CN102480130B - 用于风电系统的功率补偿方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于风电系统的功率补偿方法及系统。其中，该方法包括以下步骤：实时检测风电系统所属的电网的电压和电流；根据所述电网的电压和电流确定所述风电系统的功率需求量，其中，所述功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量；以及根据所述无功需求量和/或有功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整以补偿所述风电系统的无功功率/或有功功率。本发明通过使用SVC装置和储能机组组合的补偿装置，不仅能够对风电系统中所需的无功功率进行平滑、快速和精确的补偿，而且在补偿过程中不会产生谐波，同时还能够提供有功功率，稳定风电系统的输出，有效地抑制了电压闪变，保证了电网的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种用于风电系统的功率补偿方法及系统。
背景技术
在风力发电过程中，无论是正常工作还是在停机状态下，风机都需要从电网中吸收无功功率，因此在风电系统中进行无功功率补偿是很重要的。
现有的无功功率补偿方法主要有两种：一种方法是使用机械法投切电容器进行无功功率补偿，这种方法的问题是，响应速度慢，无法满足风电中快速变化的无功功率的需求，从而不能有效地补偿电网中的无功功率；另一种方法是使用SVC(Static VarCompensator，静止无功补偿)装置进行无功功率补偿，这种方法虽然能够对电网的无功功率进行快速的级差调节，但是无法精确调节风电系统的无功功率，更不能调节有功功率，并且在功率补偿过程中会产生一定的谐波。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提出一种能够快速、平滑而精确的补偿风电系统的无功功率，同时还能够调节风电系统的有功功率的功率补偿方法及装置。
为达到上述目的，本发明一方面提出一种用于风电系统的功率补偿方法，包括以下步骤：实时检测风电系统所属的电网的电压和电流；根据所述电网的电压和电流确定所述风电系统的功率需求量，其中，所述功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量；以及根据所述无功需求量和/或有功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整以补偿所述风电系统的无功功率/或有功功率。
本发明另一方面还提出一种用于风电系统的功率补偿系统，包括：检测装置、控制装置、SVC装置和储能机组。所述检测装置用于检测风电系统所属的电网的电压和电流。所述控制装置用于根据所述电压和电流确定所述风电系统的功率需求量，其中，所述功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量，并根据所述无功需求量和/或有功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整。所述SVC装置根据所述无功需求量进行调整以补偿所述风电系统的无功功率。所述储能机组根据所述无功需求量和/或有功需求量进行调整以补偿所述风电系统的无功功率和/或有功功率。
本发明通过使用SVC装置和储能机组组合的补偿装置，不仅能够对风电系统中所需的无功功率进行平滑、快速和精确的补偿，而且在补偿过程中不会产生谐波，同时还能够提供有功功率，稳定风电系统的输出，有效地抑制了电压闪变，保证了电网的稳定。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的用于风电系统的功率补偿方法的流程图；以及
图2为本发明实施例的用于风电系统的功率补偿系统的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示为本发明实施例的风电系统的功率补偿方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S101，实时检测风电系统所属的电网的电压和电流。
步骤S102，根据电网的电压和电流确定风电系统的功率需求量。
具体地，首先根据电网的电压和电流确定风电系统的功率，即，功率＝电压×电流。其中，无功功率＝功率×sinφ，有功功率＝功率×cosφ，其中，φ为功率因数角。
然后，将计算得到的无功功率和有功功率分别与预先设定的无功功率稳定值和/或有功功率稳定值进行比较，确定无功需求量和/或有功需求量。其中，
无功需求量＝无功功率-无功功率稳定值，
有功需求量＝有功功率-有功功率稳定值。
步骤S103，根据功率需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整以补偿风电系统的无功功率和/或有功功率。
在本发明的一个实施例中，储能机组包括双向换流器和铁电池堆。根据无功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整可以对风电系统的无功功率实时进行补偿，根据有功需求量控制储能机组进行调整可以对风电系统的有功功率实时进行补偿。
