CN103326391A - 一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法及装置，在电网出现波动时对波动频段进行判断，利用储能电池与燃机之间的协调配合，对新能源输出功率中不同频段的波动成分进行补偿，充分利用了已有新能源形式，避免投入更多设备，提高能源的利用率，在满足用户供电需求同时减少大电网的再建设；包含光储系统的冷/热/电联供系统结构简单，易实现；并且运行模式多样，能对电能质量起到综合治理效果，尤其对于偏远地区的电能质量改善更为明显。

Description

一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统运行控制领域，尤其涉及一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法及装置。
背景技术
为提高偏远地区供电能力，多种形式的新能源发电技术得以应用，如冷/热/电联供系统以天然气为主要燃料，带动燃气发电机组运行，产生的电力满足用户的电负荷，系统排出的废热通过余热利用设备向用户供热、供冷；光储微网发电系统利用清洁能源，在用电高峰期向电网输送电能，在用电低谷期储存电能，有效缓解了电网供电压力。但是新能源发电普遍存在并网点联络线功率不稳、对大电网具有冲击作用的不利影响，而现阶段很少利用已有新能源进行优化组合，来解决偏远地区新能源并网电能质量差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种充分利用已有新能源形式、成本低、易实现的新能源并网联络线功率的平滑控制方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法，包括：
步骤S1，并网运行时，三联供系统和光伏系统采用恒功率控制模式，根据大电网电压频率调整燃机逆变器和光伏逆变器参数，补偿大电网的无功电压；若电网出现波动，则进入步骤S2；
步骤S2，判断静负荷P是否大于零，净负荷P指光伏与负荷出力的差额。如果净负荷P小于零，则进入步骤S3，如果净负荷P大于零则进入步骤S4；
步骤S3，对储能电池进行充电控制，平抑电网功率波动；
步骤S4，判断电网是否处于高频波动，如果为高频波动则进入步骤S5，如果为低频波动则进入步骤S6；
步骤S5，由储能电池进行放电控制，补充净负荷P的波动差额；
步骤S6，启动燃机，并根据净负荷调整燃机出力来平抑波动。
其中，所述步骤S5具体包括：
光伏发电系统输出功率Ppv(S)通过滤波时间常数为Tbat的滤波器获得联络线功率一次目标值；
将所述联络线功率一次目标值与滤波之前的光伏发电系统输出功率Ppv(S)相减，得到储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)；
储能电池以所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)放电。
其中，所述步骤S6具体包括：
所述光伏输出功率值Ppv(S)与所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)相加后，得到联络线功率中间值，所述功率中间值通过滤波时间常数为Tmt的滤波器得到联络线功率二次目标值；
将所述联络线功率二次目标值与所述滤波之前的联络线功率中间值相减，得到燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)；
燃机以所述燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)输出。
其中，所述联络线功率一次目标值是指只经储能电池补偿后的联络线功率理想值，所述联络线功率二次目标值是指经储能电池和燃机补偿后的联络线功率理想值。
其中，所述滤波常数Tmt取值大于Tbat。
本发明还提供一种新能源并网联络线功率的平滑控制装置，包括：
第一判断单元，用于在电网波动时判断净负荷是否大于零；
第二判断单元，用于当所述第一判断单元判断所述净负荷大于零时，进一步判断电网是否处于高频波动；
充放电控制单元，用于当所述第一判断单元判断所述净负荷小于零时对储能电池进行充电控制，或者当所述第一判断单元判断所述净负荷大于零、所述第二判断单元判断电网处于高频波动时对储能电池进行放电控制，以平抑电网功率波动；以及
燃机出力控制单元，用于当所述第二判断单元判断电网处于低频波动时，启动燃机，并根据净负荷调整燃机出力来平抑电网功率波动。
其中，所述充放电控制单元进一步包括：
第一滤波单元，用于以滤波时间常数Tbat对光伏发电系统输出功率Ppv(S)进行滤波，得到联络线功率一次目标值；
第一减法器，用于将所述联络线功率一次目标值与所述滤波之前的光伏发电系统输出功率Ppv(S)相减，得到储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)；以及
