一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電網(wǎng)可預(yù)風(fēng)電設(shè)備的發(fā)電功率變化，可追蹤大電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，實(shí)時(shí)獲取大電網(wǎng)調(diào)度指令，實(shí)時(shí)檢測(cè)的蓄電池模塊電池容量，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，基于SOC分層控制策略，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)能量進(jìn)行優(yōu)化管理，及時(shí)吸收風(fēng)力發(fā)電設(shè)備多余的有功功率或者補(bǔ)充風(fēng)電缺少的有功功率，減小風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響，保障發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)按照大電網(wǎng)的需求參與大電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，保障并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電壓穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】-種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源和環(huán)境危機(jī)已經(jīng)成為影響人類持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題，清潔、可再生能源的利 用是解決運(yùn)一問(wèn)題的根本途徑。隨著風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、波浪發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù) 的成熟，越來(lái)越多的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)W分布式形式接入電網(wǎng)，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活 用電的需求。
[0003] W風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的發(fā)電系統(tǒng)作為超高壓、遠(yuǎn)距離、大電網(wǎng)供電模式的補(bǔ)充， 代表著電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向。當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電分離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩種發(fā)電配置模式，對(duì) 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電模式。
[0004] 現(xiàn)有的并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)配置普遍采用的模式是:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組+逆變器(或稱 變流器)+升壓變壓器+并網(wǎng)柜，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)葉、發(fā)電機(jī)和控制器=部分，發(fā)電 機(jī)在風(fēng)力作用下將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成電能。在運(yùn)個(gè)系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組跟隨風(fēng)力大小的變化其 轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，所發(fā)出的電壓、功率發(fā)生變化，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電電壓達(dá)到逆變器的口 檻電壓時(shí)，逆變器開(kāi)始工作，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能并網(wǎng)輸送出去。如果風(fēng)力偏小、風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓偏小、達(dá)不到逆變器口檻電壓值時(shí)，逆變器不工作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā) 出的電能無(wú)法向外輸送，運(yùn)時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果原來(lái)已經(jīng)處于并網(wǎng)輸電狀 態(tài)，運(yùn)時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要從電網(wǎng)解列。當(dāng)風(fēng)力變大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速變快，所發(fā)出的電 壓變高，達(dá)到逆變器的口檻電壓時(shí)，逆變器開(kāi)始工作，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能供給升壓 變壓器，經(jīng)過(guò)并網(wǎng)柜并網(wǎng)輸電，系統(tǒng)處于發(fā)電輸電狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)力繼續(xù)變大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 轉(zhuǎn)速變快，所發(fā)出的電壓繼續(xù)變高，將要超過(guò)逆變器所承受的最高電壓限制時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組中的控制器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)工作，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組中的風(fēng)葉迎風(fēng)角度變 小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主動(dòng)放走部分風(fēng)能，使得到的風(fēng)能量變小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速變低，人為 降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電的電壓值，將電壓限制在逆變器可承受的范圍內(nèi)，運(yùn)時(shí)系統(tǒng)仍處于 正常的發(fā)電輸電運(yùn)行狀態(tài)。如果風(fēng)力繼持續(xù)增大，W上措施不能使電壓控制在逆變器所能 承受的電壓范圍時(shí)，控制器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的剎車動(dòng)作，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的風(fēng)機(jī)抱 死，系統(tǒng)強(qiáng)行退出工作狀態(tài)。從W上分析可W看出，現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)配置系統(tǒng)，風(fēng)能的 利用只能取中間的很小一段，在風(fēng)力偏小或風(fēng)力偏大時(shí)，系統(tǒng)均不能輸電工作，不但造成了 資源很大的浪費(fèi)，更主要的是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組頻繁切入、切出電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的沖擊。 運(yùn)種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)輸送連續(xù)的電能，只能在一定風(fēng)力區(qū)間向電網(wǎng)輸 電。
