CN106532750B - 一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法，包括用于调节波动周期长、调节容量大的长时间波动的能量型储能系统，用于调节波动频率高、波动幅度大的短期波动的功率型储能系统，及作出协调混合储能系统出力控制策略的协调控制器。本发明通过协调控制器实现能量型储能系统和功率型储能系统的有效集成，根据对新源出力功率波动数据变化率的分析，安排混合储能系统的出力，能够较好地平滑新能源出力的波动，降低新能源出力峰谷差，改善新能源接入对电网造成的不利影响。

Description

一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法

技术领域

本发明属于新能源发电并网与控制领域，用于解决电网对新能源接入消纳问题。

背景技术

进入21世纪，随着能源、环境、气候变化问题的日益突出，能源安全和环境保护是全球关注的焦点问题。发展新能源，推进能源战略转型，成为世界能源发展的新趋势。目前主要利用风能、太阳能发电，以风力发电和光伏发电为主的新能源和可再生能源行业增长速度快，技术成熟，具有模块化开发条件和巨大的市场化背景。

目前，我国风电发展整体呈现大规模开发、远距离传输、高电压等级集中接入为主，分散接入、就地消纳为辅的特点。我国光伏发电接入电网呈现出大规模集中接入与分布式接入并举的特点。在国家政策的大力支持下，接入电网的风电和光伏容量迅速增加，在解决电力需求，改善能源结构，减少污染排放方面，起到了不可忽视的作用。

但是，以风力发电和光伏发电为主的新能源不足之处也较为明显，新能源发电受环境温度、天气条件影响较大，出力具有随机性、波动性和间歇性等特点，从电网角度而言，其不可控性较大，调峰能力差，其接入电网会影响电力系统的安全稳定运行。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法，该方法对新能源出力功率数据进行提取分析，针对短时波动幅度大的波动，采用功率型储能系统进行调节；针对长时间波动幅度小的波动，采用能量型储能系统进行调节；能够较好的结合不同储能系统的快速调节能力，平抑新能源出力的波动性、间歇性和随机性，减少新能源出力对电网稳定的影响，提高电力系统对新能源的接纳能力。

为了实现上述目的，本发明包括按顺序进行的下列步骤：

步骤一，计量单元采集新能源侧出力功率数据，并通过通信通道传递给协调控制器；

步骤二，协调控制器接收新能源出力功率数据，并对其进行纠错和滤波；

步骤三，协调控制器对处理后的新能源出力功率数据进行求导，得到新能源出力功率变化率；

步骤四，协调控制器根据新能源出力功率变化率范围，选择协调控制模式，包括“功率型储能出力”、“功率型储能+能量型储能出力”、“能量型储能出力”、“储能系统不出力”，协调控制混合储能系统的出力。

步骤二中，对所接收的新能源出力功率数据进行纠错处理时，主要采用以下判断条件：

式中，为当前接收的新能源出力功率采样值，上一时刻接收的新能源出力功率采样值，为新能源额定出力。

当协调控制器接收到的新能源出力功率数据满足上式条件中一项或多项时，则判断该数据错误，启动数据纠错流程，令。

对所接收的新能源出力功率数据进行滤波时，采用一阶滤波算法，滤波器设计如下式所示：

式中，为滤波时间常数。

步骤四中，根据出力功率变化率对控制模式进行划分，依据如下：

式中，为当前时刻新能源出力功率变化率，、、、为功率变化率设定值，可根据现场需要进行调整。

当时，协调控制器协调能量型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为能量型储能系统出力指令值，为能量型储能最大可充电功率，为能量型储能最大可放电功率。

当时，协调控制器协调功率型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为功率型储能系统出力指令值，为功率型储能最大可充电功率，为功率型储能最大可放电功率。

当时，协调控制器协调能量型储能系统+功率型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为误差比例系数，为能量型储能系统出力指令值，为能量型储能最大可充电功率，为能量型储能最大可放电功率，为功率型储能系统出力指令值，为功率型储能最大可充电功率，为功率型储能最大可放电功率。

附图说明

图1为本发明所提出的一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制示意图；

图2为本发明所采用的协调控制器中的混合储能系统协调控制算法流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明是在新能源接入容量、位置已经确定的情况下，进行混合储能系统的协调控制。