放电控制单元，用于控制储能电池以所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)放电。
其中，所述燃机出力控制单元进一步包括：
第一加法器，用于将所述光伏输出功率值Ppv(S)与所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)相加，得到联络线功率中间值；
第二滤波单元，用于将所述功率中间值以滤波时间常数Tmt进行滤波，得到联络线功率二次目标值；
第二减法器，用于将所述联络线功率二次目标值与滤波之前的所述联络线功率中间值相减，得到燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)；以及
输出控制单元，用于控制燃机以所述燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)输出。
其中，所述联络线功率一次目标值是指只经储能电池补偿后的联络线功率理想值，所述联络线功率二次目标值是指经储能电池和燃机补偿后的联络线功率理想值。
其中，所述滤波常数Tmt取值大于Tbat。
本发明所提供的新能源并网联络线功率的平滑控制方法及装置，在电网出现波动时对波动频段进行判断，利用储能电池与燃机之间的协调配合，对新能源输出功率中不同频段的波动成分进行补偿，充分利用了已有新能源形式，避免投入更多设备，提高能源的利用率，在满足用户供电需求同时减少大电网的再建设；包含光储系统的冷/热/电联供系统结构简单，易实现；并且运行模式多样，能对电能质量起到综合治理效果，尤其对于偏远地区的电能质量改善更为明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法中，储能电池放电及燃机出力控制流程示意图。
图3是本发明实施例二一种新能源并网联络线功率的平滑控制装置的结构框图。
图4是本发明实施例二一种新能源并网联络线功率的平滑控制装置中，充放电控制单元的结构框图。
图5是本发明实施例二一种新能源并网联络线功率的平滑控制装置中，燃机出力控制单元的结构框图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
本发明涉及包括光储微网发电系统及冷/热/电联供系统在内的综合系统，有效利用已有技术，对不同新能源发电系统的功能进行整合，通过综合系统中储能电池的充放电控制及燃机出力控制，抑制微网并网联络线功率波动，从而保证微网发电系统的电能质量。本发明涉及的综合系统主要包含光储系统的冷热电联供系统，包括由燃气轮机、发电机、余热回收装置、制冷机组成的三联供系统，与所述三联供系统相连的冷、热负荷；光伏发电系统、逆变器、储能系统；以及分别与所述三联供系统中发电机、光伏发电系统、电负荷连接的大电网。
系统联络线功率控制最终目标为联络线功率恒定，即电网与微网之间的功率交换恒定。电网不参与微网内的功率平衡调节，微网内光伏波动及负荷波动引起的功率变化将由储能电池和燃机共同承担。本发明的思路是，在电网出现功率波动时，首先对波动进行判断，再利用储能电池与燃机之间的协调配合，对新能源输出功率中不同频段的波动成分进行补偿，以达到平滑其输出的目的。
具体请参照图1所示，本发明实施例一提供一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法，包括：
步骤S1，并网运行时，三联供系统和光伏系统采用恒功率控制模式，根据大电网电压频率调整燃机逆变器和光伏逆变器参数，补偿大电网的无功电压；若电网出现波动，则进入步骤S2；
步骤S2，判断净负荷P是否大于零，净负荷P指光伏与负荷出力的差额。如果净负荷P小于零，则进入步骤S3，如果净负荷P大于零则进入步骤S4；
步骤S3，当净负荷P小于零时，对储能电池进行充电控制，平抑电网功率波动；
步骤S4，如果净负荷大于零，则判断电网是否处于高频波动，如果为高频波动则进入步骤S5，如果为低频波动则进入步骤S6；
步骤S5，由储能电池进行放电控制，补充净负荷P的波动差额；
步骤S6，当由负荷增减原因出现较大的功率波动时，储能电池由于容量限制，不能长期处于放电状态，此时启动燃机，并根据净负荷调整燃机出力来平抑电网功率波动。
对于上述步骤S5在高频波动情形下，由储能电池进行放电控制来抑制波动的原理及过程，以及上述步骤S6在低频波动情形下，由燃机出力来抑制波动的原理及过程，请参照图2所示。