[0005] 儲(chǔ)能技術(shù)很大程度上解決風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性問(wèn)題，有效提高間歇性微源 的可預(yù)測(cè)性、確定性和經(jīng)濟(jì)性。此外，儲(chǔ)能技術(shù)在調(diào)頻調(diào)壓和改善系統(tǒng)有功、無(wú)功平衡水平， 提高發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行能力方面的作用也獲得了廣泛研究和證明。在風(fēng)力發(fā)電滲透率較高 的電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率及電壓變化時(shí)，要求風(fēng)儲(chǔ)集群對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能 質(zhì)量的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，必須根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，充分考慮到風(fēng)儲(chǔ)集群的調(diào)節(jié)能力，才能 保證電力系統(tǒng)的可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電網(wǎng)可預(yù)風(fēng) 電設(shè)備的發(fā)電功率變化，可追蹤大電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，實(shí)時(shí)獲取大電網(wǎng)調(diào)度指令，實(shí)時(shí)檢 測(cè)的蓄電池模塊電池容量，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，基于SOC分層控制策略，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)能 量進(jìn)行優(yōu)化管理，及時(shí)吸收風(fēng)力發(fā)電設(shè)備多余的有功功率或者補(bǔ)充風(fēng)電缺少的有功功率， 減小風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響，保障發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)按照大電網(wǎng)的需求參與大電網(wǎng)電 壓調(diào)節(jié)，保障并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電壓穩(wěn)定。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)包括:風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)、直流母線、用于將直流母線與大電網(wǎng)連接和 隔離的AC/DC雙向換流模塊一、用于連接風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和直流母線的AC/DC雙向換流模塊 二、發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載和監(jiān)控裝置；
[0008] 該儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器；
[0009] 該監(jiān)控裝置包括：
[0010] 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電 功率進(jìn)行預(yù)測(cè)；
[0011] 儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器，包括:數(shù)據(jù) 采集處理器、儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器和SOC分層控制器，可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率進(jìn)行實(shí) 時(shí)修正，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)具有良好工作性能；
[0012] 濾波模塊，與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備連接，用于將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率Pwo進(jìn)行一 階濾波并輸出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備期望有功功率值Pwf至儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊；
[0013] 負(fù)載監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載；
[0014] 中控模塊，用于確定發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指 令，W執(zhí)行該運(yùn)行策略；
[0015] 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個(gè)模塊的通信聯(lián)絡(luò)；W及
[0016] 并網(wǎng)監(jiān)控模塊，其中所述并網(wǎng)監(jiān)控模塊包括：
[0017] 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)單元，用于實(shí)時(shí)從大電網(wǎng)調(diào)控中屯、獲知大電網(wǎng)的運(yùn)行情況W及相關(guān)調(diào) 度信息；
[0018] AC/DC雙向換流模塊一監(jiān)控單元，用于控制AC/DC雙向換流模塊一的工作模式；
[0019] 調(diào)壓?jiǎn)卧?，用于監(jiān)控并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變化，并確定發(fā)電系統(tǒng)的電壓補(bǔ)償策略。
[0020] 優(yōu)選的，儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC獲取設(shè)備W及溫度 檢測(cè)設(shè)備。
[0021] 優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集處理器，用于采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和蓄電池的信息，進(jìn)行處理 后得到儲(chǔ)能系統(tǒng)的期望輸出功率參考量Pess =A Pi+A Pb,其中A Pi為Pwo與Pwf的差值，為儲(chǔ) 能控制系統(tǒng)的期望輸出功率，APb為儲(chǔ)能控制系統(tǒng)考慮蓄電池剩余容量和自身?yè)p耗W及期 望輸出功率參考量的反饋信號(hào)后輸出功率的附加量。
[0022] 優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng)電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間 極限值的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間a，〇《a<l〇〇%，即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電 后剩余的空間比值為a;若系統(tǒng)無(wú)剩余可利用空間時(shí)0 = 1，若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電Q = O;基于放 電區(qū)間a的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下；
[00231
(1)
[0024] 其中扣ss(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Pwd(t)、/gf的分別為t時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備實(shí)際輸出功率之和W及風(fēng)電可運(yùn)行域極值;a為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間；
[0025] 儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量EtW及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量Wt如下 所示：
[0026] 錢
[0027] 鎖
[002引其中tl，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)亥Ij ; !!charge，!!discharge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充 放電效率;Pess為期望儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Eo為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。
[0029] 優(yōu)選的，所述SOC分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC按照充放電能力分為W下五個(gè)層次： 不充電緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放電預(yù)防層、不放電緊急層。
