CN102969728A - 一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，将电池储能系统与风力发电联合应用，通过控制电池储能系统的充放电，减少风电场弃风，从而有效提高风电场的并网能力。当风电场出现弃风的情况时，提供减少弃风控制方法，使电池储能系统吸收不能直接并网的风能，提高了风资源的利用效率，并在一定程度上提高了经济性。本发明同时还兼顾电池储能系统电池荷电状态SOC水平，以防止对电池储能系统的过度充电或深度放电情况，从而保障整个系统安全可靠运行。

Description

一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法
技术领域
本发明属于并网应用技术领域，具体涉及一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法。
背景技术
随着我国风电装机的快速增长，局部地区的弃风限电问题日趋严重。2012年，电监会发布《重点区域风电消纳监管报告》指出，受电网规划协调、建设不同等因素影响，2011年风电发展主产地东北、华北、西北地区(以下简称“三北”地区)弃风电量达123亿千瓦时，弃风率约16%，对应电费损失约66亿元,折合火电标准煤耗384万吨，折合CO2减排量760万吨；东北、华北、西北地区弃风率均超过13%；甘肃和蒙东地区弃风率超过25%。2011年度，全国风电弃风限电总量超过100亿千瓦时，平均利用小时数大幅减少，个别省的利用小时数已经下降到1600小时左右，严重影响了风电场运行的经济性，风电并网运行和消纳问题已经成为制约我国风电持续健康发展的重要因素。国家能源局发布通知，将把风电并网情况作为新项目布局的重要参考指标，风电利用小时数明显偏低的地区不得进一步扩大建设规模，并要求确保风电特许权项目的并网运行和所发电量的全额收购。此外，对于风电资源丰富的“三北”地区，风电场运行困难、大量弃风问题已经成为当前风电发展的重要制约因素。对于风电弃风超过20%的地区，原则上不得安排新的风电项目建设。
所谓弃风，主要是指由于电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等原因导致的风机停止发电的现象。在近几年快速发展之下，我国风电规模已超美国成为世界第一。但与此同时，风电并网接入与电力消纳问题却闪起了红灯。针对上述弃风问题，通过开展风电场功率预测预报、提高风机技术水平、加强需求侧管理、开展风电供热或电池储能等多种措施，积极开拓风电市场、提高风能利用率。解决弃风的问题核心是做好风电场运行调度管理工作，采取有效措施缓解夜间负荷低谷时段风电并网运行困难。电池储能系统是解决问题的办法之一，利用电池储能系统转移多余的弃风能量，保证风电场的稳定输出，增加风电场的可调性。因此，在风电场中配备电池储能系统能较大幅度的提升风电场并网的能力。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，将电池储能系统与风力发电联合应用，通过控制电池储能系统的充放电，减少风电场弃风，从而有效提高风电场的并网能力。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：初始化所述电池储能系统的充电启动参数α、放电启动参数β、SOC下限值SOCmin和SOC的上限值SOCmax；
步骤2：获取第t个执行周期内的实时风电功率Pwg(t)、实时PCC节点最大允许功率Pmax(t)和电池储能系统实时荷电状态SOC(t)；
步骤3：将Pwg(t)分别与电池储能系统充电参考值α*Pmax(t)和电池储能系统放电参考值β*Pmax(t)比较，若Pwg(t)＞α*Pmax(t)或者Pwg(t)＜β*Pmax(t)，则所述电池储能系统启动，执行步骤4；否则电池储能系统停止工作，输出为零；
步骤4：若Pwg(t)＞α*Pmax(t)，则所述电池储能系统充电，判断SOC(t)是否大于SOCmax，若成立，则所述电池储能系统停止工作，否则电池储能系统实时输出功率Pb(t)＝α*Pmax(t)-Pwg(t)；若Pwg(t)＜β*Pmax(t)，则所述电池储能系统放电，判断SOC(t)是否小于SOCmin，若成立，则所述电池储能系统停止工作，否则电池储能系统实时输出功率Pb(t)＝β*Pmax(t)-Pwg(t)；
步骤5：将Pb(t)与Pwg(t)叠加，得到风储联合功率Pout(t)。
所述步骤2中，数据采集监视控制系统获得Pwg(t)和Pmax(t)，且Pwg(t)和Pmax(t)均作为数据采集监视控制系统的数据处理模块的输入，所述数据处理模块的输出为Pb(t)，所述Pb(t)为所述电池储能系统的功率指令。
所述步骤3中，若Pwg(t)＞α*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmin，则所述电池储能系统限制放电；若Pwg(t)＜β*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmax，则所述电池储能系统限制充电。
所述步骤4中，若Pb(t)为正，则flat＝-1，所述电池储能系统充电；若Pb(t)为负，则flat＝1，所述电池储能系统放电，其中flat表示电池储能系统充放电的状态量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：当风电场出现弃风的情况时，提供减少弃风控制方法，使电池储能系统吸收不能直接并网的风能，提高了风资源的利用效率，并在一定程度上提高了经济性。本发明同时还兼顾电池储能系统电池荷电状态SOC（State Of Charge）水平，以防止对电池储能系统的过度充电或深度放电情况，从而保障整个系统安全可靠运行。