步骤S5中，储能电池的放电控制具体是：光伏发电系统输出功率Ppv(S)通过滤波时间常数为Tbat的滤波器获得联络线功率一次目标值，此联络线功率一次目标值即为高频波动范畴，需由储能电池放电进行平滑。联络线功率一次目标值是指只经储能电池补偿后的联络线功率理想值。将此联络线功率一次目标值与滤波之前的光伏发电系统输出功率Ppv(S)相减，从而得到储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)，储能电池以该储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)放电，补充了净负荷P的波动差额，则抵消掉光伏高频波动对电网的影响。
步骤S6中，燃机出力控制具体是：光伏输出功率值Ppv(S)与储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)相加后，得到联络线功率中间值，此功率中间值通过滤波时间常数为Tmt的滤波器得到联络线功率二次目标值，此联络线功率二次目标值即为低频波动范畴，需启动燃机进行平滑。联络线功率二次目标值是指经储能电池和燃机补偿后的联络线功率理想值。将此联络线功率二次目标值与滤波之前的联络线功率中间值相减，得到燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)，燃机以该燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)，同样补充了净负荷P的波动差额，则抵消掉光伏低频波动对电网的影响。图2中Tmt取值要大于Tbat。
图2中Pbat_ref(S)若为负，则表示储能电池充电，Pmt_ref(S)若为负，则燃机不开启。
相应于本发明实施例一的新能源并网联络线功率的平滑控制方法，本发明实施例二提供一种新能源并网联络线功率的平滑控制装置，如图3所示，包括：
第一判断单元1，用于在电网波动时判断净负荷P是否大于零，净负荷P指光伏与负荷出力的差额；
第二判断单元2，用于当第一判断单元1判断净负荷P大于零时，进一步判断电网是否处于高频波动；
充放电控制单元3，用于当第一判断单元1判断净负荷P小于零时对储能电池进行充电控制，或者当第一判断单元1判断净负荷P大于零、第二判断单元2判断电网处于高频波动时对储能电池进行放电控制，以平抑电网功率波动；
燃机出力控制单元4，用于当第二判断单元2判断电网处于低频波动时，启动燃机，并根据净负荷调整燃机出力来平抑电网功率波动。
再请参照图4所示，充放电控制单元3进一步包括：
第一滤波单元31，用于以滤波时间常数Tbat对光伏发电系统输出功率Ppv(S)进行滤波，得到联络线功率一次目标值；
第一减法器32，用于将联络线功率一次目标值与滤波之前的光伏发电系统输出功率Ppv(S)相减，得到储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)；以及
放电控制单元33，用于控制储能电池以储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)放电。
其中，联络线功率一次目标值是指只经储能电池补偿后的联络线功率理想值，为高频波动范畴。
再请参照图5所示，燃机出力控制单元4进一步包括：
第一加法器41，用于将光伏输出功率值Ppv(S)与储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)相加，得到联络线功率中间值；
第二滤波单元42，用于将所述功率中间值以滤波时间常数Tmt进行滤波，得到联络线功率二次目标值；
第二减法器43，用于将联络线功率二次目标值与滤波之前的联络线功率中间值相减，得到燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)；以及
输出控制单元44，用于控制燃机以燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)输出。
其中，联络线功率二次目标值是指经储能电池和燃机补偿后的联络线功率理想值，为低频波动范畴。
通过上述描述可以得知，本发明具有如下有益效果：在电网出现波动时对波动频段进行判断，利用储能电池与燃机之间的协调配合，对新能源输出功率中不同频段的波动成分进行补偿，充分利用了已有新能源形式，避免投入更多设备，提高能源的利用率，在满足用户供电需求同时减少大电网的再建设；包含光储系统的冷/热/电联供系统结构简单，易实现；并且运行模式多样，能对电能质量起到综合治理效果，尤其对于偏远地区的电能质量改善更为明显。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种新能源并网联络线功率的平滑控制方法，包括：
步骤S1，并网运行时，三联供系统和光伏系统采用恒功率控制模式，根据大电网电压频率调整燃机逆变器和光伏逆变器参数，补偿大电网的无功电压；若电网出现波动，则进入步骤S2；
步骤S2，判断静负荷P是否大于零，净负荷P指光伏与负荷出力的差额，如果净负荷P小于零，则进入步骤S3，如果净负荷P大于零则进入步骤S4；