[0030] 優(yōu)選的，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量期望值Pess,經(jīng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù) Ksoc進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令Ps日C_ESS; Ks日C值與Sigmoid函數(shù)特性類似， 因此利用Sigmo id函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示：
[0031] 儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，PESs(t)〉0
[0036[0037]經(jīng)調(diào)整系數(shù)Ksgg修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率PsGG_Ess(t)為：
[0032 灼
[0033
[0034
[0035 m
[003引 Psoc_Ess(t)=Kso 化 ss(t) (9)
[0039] 其中S為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài);Smax為不充電緊急層的下限；Smax、Spre_max為少充電 預(yù)防層的上下限；Spre_max、Spre_min為正常充放電女全層的上下限；Smin為少放電預(yù)防層的下 限;Xc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算Ksoc的系數(shù);Xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算Kscc的系數(shù)。
[0040] 優(yōu)選的，所述調(diào)壓?jiǎn)卧ú⒕W(wǎng)點(diǎn)電壓測(cè)量子單元、無(wú)功需求確定子單元和無(wú)功 出力分配子單元。
[0041] 優(yōu)選的，所述無(wú)功需求確定子單元根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓測(cè)量子單元獲取的電壓值與其 電壓參考值的誤差信號(hào)確定當(dāng)前無(wú)功需求量。
[0042] 優(yōu)選的，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊至少包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備電壓、電流及頻率檢 測(cè)設(shè)備，風(fēng)速檢測(cè)設(shè)備。
[0043] 優(yōu)選的，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)。
[0044] 本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出功率變化情況； (2)自動(dòng)追蹤并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變化，實(shí)時(shí)確定并網(wǎng)點(diǎn)的無(wú)功需求；（3)控制策略滿足大電網(wǎng)的 調(diào)度需求和發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)載需求的同時(shí)，可有效抑發(fā)電系統(tǒng)對(duì)大電網(wǎng)造成的電壓的沖 擊；（4)設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，基于SOC分層控制策略，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)能量進(jìn)行優(yōu)化管理，實(shí) 時(shí)修正儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率，優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)工作性能，兼顧了供電可靠性和保障發(fā)電系統(tǒng) 的安全性，延長(zhǎng)了發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1示出了本發(fā)明的一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其監(jiān)控 裝置的框圖；
[0046] 圖2示出了一種本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行及監(jiān)控方法。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 圖1是示出了本發(fā)明的一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10,該 發(fā)電系統(tǒng)10包括:風(fēng)力發(fā)電設(shè)備14、直流母線、用于將直流母線與大電網(wǎng)20連接和隔離的 AC/DC雙向換流模塊一 15、用于連接風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12和直流母線的AC/DC雙向換流模塊二 12、發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載17和監(jiān)控裝置11。
[004引該儲(chǔ)能系統(tǒng)13包括蓄電池模塊131、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器132;
[0049] 該監(jiān)控裝置11包括：
[0050] 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊112,用于實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電設(shè)備14,并對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備14 的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)；
[0051 ]儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊115，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器，包括： 數(shù)據(jù)采集處理器、儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器和SOC分層控制器，可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率進(jìn) 行實(shí)時(shí)修正，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)具有良好工作性能；
[0052] 濾波模塊16,與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備連接，用于將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率Pwo進(jìn)行 一階濾波并輸出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備期望有功功率值Pwf至儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊；
[0053] 負(fù)載監(jiān)控模塊118,用于實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載；
[0054] 中控模塊117,用于確定發(fā)電系統(tǒng)10的運(yùn)行策略，并向上述監(jiān)控裝置11中的各模塊 發(fā)出指令，W執(zhí)行該運(yùn)行策略；
[0055] 總線模塊111，用于該監(jiān)控裝置11的各個(gè)模塊的通信聯(lián)絡(luò)；W及
[0056] 并網(wǎng)監(jiān)控模塊112,其中所述并網(wǎng)監(jiān)控模塊包括:大電網(wǎng)20聯(lián)絡(luò)單元，用于實(shí)時(shí)從 大電網(wǎng)20調(diào)控中屯、獲知大電網(wǎng)20的運(yùn)行情況W及相關(guān)調(diào)度信息;AC/DC雙向換流模塊一 15 監(jiān)控單元，用于控制AC/DC雙向換流模塊一 15的工作模式;調(diào)壓?jiǎn)卧糜诒O(jiān)控并網(wǎng)點(diǎn)的電 壓變化，并確定發(fā)電系統(tǒng)的電壓補(bǔ)償策略。
[0057] 儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊115至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC獲取設(shè)備W及溫度檢測(cè) 設(shè)備。