附图说明
图1是电池储能系统减少风电场弃风控制结构图；
图2是电池储能系统减少风电场弃风控制原理图；
图3是电池储能系统减少风电场弃风控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-图3，提供一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：初始化所述电池储能系统的充电启动参数α、放电启动参数β、SOC下限值SOCmin和SOC的上限值SOCmax；
步骤2：获取第t个执行周期内的实时风电功率Pwg(t)、实时PCC节点最大允许功率Pmax(t)和电池储能系统实时荷电状态SOC(t)；
步骤3：将Pwg(t)分别与电池储能系统充电参考值α*Pmax(t)和电池储能系统放电参考值β*Pmax(t)比较，若Pwg(t)＞α*Pmax(t)或者Pwg(t)＜β*Pmax(t)，则所述电池储能系统启动，执行步骤4；否则电池储能系统停止工作，输出为零；
步骤4：若Pwg(t)＞α*Pmax(t)，则所述电池储能系统充电，判断SOC(t)是否大于SOCmax，若成立，则所述电池储能系统停止工作，否则电池储能系统实时输出功率Pb(t)＝α*Pmax(t)-Pwg(t)；若Pwg(t)＜β*Pmax(t)，则所述电池储能系统放电，判断SOC(t)是否小于SOCmin，若成立，则所述电池储能系统停止工作，否则电池储能系统实时输出功率Pb(t)＝β*Pmax(t)-Pwg(t)；
步骤5：将Pb(t)与Pwg(t)叠加，得到风储联合功率Pout(t)。
所述步骤2中，数据采集监视控制系统获得Pwg(t)和Pmax(t)，且Pwg(t)和Pmax(t)均作为数据采集监视控制系统的数据处理模块的输入，所述数据处理模块的输出为Pb(t)，所述Pb(t)为所述电池储能系统的功率指令。
所述步骤3中，若Pwg(t)＞α*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmin，则所述电池储能系统限制放电；若Pwg(t)＜β*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmax，则所述电池储能系统限制充电。
所述步骤4中，若Pb(t)为正，则flat＝-1，所述电池储能系统充电；若Pb(t)为负，则flat＝1，所述电池储能系统放电，其中flat表示电池储能系统充放电的状态量。
综上所述，对电池储能系统做出充电或者放电的指令，以实现减少风电场弃风的目的，具体分为以下五种情况：
ⅠPwg(t)＞α*Pmax(t)时，电池储能系统充电；
ⅡPwg(t)＜β*Pmax(t)时，电池储能系统放电；
Ⅲβ*Pmax(t)≤Pwg(t)≤α*Pmax(t)时，电池储能系统停止；
ⅣPwg(t)＞α*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmin时，电池储能系统限制放电；
ⅤPwg(t)＜β*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmax时，电池储能系统限制充电。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：初始化所述电池储能系统的充电启动参数α、放电启动参数β、SOC下限值SOCmin和SOC的上限值SOCmax；
步骤2：获取第t个执行周期内的实时风电功率Pwg(t)、实时PCC节点最大允许功率Pmax(t)和电池储能系统实时荷电状态SOC(t)；
步骤3：将Pwg(t)分别与电池储能系统充电参考值α*Pmax(t)和电池储能系统放电参考值β*Pmax(t)比较，若Pwg(t)＞α*Pmax(t)或者Pwg(t)＜β*Pmax(t)，则所述电池储能系统启动，执行步骤4；否则电池储能系统停止工作，输出为零；
步骤4：若Pwg(t)＞α*Pmax(t)，则所述电池储能系统充电，判断SOC(t)是否大于SOCmax，若成立，则所述电池储能系统停止工作，否则电池储能系统实时输出功率Pb(t)＝α*Pmax(t)-Pwg(t)；若Pwg(t)＜β*Pmax(t)，则所述电池储能系统放电，判断SOC(t)是否小于SOCmin，若成立，则所述电池储能系统停止工作，否则电池储能系统实时输出功率Pb(t)＝β*Pmax(t)-Pwg(t)；
步骤5：将Pb(t)与Pwg(t)叠加，得到风储联合功率Pout(t)。
2.根据权利要求1所述的电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，数据采集监视控制系统获得Pwg(t)和Pmax(t)，且Pwg(t)和Pmax(t)均作为数据采集监视控制系统的数据处理模块的输入，所述数据处理模块的输出为Pb(t)，所述Pb(t)为所述电池储能系统的功率指令。
3.根据权利要求1所述的电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，其特征在于：所述步骤3中，若Pwg(t)＞α*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmin，则所述电池储能系统限制放电；若Pwg(t)＜β*Pmax(t)且SOC(t)趋近于SOCmax，则所述电池储能系统限制充电。
4.根据权利要求1所述的电池储能系统减少风电场弃风的控制方法，其特征在于：所述步骤4中，若Pb(t)为正，则flat＝-1，所述电池储能系统充电；若Pb(t)为负，则flat＝1，所述电池储能系统放电，其中flat表示电池储能系统充放电的状态量。
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