CN104600752B - 一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源电力技术领域，具体涉及一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，包括：波动性新能源发电装置A、波动性新能源发电装置B、蓄电池管理系统、直流调配装置、发电评估监测器、发电功率跟踪与调控器、组串式新能源并网逆变器、双向储能逆变器、新能源发电并网逆变器、能量管控系统、多组蓄电池组、储能子系统、储能并网功率调控器、环境监测系统、变压器、通信网络、电网；能够有效解决平抑新能源电力并网的波动并实现新能源发电系统的黑启动和自主受控供电难题，同时实现多组蓄电池组受控进行充放电，确保蓄电池安全、健康运行，延长了系统寿命。

Description

一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统
技术领域
本发明属于新能源电力技术领域，具体涉及一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统。
背景技术
光电、风电以及潮汐发电等新能源电力通过近些年的发展，正逐渐从过去的小规模离网系统，向分布式并网和大规模并网发电方向发展。基于储能互补的并网发电技术得到了广泛研究。
但是，由于光电、风电以及潮汐发电等新能源电力受到变化无常的气候影响，使得光电、风电以及潮汐发电等新能源电力发电站输出的功率并不稳定，导致供电波动。当发电功率达到一定规模和比例时，功率波动会给电网运行带来危害，而且当前现有技术方式主要采用新能源发电系统与储能系统分别接入电网，当新能源发电产生波动变化时，储能系统需要由监测控制系统监测到发电变化至分析并实施调控，以及由储能系统执行功率调控补偿指令及完成储能补偿功率的过程需要一定的时间，往往因为补偿时间超过平抑波动需要的时间而达不到平抑波动的技术效果；还有一种现有技术方案就是将新能源发电通过直流母线直接与储能系统连接再经过逆变器转换为交流电并入电网，由于储能系统直接与波动的新能源电力并接，储能系统随着新能源电力的波动变化进行充放电，使得储能系统的蓄电池处于不受控运行状态，严重影响了蓄电池健康和安全；另外，当电网故障断开时，光电、风电以及潮汐发电等新能源电力并网系统将停止发电，降低了系统效率，增加了新能源发电供电的不稳定风险。
业界未来解决上述问题的技术方向之一，就是研究和采用基于蓄电池储能的新能源电力并网发电功率平抑控制技术，以解决光电、风电以及潮汐发电 等新能源电力受到变化无常的气候影响，产生光电波动和电网故障是不能自主受控供电的难题；为此本发明提出了一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，能够有效解决平抑新能源电力并网的波动并实现新能源发电系统的黑启动和自主受控供电难题。
发明内容
本发明技术方案是提出一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，包括：波动性新能源发电装置A、波动性新能源发电装置B、蓄电池管理系统、直流调配装置、发电评估监测器、发电功率跟踪与调控器、组串式新能源并网逆变器、双向储能逆变器、新能源发电并网逆变器、能量管控系统、多组蓄电池组、储能子系统、储能并网功率调控器、环境监测系统、A变压器、B变压器、C变压器、D变压器、通信网络、电网，并且波动性新能源发电装置A连接新能源发电并网逆变器，由新能源发电并网逆变器通过A变压器接入电网，构成新能源发电并网路径；
波动性新能源发电装置B通过直流调配装置连接组串式新能源并网逆变器，由组串式新能源并网逆变器通过B变压器接入电网，构成新能源发电直流调配及并网路径；
波动性新能源发电装置B通过直流调配装置连接双向储能逆变器，由双向储能逆变器通过C变压器接入电网，构成电站系统黑启动电力路径；
多组蓄电池组连接蓄电池管理系统同时通过直流调配装置连接双向储能逆变器，由双向储能逆变器通过C变压器接入电网，构成多组蓄电池组受控充放电路径；
多组蓄电池组连接蓄电池管理系统同时通过直流调配装置连接组串式新能源并网逆变器，由组串式新能源并网逆变器通过B变压器接入电网，构成蓄 电池与新能源电力互补供电路径；
储能子系统连接储能并网功率调控器同时通过D变压器接入电网，构成储能电力储与供的双向受控电力路径；