对于如何根据无功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整以对风电系统的无功功率进行补偿，本发明的一个实施例提出如下的方法，应理解，本领域技术人员还可对下述的方法进行其他等同替换和变化，这些均应包含在发明的保护范围内。
首先，判断无功需求量是否大于SVC装置的级差。如果判断无功需求量大于SVC装置的级差，则控制SVC装置和/或储能机组联合快速地做出调整，以实现无功功率的精确补偿，具体地，对于无功需求量中的SVC装置的级差的整数倍的部分，通过控制SVC装置进行调整来补偿；剩下的部分，通过控制所述储能机组进行调整来补偿。如果判断无功需求量小于SVC装置的级差，则控制储能机组快速地做出微调，以补偿微小的无功功率。从而，保证了风电系统正常可靠的运行。
对于如何根据有功需求量控制储能机组进行调整以对风电系统的有功功率进行补偿，本发明的一个实施例提出如下的方法，应理解，本领域技术人员还可对下述的方法进行其他等同替换和变化，这些均应包含在发明的保护范围内。
首先，判断有功需求量的正负；如果判断有功需求量为正值，则控制双向换流器放出铁电池堆中储存的电能，补偿风电系统的大部分或是全部的有功功率；如果判断有功需求量为负值，则控制双向换流器对铁电池对进行充电，存储一部分能量，这些能量在风电系统的电能减小时，又可以补还给风电系统，稳定了系统的功率输出，起到了削峰填谷的作用。
为实现上述实施例，本发明还提供一种用于风电系统的功率补偿系统。如图2所示为本发明实施例的用于风电系统的功率补偿系统的结构图。该系统包括：检测装置10、控制装置20、SVC装置30和储能机组40。其中，检测装置10用于检测风电系统的电网的电压和电流。控制装置20用于根据检测装置10检测到的电压和电流确定风电系统的功率需求量，其中，功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量，并根据无功需求量和/或有功需求量控制SVC装置30和/或储能机组40进行调整。SVC装置30根据无功需求量进行调整以补偿风电系统的无功功率。储能机组40根据无功需求量和/或有功需求量进行调整以补偿风电系统的无功功率和/或有功功率。
在本发明的一个实施例中，储能机组40包括双向换流器410和铁电池堆420。
在本发明的一个实施例中，控制装置20还可包括：接收模块210、参数设置模块220、计算模块230、判断模块240和控制模块250。其中，接收模块210用于接收检测装置10检测到的电网的电压和电流。参数设置模块220用于设置风电系统的无功功率稳定值和/或有功功率稳定值和/或SVC装置级差值。计算模块230根据电网的电压和电流以及无功功率稳定值和/或有功功率稳定值确定风电系统的功率需求量，其中，功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量。判断模块240用于判断无功需求量是否大于SVC装置310的级差和/或有功需求量的正负。控制模块250用于根据判断模块240的判断结果控制SVC装置30和/或储能机组40进行调整。
根据本发明的一个实施例，如果判断模块240判断无功需求量大于SVC装置30的级差，则控制模块250控制SVC装置30和储能机组40联合快速的做出调整；如果判断模块240判断无功需求量小于SVC装置30的级差，则控制模块20控制储能机组40快速做出调整；如果判断模块240判断有功需求量为正值，则控制模块250控制双向换流器410放出铁电池堆420中存储的电能；如果判断模块240判断有功需求量为负值，则控制模块250控制双向换流器410对铁电池堆420进行充电以存储能量。
本发明通过使用SVC装置和储能机组组合的补偿装置，不仅能够对风电系统中所需的无功功率进行平滑、快速和精确的补偿，而且在补偿过程中不会产生谐波，同时还能够提供有功功率，稳定风电系统的输出，有效地抑制了电压闪变，保证了电网的稳定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (10)
1.一种用于风电系统的功率补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时检测风电系统所属的电网的电压和电流；
根据所述电网的电压和电流确定所述风电系统的功率需求量，其中，所述功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量；以及
根据所述无功需求量和/或有功需求量控制静止无功补偿SVC装置和/或储能机组进行调整以补偿所述风电系统的无功功率和/或有功功率；
其中，所述根据所述无功需求量和/或有功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整以补偿所述风电系统的无功功率和/或有功功率具体包括：
根据所述无功需求量，控制所述SVC装置和/或所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量；
根据所述有功需求量，控制所述储能机组进行调整以补偿所述有功需求量，
其中，所述根据所述无功需求量控制所述SVC装置和/或所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量进一步包括：
判断所述无功需求量是否大于所述SVC装置的级差；
