CN104410091A - 基于变流器控制的风储能量管理系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于变流器控制的风储能量管理系统，包含风电机组、风电系统交流母线、风电系统变压器、电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器，以及交流母线。所述的风电机组连接到风电系统交流母线，风电系统交流母线通过风电系统变压器连接到交流母线。所述的电池组通过储能DC/DC变流器连接到储能系统直流母线，储能系统直流母线通过储能DC/AC变流器、储能系统变压器连接到交流母线；所述的交流母线通过并网开关连接到电网。风储能量管理系统控制方法包含风储能量管理方法和储能系统内部能量均衡方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于变流器控制的风储能量管理系统及其控制方法。
背景技术
国家大力推广贯彻节能减排，倡导可再生能源发电。以风力发电为代表的新能源正逐步成为我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、保护生态环境、促进经济社会发展等方面发挥重要作用。但风电的随机性、波动性和间歇性使其难以有效预测、调度，大大影响了其并网电量。风储联合发电方式能够综合匹配利用风能，并通过储能装置的强大控制功能改善联合电站的发电特性并存储限电时段多余的风电机组电量，减少风电场弃风。
发明内容
本发明的目的是克服现有能量管理系统不能充分利用储能系统减少风电场弃风、缺乏储能系统内部能量均衡策略等缺点，提出一种具有新的拓扑结构的基于变流器控制的风储能量管理系统。
本发明一种基于变流器控制的风储能量管理系统，包含风电机组、风电系统交流母线、风电系统变压器、电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器，以及交流母线。所述的电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器组成储能系统。所述的风电机组连接到风电系统交流母线，风电系统交流母线通过风电系统变压器连接到交流母线。所述的电池组通过储能DC/DC变流器连接到储能系统直流母线，储能系统直流母线通过储能DC/AC变流器、储能系统变压器连接到交流母线；所述的交流母线通过并网开关连接到电网。本发明基于变流器控制的风储能量管理系统，其特征在于所述的储能系统通过220V交流母线充电，并可将电能回馈到220V交流母线和48V直流母线。
本发明风储能量管理系统的控制策略包含风储能量管理策略和储能系统内部能量均衡策略。
所述的风储能量管理策略包含以下步骤：
I、将风电机组设定为额定功率模式；
II、实时监测风电机组输出功率是否与发电计划相同，若与发电计划相同则结束控制，若与发电计划不相同则进入步骤III；
III、判断是否需要增大风电机组和储能系统的整体功率输出，若需增大风电机组和储能系统整体的功率输出则进入步骤IV，若需减少风电机组和储能系统的整体功率输出则进入步骤V；
IV、判断风电机组是否为额定功率模式，若风电机组不是额定功率模式，则调整为额定功率模式进入步骤II，若风电机组是额定模式，则进入步骤VI；
V、判断储能系统电池荷电状态SOC是否小于SOC上限，若储能系统SOC小于SOC上限，则控制储能DC/AC变流器充电进入步骤II，若储能系统SOC不小于SOC上限，则进入步骤VII；
VI、判断储能系统SOC是否大于SOC下限，若储能系统SOC大于SOC下限，则控制储能DC/AC变流器放电，进入步骤II，若储能系统SOC不大于SOC下限，控制储能系统进入热备用状态，结束控制；
VII、判断风电机组是否为额定功率模式，若风电机组是额定功率模式，则控制风电机组变浆距调节，减少风电机组功率输出，进入步骤II，若风电机组处于额定功率模式，则切除部分风电机组，结束控制。
所述的储能系统内部能量均衡策略包含以下步骤：
I、计算储能系统电池荷电状态SOC的参考值SOCref；