发电评估监测器连接环境监测系统同时通过发电功率跟踪与调控器分别连接组串式新能源并网逆变器和新能源发电并网逆变器，构成发电预测评估及功率跟踪与调控路径；
能量管控系统通过通信网络分别连接波动性新能源发电装置A、波动性新能源发电装置B、蓄电池管理系统、直流调配装置、发电评估监测器、发电功率跟踪与调控器、组串式新能源并网逆变器、双向储能逆变器、新能源发电并网逆变器、储能子系统、储能并网功率调控器及环境监测系统，构成电站发电并网的能量管理控制通信路径；
其特征是：
基于储能互补平滑并网的新能源电站系统互补调控需满足，
Wc/Tp≥St，即Wc≥St*Tp
其中，Wc为储能部分的有效可调控功率；Tp为监测到发电功率波动变化至完成功率补偿需要的时间；St为发电功率波动的速度，即每秒波动功率变化量值；
基于储能互补平滑并网的新能源电站系统互补调控策略为：
判别Ct≥St，是则进行交流调控；
否则进行直流调配；
其中，Ct为储能子系统进行功率补偿时的调控速度，即每秒补偿的功率量值。
本发明一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统通过直流调配装置 有效实现了快速平抑波动同时通过储能并网功率调控器进行二次平抑补偿，使波动的新能源供电实现稳定供电；同时实现多组蓄电池组受控进行充放电，确保蓄电池安全、健康运行，延长了系统寿命。
本发明一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，通过发电评估监测器和发电功率跟踪与调控器在实现高效发电供电的同时，还可以与电网调度互动实现受控计划并网供电，为新能源电力并网提供了友好的接入界面。
本发明一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，新能源发电系统通过直流调配装置调配并经双向储能逆变器为电网供电，为解决新能源发电系统的黑启动和自主受控供电难题提供了有效技术手段和技术效果。
附图说明
图1是一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统构成原理示意图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
附图1给出了一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统构成原理示意图。由图所示，本发明提出的一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，包括：波动性新能源发电装置A(1A)、波动性新能源发电装置B(1B)、蓄电池管理系统(2)、直流调配装置(3)、发电评估监测器(4)、发电功率跟踪与调控器(5)、组串式新能源并网逆变器(6)、双向储能逆变器(7)、新能源发电并网逆变器(8)、能量管控系统(9)、多组蓄电池组(10)、储能子系统(11)、储能并网功率调控器(12)、环境监测系统(13)、A变压器(14A)、B变压器(14B)、C变压器(14C)、D变压器(14D)、通信网络(15)、电网(16)，并且波动性新能源发电装置A(1A)连接新能源发电并网逆变器(8)，由新能源发电并网逆变 器(8)通A过变压器(14A)接入电网(16)，构成新能源发电并网路径；
波动性新能源发电装置B(1B)通过直流调配装置(3)连接组串式新能源并网逆变器(6)，由组串式新能源并网逆变器(6)通过B变压器(14B)接入电网(16)，构成新能源发电直流调配及并网路径；
波动性新能源发电装置B(1B)通过直流调配装置(3)连接双向储能逆变器(7)，由双向储能逆变器(7)通过C变压器(14C)接入电网(16)，构成电站系统黑启动电力路径；
多组蓄电池组(10)连接蓄电池管理系统(2)同时通过直流调配装置(3)连接双向储能逆变器(7)，由双向储能逆变器(7)通过C变压器(14C)接入电网(16)，构成多组蓄电池组受控充放电路径；
多组蓄电池组(10)连接蓄电池管理系统(2)同时通过直流调配装置(3)连接组串式新能源并网逆变器(6)，由组串式新能源并网逆变器(6)通过B变压器(14B)接入电网(16)，构成蓄电池与新能源电力互补供电路径；
储能子系统(11)连接储能并网功率调控器(12)同时通过D变压器(14D)接入电网(16)，构成储能电力储与供的双向受控电力路径；