如果判断所述无功需求量小于所述SVC装置的级差，则控制所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量；
如果判断所述无功需求量大于所述SVC装置的级差，则控制所述SVC装置和所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量。
2.根据权利要求1所述的风电系统的功率补偿方法，其特征在于，所述储能机组包括双向换流器和铁电池堆。
3.根据权利要求1所述的风电系统的功率补偿方法，其特征在于，所述根据所述电网的电压和电流确定所述风电系统的功率需求量进一步包括：
根据所述电网的电压和电流实时确定所述风电系统的功率，其中，所述功率包括无功功率和/或有功功率；以及
将所述风电系统的无功功率和/或有功功率分别与预先设定的无功功率稳定值和/或有功功率稳定值相比较，确定所述风电系统的无功需求量和/或有功需求量。
4.根据权利要求1所述的风电系统的功率补偿方法，其特征在于，所述如果判断所述无功需求量大于所述SVC装置的级差，则控制所述SVC装置和/或所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量进一步包括：
对于所述无功需求量中的所述SVC装置的级差的整数倍的部分，通过控制所述SVC装置进行调整来补偿；
对于所述无功需求量中除去所述SVC装置的级差的整数倍的部分，通过控制所述储能机组进行调整来补偿。
5.根据权利要求2所述的风电系统的功率补偿方法，其特征在于，所述根据所述有功需求量控制所述储能机组进行调整以补偿所述有功需求量进一步包括：
判断所述有功需求量的正负；
如果判断所述有功需求量为正值，则控制所述双向换流器对所述铁电池堆进行放电以补偿所述有功需求量；
如果判断所述有功需求量为负值，则控制所述双向换流器对所述铁电池堆进行充电。
6.一种用于风电系统的功率补偿系统，其特征在于，包括：
检测装置，用于实时检测风电系统所属的电网的电压和电流；
控制装置，用于根据所述电压和电流确定所述风电系统的功率需求量，其中，所述功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量，并根据所述无功需求量和/或有功需求量控制SVC装置和/或储能机组进行调整；
所述SVC装置，根据所述无功需求量进行调整以动态补偿所述风电系统的无功功率；以及
所述储能机组，根据所述无功需求量和/或有功需求量进行调整以动态补偿所述风电系统的无功功率和/或有功功率，其中，所述控制装置进一步包括：
接收模块，用于接收所述检测装置检测到的所述电网的电压和电流；
参数设置模块，用于设置所述风电系统的无功功率稳定值和/或有功功率稳定值和/或SVC装置级差值；
计算模块，用于根据所述电网的电压和电流以及所述无功功率稳定值和/或有功功率稳定值确定所述风电系统的功率需求量，其中，所述功率需求量包括无功需求量和/或有功需求量；
判断模块，用于判断所述无功需求量是否大于所述SVC装置的级差和/或所述有功需求量的正负；以及
控制模块，用于根据所述判断模块的判断结果控制所述SVC装置和/或储能机组进行调整；
其中，所述控制模块根据所述判断模块的判断结果控制所述SVC装置和/或储能机组进行调整进一步包括：
如果所述判断模块判断所述无功需求量小于所述SVC装置的级差，则所述控制模块控制所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量；
如果所述判断模块判断所述无功需求量大于所述SVC装置的级差，则所述控制装置控制所述SVC装置和所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量。
7.根据权利要求6所述的用于风电系统的功率补偿系统，其特征在于，所述储能机组进一步包括：双向换流器和铁电池堆。
8.根据权利要求6所述的用于风电系统的功率补偿系统，其特征在于，所述计算模块确定所述风电系统的功率需求量进一步包括：
根据所述电网的电压和电流确定所述风电系统的功率，其中，所述功率包括有功功率和/或无功功率；以及
将所述风电系统的有功功率和/或无功功率分别与所述有功功率稳定值和/或无功功率稳定值进行比较，确定所述风电系统的无功需求量和/或有功需求量。
9.根据权利要求7所述的用于风电系统的功率补偿系统，其特征在于，所述控制模块根据所述判断模块的判断结果控制所述SVC装置和/或储能机组进行调整进一步包括：
如果所述判断模块判断所述有功需求量为正值，则所述控制模块控制所述双向换流器对所述铁电池堆进行放电以补偿所述有功需求量；以及
如果所述判断模块判断所述有功需求量为负值，则所述控制模块控制所述双向换流器对所述铁电池堆进行充电。
10.根据权利要求9所述的用于风电系统的功率补偿系统，其特征在于，所述如果所述判断模块判断所述无功需求量大于所述SVC装置的级差，则所述控制模块控制所述SVC装置和/或所述储能机组进行调整以补偿所述无功需求量进一步包括：
对于所述无功需求量中的所述SVC装置的级差的整数倍的部分，通过控制所述SVC装置进行调整来补偿；
对于所述无功需求量中除去所述SVC装置的级差的整数倍的部分，通过控制所述储能机组进行调整来补偿。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |