CN102496965A - 基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其技术特点是:包括以下步骤:1、系统负荷状态检测步骤:在孤岛电网系统正常运行过程中的系统负荷发生变化时,则转入下一步;2、柴油发电机启动停止控制处理步骤:如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态,则进行柴油发电机启机处理,如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态,则进行柴油发电机停机处理;如果经柴油发电机启动停止控制处理后孤岛电网系统仍不能稳定的运行,则转入下一步;3、负荷控制处理步骤。本发明实现了孤岛电网系统的内部协调控制,使得供电质量更好,可靠性更高,可对柴油发电机、储能等设备进行灵活的切投、充放,延长了设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电网控制领域,尤其是一种基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法。
背景技术
目前,在我国大电网供电末端及远离电网的偏远地区的供电问题仍然不能得到有效的解决。上述地区的供电设备单一,多数地区没有统一的电力供应,通常只有柴油发电机与分布式电源进行供电。这种供电方式受天气影响较大,电源间无过多联系并单独供应部分负荷,电能质量得不到保证,可靠性较差、供电范围小。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种设计合理、保证局部地区供电质量、可靠性高、供电范围大的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,包括以下步骤:
步骤1、系统负荷状态检测步骤:在孤岛电网系统正常运行过程中,自动检测系统负荷状态,当系统负荷发生变化时,则转入下一步;
步骤2、柴油发电机启动停止控制处理步骤:如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态,则进行柴油发电机启机处理,如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态,则进行柴油发电机停机处理;如果经柴油发电机启动停止控制处理后孤岛电网系统仍不能稳定的运行,则转入下一步;
步骤3、负荷控制处理步骤。
而且,所述柴油发电机出力与储能出力加和过高状态的判断方法为:
(1)孤岛电网系统对柴油发电机出力和功率型储能出力进行加和并判断;
(2)如果柴油发电机出力与储能出力加和超过当前柴油发电机总容量的80%时,则认定为柴油发电机出力与储能出力加和过高状态。
而且,所述柴油发电机启机处理包括以下步骤:
(1)如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态持续超过一段时间,则判断柴油发电机高负载情况下功率型储能持续高出力,进入下一步,否则负荷变化为短期的暂态负荷波动,则进行功率型储能控制处理;
(2)孤岛电网系统根据一段时间内柴油发电机出力与储能出力的加和平均值,判断应开启的柴油发电机数量;
(3)进行能量型储能控制处理,通过能量型储能配合替代启机,如果能量型储能调控成功,则柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能放电,恢复至正常运行状态;
(4)如果能量型储能调控失败,轮询柴油发电机,选择符合启机条件的柴油发电机单元;
(5)若无符合启机条件的柴油发电机单元,给出系统报警并返回启机不成功信号,修改柴油发电机最大出力上限为100%,如果柴油发电机最大出力上限已达到100%,则进入负荷控制处理过程;
(6)找到符合启机条件的柴油发电机单元,进行检修时间确认环节,完成柴油发电机优选,并下达柴油发电机启动指令;
(7)为启动柴油发电机设定最小运行时间,并锁定其开启状态;
(8)重复以上流程,直至启机数量满足所需启机数量为止;
(9)柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能放电,恢复至正常运行状态。
而且,所述柴油发电机出力与储能出力加和过低状态的判断方法为:
(1)孤岛电网系统对柴油发电机出力和功率型储能出力进行加和并判断;
(2)如果柴油发电机出力与储能出力加和低于当前柴油发电机总容量的30%,则认定为柴油发电机出力与储能出力加和过低状态。
而且,所述柴油发电机停机处理包括以下步骤:
(1)如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态持续超过一段时间,则判断柴油发电机低负载情况下功率型储能持续负值高出力;
(2)根据一段时间内柴油发电机出力与储能出力的加和平均值,判断应关闭的柴油发电机;
(3)进行能量型储能控制处理,通过能量型储能配合替代停机,如果能量型储能调控成功,则柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能充电,恢复至正常运行状态;
(4)如果能量型储能调控不成功,轮询柴油发电机,选择符合停机条件的柴油发电机单元;
(5)如果无符合停机条件的柴油发电机单元,给出系统报警并返回停机不成功信号,修改柴油发电机最小出力下限为10%,如果柴油发电机最小出力下限已达到10%,则进入负荷控制控制过程;
(6)找到符合停机条件的柴油发电机单元,进行检修时间确认环节,完成柴油发电机优选,并下达柴油发电机停机指令;
(7)为启动柴油发电机设定最小停机时间,并锁定其停机状态;
(8)重复以上流程,直至停机数量满足停机判断流程给出的需停机数量为止;
(9)柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能充电,恢复至正常运行状态。
而且,所述能量型储能控制处理方法包括以下步骤:
(1)当满足以下条件之一时,开始充电:
①柴油发电机效率即将低于30%、储能SOC低于85%(可设),储能进入充电状态;
②储能SOC低于40%且不处于负荷控制状态,储能进入充电环节;
③储能SOC达到5%,储能强制进入充电状态;
(2)充电功率为:充电功率最大值设定为在当前分布式电源满出力条件下,维持单台柴油发电机效率30%所需功率;
(3)当满足以下条件之一时,开始放电:
①储能SOC高于储能正常功率运行区间的上限80%、不处于负荷控制状态、一小时内光伏出力连续低于额定功率10%且统计2小时内储能无充电指令,则储能进入放电环节;
②有柴油发电机处于检修且系统处于负荷控制状态,储能容量不低于20%,则储能进入放电环节;
③储能SOC达到95%,储能强制进入放电状态;
(4)放电功率为:放电功率初始设定为以下数值:使储能SOC达到40%,并定时确认,若放电功率小于该值,则修正为初始值。
而且,所述功率型储能控制处理方法为:功率型储能系统正常运行在平滑风电功率波动模式,当系统频率超出稳定运行范围,则充分利用功率型储能快速大功率输出能力,进行系统调频;当系统频率正常后,功率型储能则再次进行平滑风电功率波动模式。
而且,所述系统频率稳定运行范围为:上限启动阀值为51.5Hz,上限停止阀值50.5Hz;下限启动阀值47.5Hz;下限停止阀值49.2Hz;
而且,所述负荷控制处理包括切负荷处理过程和投负荷处理过程,所述的切负荷处理过程为:
(1)释放光伏、风机的功率限制;
(2)如果系统运行无法实现供需平衡,则继续向下执行:
(3)改变能量型储能的充放电状态,使能量型储能由充电模式转入放电模式;
(4)切除部分负载,并设定为在某个固定时段后自动恢复供电。
所述的投负荷处理过程为:
(1)检测有无负荷处于被控制切除状态,有则投入相应负荷;
(2)如果系统运行无法实现供需平衡,则继续向下执行:
(3)改变能量型储能的充放电状态,使能量型储能由放电模式转入充电模式;
(4)对分布式电源输出功率进行控制,优先限制光伏出力;当光伏出力为0后,切除部分风机。
本发明的优点和积极效果是:
1、本发明通过柴油发电机启停控制、能量型储能配合柴油发电机的充放电控制及功率型储能配合柴油发电机的充放电控制实现孤岛电网系统的内部协调控制,使得孤岛电网中电压、频率更为稳定,供电质量更好,可靠性更高。
2、本发明在分布式电源出力波动较大时,能够对柴油发电机、储能等设备灵活地切投、充放。
3、本发明使得各电源间相互联系,能够灵活地改变各个电源出力情况,延长了设备的使用寿命。
附图说明
图1是柴油机启动控制流程图;
图2是柴油机停止控制流程图;
图3是功率型储能二次调频处理流程示意图;
图4是负荷控制状态投切负荷控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述:
一种基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,应用在由分布式电源、柴油发电机、储能、负荷组成的孤岛电网中。在孤岛电网中,柴油发电机是系统的主要电源支撑,是系统保持供需平衡、电压频率稳定的保障电源,通过多台柴油发电机的启停控制,实现在不同负荷区段下的系统经济运行。能量型储能系统主要配合柴油发电机,作为辅助调节电源,通过能量型储能的充放电控制,优化柴油发电机的启停以及工作效率,从而达到减少启停机次数、提高柴油发电机整体工作效率、提高分布式电源发电利用效率以及担任系统后备等效果。功率型储能系统正常运行在平滑风电功率波动模式,当系统频率超出稳定运行范围,则充分利用功率型储能快速大功率输出能力,进行系统调频;当系统频率正常后,功率型储能则再次进行平滑风电功率波动模式。
一种基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,包括以下步骤:
步骤1、系统负荷状态检测步骤:在孤岛电网系统正常运行过程中,自动检测系统负荷状态,当系统负荷发生变化时,则转入下一步;
由于孤岛电网系统在运行过程中,随着时间、季节等因素的变化,系统负荷会有一定程度的变化波动,因此,在孤岛电网系统正常运行过程中,自动检测系统负荷状态,当系统负荷发生变化时,则进行柴油发电机启动停止控制处理。
步骤2、柴油发电机启动停止控制处理步骤:如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态,则进行柴油发电机启机处理,如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态,则进行柴油发电机停机处理;如果经柴油发电机启动停止控制处理后孤岛电网系统仍不能稳定的运行,则转入步骤3;
在本步骤中,所述柴油发电机出力与储能出力加和过高状态的判断方法为:
(1)孤岛电网系统对柴油发电机出力和功率型储能出力进行加和并判断;
(2)如果柴油发电机出力与储能出力加和超过当前柴油发电机总容量的80%时,则认定为柴油发电机出力与储能出力加和过高状态。
所述柴油发电机出力与储能出力加和过低状态的判断方法为:
(1)孤岛电网系统对柴油发电机出力和功率型储能出力进行加和并判断;
(2)如果柴油发电机出力与储能出力加和低于当前柴油发电机总容量的30%,则认定为柴油发电机出力与储能出力加和过低状态。
1、柴油发电机启机处理过程
在孤岛电网系统中,柴油发电机运行的目标是:柴油发电机运行效率保持在30%~80%间,以维持柴油发电机稳定;能够保障系统稳定运行(即维持供需平衡);经济运行,尽可能延长柴油发电机寿命、提高风光利用率;柴油发电机控制方法设计边界条件:负荷快速(如秒级)的变化由功率型储能支撑和判断,柴油发电机启停只用于解决稳定的负荷增长;不同开机数量,但负载率均在合理范围内的柴油发电机运行状态(如35%四台机运行与70%两台机运行)均为合理运行状态。
柴油发电机启机处理的具体步骤,如图1所示,包括:
(1)如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态持续超过5秒(或某个设定时间),则柴油发电机高负载情况下功率型储能持续高出力,即系统负荷变化为长时间的稳态波动,则进入下一步,否则负荷变化为短期的暂态负荷波动,则进行功率型储能控制处理步骤;
(2)孤岛电网系统根据5秒内柴油发电机出力与储能出力的加和平均值,判断应开启的柴油发电机数量;
(3)进行能量型储能控制处理,观察是否可通过能量型储能配合替代启机,若调控成功,则柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能放电,恢复至正常运行状态;
(4)若能量型储能调控失败,轮询柴油发电机,选择符合启机条件(非检修状态、非停机锁定状态)的柴油发电机单元;
(5)若无符合启机条件(可以设定分层的启机条件,如不同层次的停机锁定时间)柴油发电机单元,给出系统报警并返回启机不成功信号,修改柴油发电机最大出力上限为100%,如果柴油发电机最大出力上限已达到100%,则进入负荷控制过程;
(6)找到符合启机条件的柴油发电机单元,进行检修时间确认环节,完成柴油发电机优选,并下达柴油发电机启动指令;
(7)为启动柴油发电机设定最小运行时间,并锁定其开启状态;
(8)重复以上流程,直至启机数量满足所需启机数量为止;
(9)柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能放电,恢复至正常运行状态。
2、柴油发电机停机处理的具体步骤,如图2所示,包括:
(1)如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态持续超过5秒(或某个设定时间),则柴油发电机低负载情况下功率型储能持续负值高出力,进入下一步;
(2)根据5秒内柴油发电机出力与储能出力的加和平均值,判断应关闭的柴油发电机;
(3)进行能量型储能控制处理,观察是否可通过能量型储能配合替代停机,若调控成功,则柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能充电,恢复至正常运行状态;
(4)若能量型储能调控不成功,轮询柴油发电机,选择符合停机条件(非开机锁定状态)的柴油发电机单元;
(5)若无符合停机条件(可以设定分层的停机条件,如不同层次的开机锁定时间)柴油发电机单元(可能仅剩1台机),给出系统报警并返回停机不成功信号,修改柴油发电机最小出力下限为10%,如果柴油发电机最小出力下限已达到10%,则进入负荷控制过程;
(6)找到符合停机条件的柴油发电机单元,进行检修时间确认环节,完成柴油发电机优选,并下达柴油发电机停机指令;
(7)为启动柴油发电机设定最小停机时间,并锁定其停机状态;
(8)重复以上流程,直至停机数量满足停机判断流程给出的需停机数量为止;
(9)柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能充电,恢复至正常运行状态。
在上述柴油发电机启机控制处理过程和柴油发电机停机控制处理过程中,使用了能量型储能控制处理方法和功率型储能控制处理方法,下面对能量型储能控制处理方法和功率型储能控制处理方法分别进行说明:
能量型储能控制处理方法
能量型储能运行目标为:(1)储能系统充电主要用于解决柴油发电机低效率问题(柴油发电机运行效率不低于30%);(2)储能系统放电功率调节主要用于净负荷调节;储能系统放电主要用于控制储能系统SOC;(3)储能系统运行区间主要分别(下限、上限)考虑检修(或少量柴油发电机故障时)保供电需要及作为单机情况下维持柴油发电机系统效率不低于最低限度的裕度;(4)经济运行:减少非必要柴油发电机启停机、提高风光利用率,减少储能充放电循环。
需要说明的是:(1)在特定情况下(如夏季典型日),正常运行中,柴油发电机可能无低效率区间,则储能系统某几个白天可不充电,则仅在储能容量过高或过低的情况下进行充放电,同时在充放电过程中作为柴油发电机启停机的协调单元,并维持储能容量区间以满足负荷调控或重要负荷保电需要;(2)任何情况下,不考虑使用储能作为系统调压调频电源——即假设以下极端条件(根据当前负荷分析,不会出现类似情况):某一特定时刻,当电力需求为0或极低(如10kW)时,分布式电源满出力(如100kW),此时仍然开启柴油发电机,保持单台10%(可设定,低于30%)最低出力(如50kW),由储能吸收额外功率(如140kW)。
能量型储能控制处理过程中,设计如下边界条件:(1)储能系统防过充的SOC上限设为95%;(2)储能正常功率运行区间设定为40%~80%;(3)储能系统防过防的SOC下限设为5%。
能量型储能运行配合共分两级:第一级为正常运行;第二级为负荷控制。在第一级运行中:储能系统在柴油发电机效率过低时(分布式电源高出力,系统低负载使得柴油发电机低发)充电。当储能系统充电达到一定界限(80%)后,判断一段时间内不需要再进行充电(晚上或阴雨天气,且系统负荷高于分布式电源出力,不至于柴油发电机低载运行),则储能系统进入放电状态。储能系统放电一般安排在次日光伏出力提高之前完成。在这种运行状况下,储能系统可能充电数天,然后一晚上放电完成,充放电循环一般每天不高于一次。第二级运行中:当柴油发电机效率过低,且储能未接近满充状态,则使储能进入充电状态,吸收分布式电源出力,成为系统负荷,使柴油发电机保持在高效运转状态(即避免过度的柴油消耗);当柴油发电机出力不足时(部分柴油发电机检修),可通过负荷控制,将能量型储能转为放电状态(若处于充电阶段),或提高能量型储能出力(若处于放电阶段),以维持系统负荷的正常供电(即能量型储能非经济运行区间容量用于保供电)。
储能充放电控制方法包括以下步骤:
(1)当满足以下条件之一时:充电开始
①柴油发电机效率即将低于30%、储能SOC低于85%(可设),储能进入充电状态;
②储能SOC低于40%且不处于负荷控制状态,储能进入充电环节;
③储能SOC达到5%,储能强制进入充电状态;
(2)充电功率:充电功率最大值设定为在当前分布式电源满出力条件下,维持单台柴油发电机效率30%所需功率(即不主动充电,允许充电功率在一段时间内,为0或接近于0,且当多台柴油发电机进入30%运行状态时,优先选择关停部分柴油发电机而非利用储能维持该运行状态);
(3)当满足以下条件之一时,开始放电
①储能SOC高于80%、不处于负荷控制状态、一小时内光伏出力连续低于额定功率10%且统计2小时内储能无充电指令,则储能进入放电环节;
②有柴油发电机处于检修且系统处于负荷控制状态,储能容量不低于20%(可设),则储能进入放电环节(即避免切负荷,保障供电可靠性);
③储能SOC达到95%,储能强制进入放电状态;
(4)放电功率:放电功率初始设定为以下数值:在这一放电功率下,第二天8:00(若为凌晨,则为当天8:00)之前使储能SOC达到40%,并定时确认(因在实际运行中,储能调控环节涉及对储能功率的调整,定时可设为每小时重新设定一次);若放电功率小于该值,则修正为初始值;若放电功率大于该值,则不做调整。
功率型储能控制处理方法
与能量型储能相比,功率型储能主要特点在于短时输出功率大而对储能系统容量要求不大,主要用于平滑风电功率波动和系统调频。功率型储能系统正常运行在平滑风电功率波动模式,当系统频率超出稳定运行范围,则充分利用功率型储能快速大功率输出能力,进行系统调频;当系统频率正常后,功率型储能则再次进行平滑风电功率波动模式。
功率型储能的运行目标为:(1)平滑风电功率波动:分布式电源(主要是风电)出力波动会引起孤岛电网电压和频率等的波动,降低孤岛电网安全性和电能质量,因此功率型储能的另一作用是平抑风电功率波动。(2)系统调频:孤岛电网系统主电源采用多台并联运行的柴油发电机,根据目前柴油发电机性能,其投切过程至少耗时10s,在此过程中,如果没有足够的可快速反应的备用容量,因此这里所指的系统调频为二次调频。系统调频的工作原理为:当系统频率低于某限制时,储能发出有功,当系统频率高于某限值时,储能吸收有功。相对于传统调频方式,储能系统更适合用于一次调频:其一,储能系统运行在非额定工况下时也具有较高的效率;其二,储能系统既可以放出功率也可以吸收功率,由于能量可以双向流动,储能系统可以提供两倍于额定容量的调节能力;其三,储能系统具备更快的调节能力,通常可在几秒内从待机到满功率运行。
功率型储能控制处理过程中,设计如下边界条件:
(1)功率型储能SOC范围:功率型储能在充放电过程应保持SOC在正常运行范围内:储能系统防过充的SOC上限设为95%;储能正常功率运行区间设定为20%~80%;储能系统防过防的SOC下限设为5%。
(2)频率波动限制:系统调频由频率偏差来触发,上限启动阀值51.5Hz;上限停止阀值50.5Hz;下限启动阀值47.5Hz;下限停止阀值49.2Hz;
功率型储能控制处理方法:功率型储能系统正常运行在平滑风电功率波动模式,当系统频率超出稳定运行范围,则充分利用功率型储能快速大功率输出能力,进行系统调频;当系统频率正常后,功率型储能则再次进行平滑风电功率波动模式。
如图3所示,功率型储能二次调频处理过程为:
假定功率型储能SOC初始值为50%,当SOC>SOCmax且f<50.5Hz时,储能放电(放电功率小于5%Pn);当SOC<SOCmin且f>49.2Hz时,储能充电(充电功率小于5%Pn);当SOCmin<SOC<SOCmax且49.2Hz<f<50.5Hz时,储能工作于平抑风电功率波动模式。当f>51.5Hz时,储能充电,当f<50.5Hz时,储能停止充电;当f<47.5Hz时,储能放电,当f>49.2Hz时,储能停止放电。
步骤3:负荷控制处理步骤
孤岛电网系统在两种情况下进入负荷控制模式:如果柴油发电机最大出力上限已达到100%,则进入负荷控制过程;如果柴油发电机最小出力下限已达到10%,则进入负荷控制过程。在负荷控制模式下,系统柴油发电机已超出了经济运行区间,接近或达到了临界状态,并且无法在不改变储能充放电状态的情况下保持稳定运行或需要尝试恢复经济运行状态。负荷控制方法包括切负荷处理过程和投负荷处理过程,如图4所示。
1、切负荷处理过程为:
(1)释放光伏、风机的功率限制(若存在),提高分布式电源出力;
(2)若系统此时进行负荷控制的目的是为了恢复经济运行,则仅执行以上步骤;若系统运行即将遇到稳定问题(即无法实现供需平衡),则继续向下执行:
(3)改变能量型储能的充放电状态,使能量型储能由充电模式转入放电模式;
(4)切除部分负载,并设定为在某个固定时段后自动恢复供电。
2、投负荷处理过程为:
(1)检测有无负荷处于被控制切除状态,若有,则投入相应负荷(实际孤岛电网系统配置中,需要注意检修员的人身安全——可考虑开关设置手动/自动状态,以免检修情况下的负荷自动投入);
(2)若系统此时进行负荷控制的目的是为了恢复经济运行,则仅执行以上步骤。若系统运行已遇到了稳定问题,则继续向下执行:
(3)改变能量型储能的充放电状态,使能量型储能由放电模式转入充电模式;
(4)对分布式电源输出功率进行控制,优先限制光伏出力;当光伏出力为0后,切除部分风机。所切除分布式电源设定在某固定时间后重新判断投入条件,当条件满足时自动恢复(在功率限制解除过程中,优先解除光伏的限功率指令)。
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1、系统负荷状态检测步骤:在孤岛电网系统正常运行过程中,自动检测系统负荷状态,当系统负荷发生变化时,则转入下一步;
步骤2、柴油发电机启动停止控制处理步骤:如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态,则进行柴油发电机启机处理,如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态,则进行柴油发电机停机处理;如果经柴油发电机启动停止控制处理后孤岛电网系统仍不能稳定的运行,则转入下一步;
步骤3、负荷控制处理步骤。
2.根据权利要求1所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述柴油发电机出力与储能出力加和过高状态的判断方法为:
(1)孤岛电网系统对柴油发电机出力和功率型储能出力进行加和并判断;
(2)如果柴油发电机出力与储能出力加和超过当前柴油发电机总容量的80%时,则认定为柴油发电机出力与储能出力加和过高状态。
3.根据权利要求1所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述柴油发电机启机处理包括以下步骤:
(1)如果柴油发电机出力与储能出力加和过高状态持续超过一段时间,则判断柴油发电机高负载情况下功率型储能持续高出力,进入下一步,否则负荷变化为短期的暂态负荷波动,则进行功率型储能控制处理;
(2)孤岛电网系统根据一段时间内柴油发电机出力与储能出力的加和平均值,判断应开启的柴油发电机数量;
(3)进行能量型储能控制处理,通过能量型储能配合替代启机,如果能量型储能调控成功,则柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能放电,恢复至正常运行状态;
(4)如果能量型储能调控失败,轮询柴油发电机,选择符合启机条件的柴油发电机单元;
(5)若无符合启机条件的柴油发电机单元,给出系统报警并返回启机不成功 信号,修改柴油发电机最大出力上限为100%,如果柴油发电机最大出力上限已达到100%,则进入负荷控制处理过程;
(6)找到符合启机条件的柴油发电机单元,进行检修时间确认环节,完成柴油发电机优选,并下达柴油发电机启动指令;
(7)为启动柴油发电机设定最小运行时间,并锁定其开启状态;
(8)重复以上流程,直至启机数量满足所需启机数量为止;
(9)柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能放电,恢复至正常运行状态。
4.根据权利要求1所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述柴油发电机出力与储能出力加和过低状态的判断方法为:
(1)孤岛电网系统对柴油发电机出力和功率型储能出力进行加和并判断;
(2)如果柴油发电机出力与储能出力加和低于当前柴油发电机总容量的30%,则认定为柴油发电机出力与储能出力加和过低状态。
5.根据权利要求1所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述柴油发电机停机处理包括以下步骤:
(1)如果柴油发电机出力与储能出力加和过低状态持续超过一段时间,则判断柴油发电机低负载情况下功率型储能持续负值高出力;
(2)根据一段时间内柴油发电机出力与储能出力的加和平均值,判断应关闭的柴油发电机;
(3)进行能量型储能控制处理,通过能量型储能配合替代停机,如果能量型储能调控成功,则柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能充电,恢复至正常运行状态;
(4)如果能量型储能调控不成功,轮询柴油发电机,选择符合停机条件的柴油发电机单元;
(5)如果无符合停机条件的柴油发电机单元,给出系统报警并返回停机不成功信号,修改柴油发电机最小出力下限为10%,如果柴油发电机最小出力下限已达到10%,则进入负荷控制控制过程;
(6)找到符合停机条件的柴油发电机单元,进行检修时间确认环节,完成柴 油发电机优选,并下达柴油发电机停机指令;
(7)为启动柴油发电机设定最小停机时间,并锁定其停机状态;
(8)重复以上流程,直至停机数量满足停机判断流程给出的需停机数量为止;
(9)柴油发电机并列系统自行调整柴油发电机出力,以达到新运行状态下的均衡效果;功率型储能充电,恢复至正常运行状态。
6.根据权利要求3或5所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述能量型储能控制处理方法包括以下步骤:
(1)当满足以下条件之一时,开始充电:
①柴油发电机效率即将低于30%、储能SOC低于85%(可设),储能进入充电状态;
②储能SOC低于40%且不处于负荷控制状态,储能进入充电环节;
③储能SOC达到5%,储能强制进入充电状态;
(2)充电功率为:充电功率最大值设定为在当前分布式电源满出力条件下,维持单台柴油发电机效率30%所需功率;
(3)当满足以下条件之一时,开始放电:
①储能SOC高于储能正常功率运行区间的上限80%、不处于负荷控制状态、一小时内光伏出力连续低于额定功率10%且统计2小时内储能无充电指令,则储能进入放电环节;
②有柴油发电机处于检修且系统处于负荷控制状态,储能容量不低于20%,则储能进入放电环节;
③储能SOC达到95%,储能强制进入放电状态;
(4)放电功率为:放电功率初始设定为以下数值:使储能SOC达到40%,并定时确认,若放电功率小于该值,则修正为初始值。
7.根据权利要求3或5所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述功率型储能控制处理方法为:功率型储能系统正常运行在平滑风电功率波动模式,当系统频率超出稳定运行范围,则充分利用功率型储能快速大功率输出能力,进行系统调频;当系统频率正常后,功率型储能则再次进行平滑风电功率波动模式。
8.根据权利要求7所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调 控制方法,其特征在于:所述系统频率稳定运行范围为:上限启动阀值为51.5Hz,上限停止阀值50.5Hz;下限启动阀值47.5Hz;下限停止阀值49.2Hz。
9.根据权利要求1所述的基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法,其特征在于:所述负荷控制处理包括切负荷处理过程和投负荷处理过程,所述的切负荷处理过程为:
(1)释放光伏、风机的功率限制;
(2)如果系统运行无法实现供需平衡,则继续向下执行:
(3)改变能量型储能的充放电状态,使能量型储能由充电模式转入放电模式;
(4)切除部分负载,并设定为在某个固定时段后自动恢复供电。
所述的投负荷处理过程为:
(1)检测有无负荷处于被控制切除状态,有则投入相应负荷;
(2)如果系统运行无法实现供需平衡,则继续向下执行:
(3)改变能量型储能的充放电状态,使能量型储能由放电模式转入充电模式;
(4)对分布式电源输出功率进行控制,优先限制光伏出力;当光伏出力为0后,切除部分风机。
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