[0058] 所述數(shù)據(jù)采集處理器，用于采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和蓄電池的信息，進(jìn)行處理后得到 儲(chǔ)能系統(tǒng)的期望輸出功率參考量Pess = A Pi+ A Pb，其中A Pi為Pwo與Pwf的差值，為儲(chǔ)能控制 系統(tǒng)的期望輸出功率，A Pb為儲(chǔ)能控制系統(tǒng)考慮蓄電池剩余容量和自身?yè)p耗W及期望輸出 功率參考量的反饋信號(hào)后輸出功率的附加量。
[0059] 所述調(diào)壓?jiǎn)卧ú⒕W(wǎng)點(diǎn)電壓測(cè)量子單元、無(wú)功需求確定子單元和無(wú)功出力分配 子單元。所述無(wú)功需求確定子單元根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓測(cè)量子單元獲取的電壓值與其電壓參考 值的誤差信號(hào)確定當(dāng)前無(wú)功需求量。所述無(wú)功出力子單元根據(jù)風(fēng)電設(shè)備和光儲(chǔ)系統(tǒng)的無(wú)功 出力極限，將無(wú)功需求按照優(yōu)先級(jí)分配方法分配給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0060] 光伏發(fā)電設(shè)備12包括多個(gè)光伏發(fā)電模塊，光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊114至少包括光 伏發(fā)電設(shè)備的電壓、電流、頻率檢測(cè)設(shè)備、光強(qiáng)檢測(cè)設(shè)備。
[0061] 所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊113實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)。
[0062] 儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊116至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC獲取設(shè)備W及溫度檢測(cè) 設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的S0C。
[0063] 所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng)電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間極限值 的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間a，0《a<l〇〇%，即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電后剩余 的空間比值為a;若系統(tǒng)無(wú)剩余可利用空間時(shí)0 = 1，若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電Q = O;基于放電區(qū)間a 的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下：
[00641
(!)
[0065] 其中扣ss(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Pwd(t)、IST(〇分別為t時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備和光電場(chǎng)群實(shí)際輸出功率之和W及風(fēng)電和光電可運(yùn)行域極值;a為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū) 間；
[0066] 儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量EtW及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量Wt如下 所示：
[0067] 煤)：
[006引 軌
[0069] 其中tl，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)刻;richarge，ridischarge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充 放電效率;Pess為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Eo為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。
[0070] 優(yōu)選的，所述SOC分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC按照充放電能力分為W下五個(gè)層次： 不充電緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放電預(yù)防層、不放電緊急層。
[0071] 優(yōu)選的，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量需求值Pess,經(jīng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù) Ksoc進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令Ps日c_ess;Ksoc值與Sigmoid函數(shù)特性類似， 因此利用Sigmoid函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示：
[0072] 儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，PESS(t)〉0
[0073] 終:》
[0074]
[0075]
[0076] 〇、
[0077] Xf=^-SminV^pre_min-SmirJ )
[0078] 經(jīng)調(diào)整系數(shù)KsciG修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率PsGG_ESS(t)為：
[0079] PsQC_ESS(t) =KsQcPESS(t) (9)
[0080] 其中S為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài);Smax為不充電緊急層的下限；Smax、Spre_max為少充電 預(yù)防層的上下限；Spre_max、Spre_min為正常充放電安全層的上下限；Smin為少放電預(yù)防層的下 限;Xc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算Ksoc的系數(shù);Xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算Kscc的系數(shù)。
[0081] 中控模塊117至少包括CPU單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和顯示單元。
[0082] 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊112至少包括無(wú)線通信設(shè)備。
[0083] 并網(wǎng)點(diǎn)電壓測(cè)量子單元至少包括用于檢測(cè)大電網(wǎng)20和發(fā)電系統(tǒng)10電壓、電流和頻 率的檢測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)采集單元包含采集預(yù)處理和A/D轉(zhuǎn)換模 塊，采集八路遙測(cè)信號(hào)量，包含電網(wǎng)側(cè)A相電壓、電流，發(fā)電系統(tǒng)側(cè)的立相電壓、電流。遙測(cè)量 可通過(guò)終端內(nèi)的高精度電流和電壓互感器將強(qiáng)交流電信號(hào)(5A/110V)不失真地轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部 弱電信號(hào)，經(jīng)濾波處理后進(jìn)入A/D忍片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元 計(jì)算，獲得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備儲(chǔ)能系統(tǒng)10側(cè)的=相電壓電流值和大電網(wǎng)20側(cè)相電壓電流值。本 遙測(cè)信號(hào)量處理采用了高速高密度同步采樣、頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)還有改進(jìn)的FFT算法，所W 精度得到充分保證，能夠完成風(fēng)力發(fā)電設(shè)備儲(chǔ)能系統(tǒng)10側(cè)有功、無(wú)功和電能從基波到高次 諧波分量的測(cè)量和處理。