II、判断储能系统的第n号电池组的SOCn是否与储能系统的电池荷电状态SOC的参考值SOCref相等，若SOCn≠SOCref则进入步骤III，若SOCn＝SOCref则结束控制；
III、判断储能系统的第n号电池组的SOCn是否大于储能系统的电池荷电状态SOC的参考值SOCref，若储能系统的第n号电池组的SOCn大于储能系统的电池荷电状态SOC的参考值SOCref，则进入步骤IV，若储能系统的第n号电池组的SOCn不大于储能系统的电池荷电状态SOC的参考值SOCref，则进入步骤V；
IV、判断储能系统是否为放电状态，若储能系统为放电状态，则控制其第n号储能DC/DC变流器放电进入步骤II，若储能系统不是处于放电状态，则控制其第n号电池组进入热备用状态，进入步骤II；
V、判断储能系统是否为充电状态，若储能系统为充电状态，则控制第n号储能DC/DC变流器充电，进入步骤II，若储能系统不是处于充电状态，则控制其第n号电池组进入热备用状态，进入步骤II。
附图说明
图1本发明实施例基于变流器控制的风储能量管理系统拓扑结构；
图2本发明实施例基于变流器控制的风储能量管理系统风储能量管理策略；
图3本发明实施例基于变流器控制的风储能量管理系统储能系统内部能量均衡策略。
具体实施方式
以下结合图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明基于变流器控制的风储能量管理系统拓扑结构。基于变流器控制的风储能量管理系统包含风电机组、风电系统交流母线、风电系统变压器、电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器，以及交流母线。所述的电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器组成储能系统。所述的风电机组连接到风电系统交流母线，风电系统交流母线通过风电系统变压器连接到交流母线。所述的电池组通过储能DC/DC变流器连接到储能系统直流母线，储能系统直流母线通过储能DC/AC变流器、储能系统变压器连接到交流母线；所述的交流母线通过并网开关连接到电网。
本发明风储能量管理系统的控制策略包含风储能量管理策略和储能系统内部能量均衡策略。
图2为基于变流器控制的风储能量管理系统风储能量管理策略。所述的风储能量管理策略包含以下步骤：
I、将风电机组设定为额定功率模式；
II、实时监测风电机组输出功率是否与发电计划相同，若与发电计划相同则结束控制，若与发电计划不相同则进入步骤III；
III、判断是否需要增大风电机组和储能系统的整体功率输出，若需增大风电机组和储能系统的整体功率输出则进入步骤IV，若需减少风电机组和储能系统的整体功率输出则进入步骤V；
IV、判断风电机组是否为额定功率模式，若风电机组不是额定功率模式，则调整为额定功率模式，进入步骤II，若风电机组是额定模式，则进入步骤VI；
V、判断储能系统电池荷电状态SOC是否小于SOC上限，若储能系统电池荷电状态SOC小于SOC上限，则控制储能DC/AC变流器充电，进入步骤II，若储能系统电池荷电状态SOC不小于SOC上限，则进入步骤VII；
VI、判断储能系统电池荷电状态SOC是否大于SOC下限，若储能系统电池荷电状态SOC大于SOC下限，则控制储能DC/AC变流器放电，进入步骤II，若储能系统电池荷电状态SOC不大于SOC下限，控制储能系统进入热备用状态，结束控制；
VII、判断风电机组是否为额定功率模式，若风电机组是额定功率模式，则控制风电机组变浆距调节，减少风电机组功率输出，进入步骤II，若风电机组不是处于额定功率模式，则切除部分风电机组，结束控制。
图3为基于变流器控制的风储能量管理系统储能系统内部能量均衡策略。储能系统内部能量均衡策略包含以下步骤：
I、计算储能系统荷电状态SOC的参考值SOCref；
II、判断储能系统的第n号电池组的荷电状态SOCn是否与储能系统荷电状态SOC参考值SOCref相等，若SOCn≠SOCref则进入步骤III，若SOCn＝SOCref则结束控制；
III、判断储能系统的第n号电池组的荷电状态SOCn是否大储能系统荷电状态SOC的参考值于SOCref，若SOCn大于SOCref则进入步骤IV，若SOCn不大于SOCref则进入步骤V；