本发明提供的一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法，包括按顺序进行的下列步骤：

步骤一，根据新能源接入容量、位置，确定功率型和能量型储能系统的容量和接入位置。

步骤二，与计量单元进行通信量对接，实现协调控制器对新能源出力功率数据的监控；

步骤三，协调控制器接收新能源出力功率数据后，进入纠错和滤波处理流程；

步骤四，协调控制器对处理后的新能源出力功率数据进行求导，得到新能源出力功率变化率；

步骤五，协调控制器根据新能源出力功率变化率范围，选择协调控制模式，包括“功率型储能出力”、“功率型储能+能量型储能出力”、“能量型储能出力”、“储能系统不出力”，协调控制混合储能系统的出力。

其中，步骤一中本案例中可取功率型储能容量为新能源出力波动5%的情况下持续15s出力，类型在超级电容、飞轮储能中选取；能量型储能系统容量则可视工程预算而定，类型在电池储能、压缩空气储能系统中选取。两种类型的储能系统接入新能源侧，平滑新能源出力后送至电网侧。

其中，步骤三中对所接收的新能源出力功率数据进行纠错处理时，主要采用以下判断条件：

式中，为当前接收的新能源出力功率采样值，上一时刻接收的新能源出力功率采样值，为新能源额定出力。

当协调控制器接收到的新能源出力功率数据满足上式条件中一项或多项时，则判断该数据错误，启动数据纠错流程，令。

对所接收的新能源出力功率数据进行滤波时，采用一阶滤波算法，滤波器设计如下式所示：

式中，为滤波时间常数，可根据现场需要进行调整。

其中，步骤五中根据出力功率变化率对控制模式进行划分，依据如下：

式中，为当前时刻新能源出力功率变化率，、、、为功率变化率设定值，可根据现场需要进行调整。

当时，协调控制器协调能量型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为能量型储能系统出力指令值，为能量型储能最大可充电功率，为能量型储能最大可放电功率。

当时，协调控制器协调功率型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为能量型储能系统出力指令值，为功率型储能最大可充电功率，为功率型储能最大可放电功率。

当时，协调控制器协调能量型储能系统+功率型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为误差比例系数，可根据现场情况进行调整，为能量型储能系统出力指令值，为能量型储能最大可充电功率，为能量型储能最大可放电功率，为功率型储能系统出力指令值，为功率型储能最大可充电功率，为功率型储能最大可放电功率。

通过以上方案的实施，能够较好地平滑新能源出力的波动，降低新能源出力峰谷差，改善新能源接入对电网造成的不利影响。

Claims (3)

1.一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法，包括以下步骤：

步骤一，计量单元采集新能源侧出力功率数据，并通过通信通道传递给协调控制器；

步骤二，协调控制器接收新能源出力功率数据，并对其进行纠错和滤波；

步骤三，协调控制器对处理后的新能源出力功率数据进行求导，得到新能源出力功率变化率；

步骤四，协调控制器根据新能源出力功率变化率范围，选择协调控制模式，包括“功率型储能出力”、“功率型储能+能量型储能出力”、“能量型储能出力”、“储能系统不出力”，协调控制混合储能系统的出力；

所述的步骤二中，对所接收的新能源出力功率数据进行纠错处理时，主要采用以下判断条件：

式中，为当前接收的新能源出力功率采样值，上一时刻接收的新能源出力功率采样值，为新能源额定出力；

当协调控制器接收到的新能源出力功率数据满足上式条件中一项或多项时，则判断该数据错误，启动数据纠错流程，令；

所述的步骤二中，对所接收的新能源出力功率数据进行滤波时，采用一阶滤波算法，滤波器设计如下式所示：

式中，为滤波时间常数，可根据现场需要进行调整；

所述的步骤四中，根据出力功率变化率对控制模式进行划分，依据如下：

式中，为当前时刻新能源出力功率变化率，、、、为功率变化率设定值；

当时，协调控制器协调能量型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为能量型储能系统出力指令值，为能量型储能最大可充电功率，为能量型储能最大可放电功率。

2.根据权利要求1所述的一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法，其特征在于：当时，协调控制器协调功率型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为功率型储能系统出力指令值，为功率型储能最大可充电功率，为功率型储能最大可放电功率。

3.根据权利要求1所述的一种适应于新能源发电侧的混合储能系统协调控制方法，其特征在于：当时，协调控制器协调能量型储能系统+功率型储能系统的出力，采用限幅式PID算法，其出力公式为：

式中，为比例增益，为积分时间常数，为误差比例系数，为能量型储能系统出力指令值，为能量型储能最大可充电功率，为能量型储能最大可放电功率，为功率型储能系统出力指令值，为功率型储能最大可充电功率，为功率型储能最大可放电功率。