[0084] 參見(jiàn)附圖2，本發(fā)明的方法包括如下步驟：
[0085] SI.風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲 取發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載功率需求情況;將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率Pwo進(jìn)行一階濾波并輸出 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備期望有功功率Pwf;
[0086] S2.采集并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，同時(shí)根據(jù)大電網(wǎng)調(diào)度指令確定發(fā)電系統(tǒng)有功及無(wú)功輸 出需求;實(shí)時(shí)檢測(cè)獲取蓄電池模塊的SOC;
[0087] S3.將采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、電網(wǎng)和蓄電池的信息，進(jìn)行處理后得到儲(chǔ)能系統(tǒng)的期望 輸出功率參考量扣SS = A Pi+ A Pb，其中A Pi為Pwo與Pwf的差值，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，構(gòu)建 SOC分層控制策略；
[0088] S4.將發(fā)電系統(tǒng)有功及無(wú)功輸出需求、當(dāng)前SOC分層控制策略、當(dāng)前發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)負(fù) 載功率需求、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可輸出有功和無(wú)功作為約束條件，實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。
[0089] 優(yōu)選的，在步驟S3中，具體包括如下具體步驟：
[0090] S31.設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間
[0091] 所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng)電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間極限值 的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間a，0《a<l〇〇%，即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電后剩余 的空間比值為a;若系統(tǒng)無(wú)剩余可利用空間時(shí)0 = 1，若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電Q = O;基于放電區(qū)間a 的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下：
[0092]
㈱
[OOW]其中扣ss(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Pwd(t)、/^；g%〇分別為t時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備和光電場(chǎng)群實(shí)際輸出功率之和W及風(fēng)電和光電可運(yùn)行域極值;a為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū) 間；
[0094] 儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量EtW及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量Wt如下 所示：
[0095] (2)
[0096] (3)
[0097] 其中tl，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)亥Ij ; !!charge，!!discharge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充 放電效率;Pess為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Eo為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。
[009引 S32.構(gòu)建SOC分層控制策略
[0099] 所述SOC分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC按照充放電能力分為W下五個(gè)層次:不充電 緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放電預(yù)防層、不放電緊急層；
[0100] 儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量需求值扣SS，經(jīng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù)Ksoc進(jìn)行動(dòng) 態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令Psoc_ess;Ksoc值與Sigmoid函數(shù)特性類似，因此利用 Sigmo id函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示：
[0101] 儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，PESS(t)〉0
[0102] 巧；
[0103]
[0104]
[0105] 〇)
[0106]
[0107]經(jīng)調(diào)整系數(shù)KsciG修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率PsGG_ESS(t)為：
[010 引 PsoC-Ess(t) =KsocPess(I) (9)
[0109] 其中S為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài);Smax為不充電緊急層的下限；Smax、Spre_max為少充電 預(yù)防層的上下限；Spre_max、Spre_min為正常充放電安全層的上下限；Smin為少放電預(yù)防層的下 限;Xc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算Ksoc的系數(shù);Xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算Kscc的系數(shù)。
[0110] 優(yōu)選的，在Si后還有如下步驟，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備調(diào)頻、調(diào)壓備用容量需 求，利用風(fēng)電機(jī)組的超速控制與獎(jiǎng)距角控制，確定各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率、無(wú)功功率 出力及初始轉(zhuǎn)速、初始獎(jiǎng)距角。
[0111] 優(yōu)選的，在步驟S4中，對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)有功功率的分配，優(yōu)先利用風(fēng)電機(jī)組和光伏發(fā) 電設(shè)備自身的有功備用容量，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組和光伏發(fā)電設(shè)備自身的有功備用容量不足時(shí)，再 利用儲(chǔ)能系統(tǒng)彌補(bǔ)有功功率出力的不足。
