的输入端，电解制氢电源域控制器的输出端与风储电站的场站级EMS连接。3.根据权利要求1所述的一种风储电站调频调压控制系统，其特征在于：所述惯量管理系统包括：超级电容机组、逆变器，变压器、惯量响应域控制器，超级电容的输出端与AC/DC换流器的输入端相连接，AC/DC换流器的输出端与3号变压器相连接汇入35kV母线为第三输出端，AC/DC换流器的另一输出端接入惯量响应域控制器的输入端，惯量响应域控制器的输出端与风储电站的场站级EMS连接。4.根据权利要求1所述的一种风储电站调频调压控制系统，其特征在于：所述场站级EMS能量管理系统的拓扑结构包含交流信号采集模块、调频调压模块、数据录波模块、远程控制模块、通信模块及人机交互模块；交流信号采集模块通过IEC104规约到调频调压模块后经通讯模块转Modbus
‑
TCP协议与域控制器通讯，人机交互模块实现可视化调度调控，数据录波模块记录域控制器响应动作后的波形，远程控制模块实现远程、就地控制。5.一种风储电站调频调压控制方法，其特征在于：包括风储电站调压控制方法、惯量响应方法、一次调频控制方法及调压计算方法四个阶段；所述惯量响应方法，包括以下步骤：开始为频率波动时刻，S1：采集频率；交流信号数据采集模块实时获取所述风储电站并网点处的频率值；S2：判断惯量死区；调频调压模块判断所述是否在惯量死区范围内；S3：超级电容组进入惯量响应模式；若是，则通信模块无动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；惯量响应模块控制超级电容组进入惯量响应模式(待机模式)；S4：超级电容组不进入惯量响应模式；若否，通信模块无动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；S5：调频调压模块判断S6：若则通讯模块闭锁AGC控制系统，惯量响应模块预设下发惯量响应变化量ΔP；S7：若则通讯模块无动作，AGC控制系统继续执行指令目标值；S8：调频调压模块判断Δf>0；<0；S9：若Δf>0，超级电容组吸收有功调节量ΔP；S11：判断惯量响应死区；调频调压模块模块判定是否在惯量死区范围内；
S12：若是，通讯模块发出解除闭锁AGC控制系统指令，超级电容组退出惯量响应模式；S13：若否，超级电容组继续执行有功调节量ΔP；S14：惯量响应模块控制超级电容组退出惯量响应控制模式，惯量响应模块、通信模块须增加与AGC控制系统闭锁指令点表，闭锁时间应滞后于惯量模块响应时间；结束为频率稳定时刻。6.根据权利要求5所述的一种风储电站调频调压控制方法，其特征在于：所述一次调频控制方法，包括以下步骤：开始为频率波动时刻，包括：S1：采集频率；交流信号数据采集模块实时获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈阳阳，胡姝博，张潇桐，马欣彤，孙广宇，付尧，谢赐戬，王志伟，巩晓伟，齐全，赵清松，李明珠，
申请(专利权)人：辽宁东科电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：