IV、判断储能系统是否为放电状态，若储能系统为放电状态，则控制其第n号储能DC/DC变流器放电进入步骤II，若储能系统不是处于放电状态，则控制其第n号电池组进入热备用状态，进入步骤II；
V、判断储能系统是否为充电状态，若储能系统为充电状态，则控制第n号储能DC/DC变流器充电，进入步骤II，若储能系统不是处于充电状态，则控制第n号电池组进入热备用状态进入步骤II。
Claims (4)
1.一种基于变流器控制的风储能量管理系统，其特征在于：所述的风储能量管理系统包含风电机组、风电系统交流母线、风电系统变压器、电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器，以及交流母线；所述的电池组、储能DC/DC变流器、储能系统直流母线、储能DC/AC变流器、储能系统变压器组成储能系统；所述的风电机组连接到风电系统交流母线，风电系统交流母线通过风电系统变压器连接到交流母线；所述的电池组通过储能DC/DC变流器连接到储能系统直流母线，储能系统直流母线通过储能DC/AC变流器和储能系统变压器连接到交流母线；所述的交流母线通过并网开关连接到电网。
2.权利要求1所述的基于变流器控制的风储能量管理系统的控制方法，其特征在于：所述的风储能量管理系统控制方法包含风储能量管理策略和储能系统内部能量均衡策略。
3.根据权利要求2所述的基于变流器控制的风储能量管理系统的控制方法，其特征在于：所述的风储能量管理系统的管理策略步骤如下：
I、将风电机组设定为额定功率模式；
II、实时监测风电机组的输出功率是否与发电计划相同，若与发电计划相同则结束控制，若与发电计划不相同则进入步骤III；
III、判断是否需要增大风电机组和储能系统的整体功率输出，若需增大风电机组和储能系统的整体功率输出，则进入步骤IV，若需减少风电机组和储能系统的整体功率输出，则进入步骤V；
IV、判断风电机组是否处于额定功率模式，若风电机组不是处于额定功率模式，则调整为额定功率模式，进入步骤II，若风电机组处于额定模式，则进入步骤VI；
V、判断储能系统的电池荷电状态SOC是否小于SOC上限，若储能系统的电池荷电状态SOC小于SOC上限，则控制储能DC/AC变流器充电，进入步骤II，若储能系统的电池荷电状态SOC不小于SOC上限，则进入步骤VII；
VI、判断储能系统的电池荷电状态SOC是否大于SOC下限，若储能系统的电池荷电状态SOC大于SOC下限，则控制储能DC/AC变流器放电，进入步骤II，若储能系统的电池荷电状态SOC不大于SOC下限，控制储能系统进入热备用状态，结束控制；
VII、判断风电机组是否为额定功率模式，若风电机组处于额定功率模式则控制风电机组变浆距调节，减少风电机组的功率输出，进入步骤II，若风电机组不是处于额定功率模式，则切除部分风电机组，结束控制。
4.根据权利要求2所述的基于变流器控制的风储能量管理系统的控制方法，其特征在于：所述的储能系统内部能量均衡策略步骤如下：
I、计算储能系统电池荷电状态SOC的参考值SOCref；
II、判断储能系统的第n号电池组的SOCn是否与储能系统电池荷电状态SOC的参考值SOCref相等，若SOCn≠SOCref则进入步骤III，若SOCn＝SOCref则结束控制；
III、判断储能系统的第n号电池组的SOCn是否大于储能系统的电池荷电状态SOC的参考值SOCref，若SOCn大于SOCref则进入步骤IV，若SOCn不大于SOCref则进入步骤V；
IV、判断储能系统是否为放电状态，若储能系统为放电状态，则控制其第n号储能DC/DC变流器放电进入步骤II，若储能系统不是处于放电状态，则控制第n号电池组进入热备用状态，
进入步骤II；
V、判断储能系统是否为充电状态，若储能系统为充电状态，则控制第n号储能DC/DC变流器充电进入步骤II，若储能系统不是处于充电状态，则控其制第n号电池组进入热备用状态进入步骤II。
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