[0112] W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于運(yùn)些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電壓和功率可調(diào)節(jié)的智能分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)包括:風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備、儲(chǔ)能系統(tǒng)、直流母線、用于將直流母線與大電網(wǎng)連接和隔離的AC/DC雙向換流模塊一、用 于連接風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和直流母線的AC/DC雙向換流模塊二、發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載和監(jiān)控裝置； 該儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器； 該監(jiān)控裝置包括： 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率 進(jìn)行預(yù)測(cè)； 儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器，包括:數(shù)據(jù)采集 處理器、儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器和SOC分層控制器，可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率進(jìn)行實(shí)時(shí)修 正，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)具有良好工作性能； 濾波模塊，與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備連接，用于將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率Pwo進(jìn)行一階濾 波并輸出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備期望有功功率值Pwf至儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊； 負(fù)載監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載； 中控模塊，用于確定發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指令，W 執(zhí)行該運(yùn)行策略； 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個(gè)模塊的通信聯(lián)絡(luò)；W及 并網(wǎng)監(jiān)控模塊，其中所述并網(wǎng)監(jiān)控模塊包括： 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)單元，用于實(shí)時(shí)從大電網(wǎng)調(diào)控中屯、獲知大電網(wǎng)的運(yùn)行情況W及相關(guān)調(diào)度信 息； AC/DC雙向換流模塊一監(jiān)控單元，用于控制AC/DC雙向換流模塊一的工作模式； 調(diào)壓?jiǎn)卧?，用于監(jiān)控并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變化，并確定發(fā)電系統(tǒng)的電壓補(bǔ)償策略。2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊至少包括蓄電池 端電壓、電流、S0C獲取設(shè)備W及溫度檢測(cè)設(shè)備。3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理器，用于采集風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備和蓄電池的信息，進(jìn)行處理后得到儲(chǔ)能系統(tǒng)的期望輸出功率參考量Pess= Δ Pi+A Pb， 其中Δ Pi為Pwo與Pwf的差值，為儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的期望輸出功率，A Pb為儲(chǔ)能控制系統(tǒng)考慮蓄 電池剩余容量和自身?yè)p耗W及期望輸出功率參考量的反饋信號(hào)后輸出功率的附加量。4. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng) 電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間極限值的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間α，〇《α<1〇〇%， 即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電后剩余的空間比值為α;若系統(tǒng)無(wú)剩余可利用空間時(shí)0 = 1， 若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電α = 0;基于放電區(qū)間α的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下：烘 其中扣ss(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;Pwd(t)、/￡f(0分別為t時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 實(shí)際輸出功率之和W及風(fēng)電可運(yùn)行域極值;α為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間； 儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量EtW及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量Wt如下所 示：其中tl，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)刻;richarge，ridischarge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電 效率;Pess為期望儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率;EO為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述S0C分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)S0C按 照充放電能力分為W下五個(gè)層次:不充電緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放 電預(yù)防層、不放電緊急層。6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量期望值扣SS，經(jīng)儲(chǔ)能 能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù)KSOG進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令PSOLESS; Ksoc值與Sigmoid函數(shù)特性類似，因此利用Sigmoid函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示： 儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，扣ss(t)〉0經(jīng)調(diào)整系數(shù)Ksoe修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率Psoe_Ess(t)為： PsocEss (t) = KsocPess (t) (9) 其中S為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài);Smax為不充電緊急層的下限;Smax、Spre_max為少充電預(yù)防層 的上下限；Spre_max、Spre_min為正常充放電安全層的上下限；Smin為少放電預(yù)防層的下限;)(c為 儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算Ksoc的系數(shù);Xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算Ksoc的系數(shù)。7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)壓?jiǎn)卧ú⒕W(wǎng)點(diǎn)電壓測(cè)量子單 元、無(wú)功需求確定子單元和無(wú)功出力分配子單元。8. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)功需求確定子單元根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電 壓測(cè)量子單元獲取的電壓值與其電壓參考值的誤差信號(hào)確定當(dāng)前無(wú)功需求量。9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊至少包括風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備電壓、電流及頻率檢測(cè)設(shè)備，風(fēng)速檢測(cè)設(shè)備。10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK105939024SQ201610312483
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】靖新宇
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