发电评估监测器(4)连接环境监测系统(13)同时通过发电功率跟踪与调控器(5)分别连接组串式新能源并网逆变器(6)和新能源发电并网逆变器(8)，构成发电预测评估及功率跟踪与调控路径；
能量管控系统(9)通过通信网络(15)分别连接波动性新能源发电装置A(1A)、波动性新能源发电装置B(1B)、蓄电池管理系统(2)、直流调配装置(3)、发电评估监测器(4)、发电功率跟踪与调控器(5)、组串式新能源并网逆变器(6)、双向储能逆变器(7)、新能源发电并网逆变器(8)、储能子系统(11)、储能并网功率调控器(12)及环境监测系统(13)，构成电站发电并 网的能量管理控制通信路径；
其特征是：
基于储能互补平滑并网的新能源电站系统互补调控需满足，
Wc/Tp≥St，即Wc≥St*Tp
其中，Wc为储能部分的有效可调控功率；Tp为监测到发电功率波动变化至完成功率补偿需要的时间；St为发电功率波动的速度，即每秒波动功率变化量值；
基于储能互补平滑并网的新能源电站系统互补调控策略为：
判别Ct≥St，是则进行交流调控；
否则进行直流调配；
其中，Ct为储能子系统进行功率补偿时的调控速度，即每秒补偿的功率量值。

Claims (1)

1.一种基于储能互补平滑并网的新能源电站系统，包括：波动性新能源发电装置A(1A)、波动性新能源发电装置B(1B)、蓄电池管理系统(2)、直流调配装置(3)、发电评估监测器(4)、发电功率跟踪与调控器(5)、组串式新能源并网逆变器(6)、双向储能逆变器(7)、新能源发电并网逆变器(8)、能量管控系统(9)、多组蓄电池组(10)、储能子系统(11)、储能并网功率调控器(12)、环境监测系统(13)、A变压器(14A)、B变压器(14B)、C变压器(14C)、D变压器(14D)、通信网络(15)、电网(16)，并且波动性新能源发电装置A(1A)连接新能源发电并网逆变器(8)，由新能源发电并网逆变器(8)通过A变压器(14A)接入电网(16)，构成新能源发电并网路径；
波动性新能源发电装置B(1B)通过直流调配装置(3)连接组串式新能源并网逆变器(6)，由组串式新能源并网逆变器(6)通过B变压器(14B)接入电网(16)，构成新能源发电直流调配及并网路径；
波动性新能源发电装置B(1B)通过直流调配装置(3)连接双向储能逆变器(7)，由双向储能逆变器(7)通过C变压器(14C)接入电网(16)，构成电站系统黑启动电力路径；
多组蓄电池组(10)连接蓄电池管理系统(2)同时通过直流调配装置(3)连接双向储能逆变器(7)，由双向储能逆变器(7)通过C变压器(14C)接入电网(16)，构成多组蓄电池组受控充放电路径；
多组蓄电池组(10)连接蓄电池管理系统(2)同时通过直流调配装置(3)连接组串式新能源并网逆变器(6)，由组串式新能源并网逆变器(6)通过B变压器(14B)接入电网(16)，构成蓄电池与新能源电力互补供电路径；
储能子系统(11)连接储能并网功率调控器(12)同时通过D变压器(14D)接入电网(16)，构成储能电力储与供的双向受控电力路径；
发电评估监测器(4)连接环境监测系统(13)同时通过发电功率跟踪与调控器(5)分别连接组串式新能源并网逆变器(6)和新能源发电并网逆变器(8)，构成发电预测评估及功率跟踪与调控路径；
能量管控系统(9)通过通信网络(15)分别连接波动性新能源发电装置A(1A)、波动性新能源发电装置B(1B)、蓄电池管理系统(2)、直流调配装置(3)、发电评估监测器(4)、发电功率跟踪与调控器(5)、组串式新能源并网逆变器(6)、双向储能逆变器(7)、新能源发电并网逆变器(8)、储能子系统(11)、储能并网功率调控器(12)及环境监测系统(13)，构成电站发电并网的能量管理控制通信路径；
其特征是：基于储能互补平滑并网的新能源电站系统互补调控需满足，
Wc/Tp≥St，即Wc≥St*Tp
其中，Wc为储能部分的有效可调控功率；Tp为监测到发电功率波动变化至完成功率补偿需要的时间；St为发电功率波动的速度，即每秒波动功率变化量值；
基于储能互补平滑并网的新能源电站系统互补调控策略为：
判别Ct≥St，是则进行交流调控；
否则进行直流调配；
其中，Ct为储能子系统进行功率补偿时的调控速度，即每秒补偿的功率量值。
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