步骤S3，对储能电池进行充电控制，平抑电网功率波动；
步骤S4，判断电网是否处于高频波动，如果为高频波动则进入步骤S5，如果为低频波动则进入步骤S6；
步骤S5，由储能电池进行放电控制，补充净负荷P的波动差额；
步骤S6，启动燃机，并根据净负荷调整燃机出力来平抑波动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
光伏发电系统输出功率Ppv(S)通过滤波时间常数为Tbat的滤波器获得联络线功率一次目标值；
将所述联络线功率一次目标值与滤波之前的光伏发电系统输出功率Ppv(S)相减，得到储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)；以及
储能电池以所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)放电。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
所述光伏输出功率值Ppv(S)与所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)相加后，得到联络线功率中间值，所述功率中间值通过滤波时间常数为Tmt的滤波器得到联络线功率二次目标值；
将所述联络线功率二次目标值与所述滤波之前的联络线功率中间值相减，得到燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)；以及
燃机以所述燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)输出。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述联络线功率一次目标值是指只经储能电池补偿后的联络线功率理想值，所述联络线功率二次目标值是指经储能电池和燃机补偿后的联络线功率理想值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述滤波常数Tmt取值大于Tbat。
6.一种新能源并网联络线功率的平滑控制装置，其特征在于，包括：
第一判断单元，用于在电网波动时判断净负荷是否大于零；
第二判断单元，用于当所述第一判断单元判断所述净负荷大于零时，进一步判断电网是否处于高频波动；
充放电控制单元，用于当所述第一判断单元判断所述净负荷小于零时对储能电池进行充电控制，或者当所述第一判断单元判断所述净负荷大于零、所述第二判断单元判断电网处于高频波动时对储能电池进行放电控制，以平抑电网功率波动；以及
燃机出力控制单元，用于当所述第二判断单元判断电网处于低频波动时，启动燃机，并根据净负荷调整燃机出力来平抑电网功率波动。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述充放电控制单元进一步包括：
第一滤波单元，用于以滤波时间常数Tbat对光伏发电系统输出功率Ppv(S)进行滤波，得到联络线功率一次目标值；
第一减法器，用于将所述联络线功率一次目标值与所述滤波之前的光伏发电系统输出功率Ppv(S)相减，得到储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)；以及
放电控制单元，用于控制储能电池以所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)放电。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述燃机出力控制单元进一步包括：
第一加法器，用于将所述光伏输出功率值Ppv(S)与所述储能电池输出功率参考值Pbat_ref(S)相加，得到联络线功率中间值；
第二滤波单元，用于将所述功率中间值以滤波时间常数Tmt进行滤波，得到联络线功率二次目标值；
第二减法器，用于将所述联络线功率二次目标值与滤波之前的所述联络线功率中间值相减，得到燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)；以及
输出控制单元，用于控制燃机以所述燃机输出功率参考值Pmt_ref(S)输出。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述联络线功率一次目标值是指只经储能电池补偿后的联络线功率理想值，所述联络线功率二次目标值是指经储能电池和燃机补偿后的联络线功率理想值。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述滤波常数Tmt取值大于Tbat。
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