CN108233413B - 一种风光储并网发电智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种风光储并网发电智能控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风光储并网发电智能控制系统，包括风能发电并网接口模块，用于连接风能发电设备；光伏发电并网接口模块，用于连接光伏发电设备；风光并网控制模块，用于控制风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块采用串行或并行的方式接入用电系统；风能并网开关模块，用于控制风能发电设备的并网或离网；光伏并网开关模块，用于控制光伏发电设备的并网或离网；储能模块，与风光并网控制模块连接，用于存储风能发电设备和/或光伏发电设备和/或配电网发出的电能；控制器，用于对用电系统的供电方式进行控制。本发明能够改进现有技术的不足，提高了风光能发电装置与配电网的联动配合准确性。

Description

一种风光储并网发电智能控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及风光能并网发电技术领域，尤其是一种风光储并网发电智能控制系统及其控制方法。
背景技术
以风力、光伏发电为代表的可再生能源具有间歇性、随机性及不确定性等特点；随着可再生能源渗透率不断增加，给电网的安全可靠运行带来了越来越多的挑战。通过配置大容量的光伏电池阵列、风机、蓄电池可以有效的解决并网风光发电系统输出的波动问题。但是，这又从另一方面增加了系统的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风光储并网发电智能控制系统及其控制方法，能够解决现有技术的不足，提高了风光能发电装置与配电网的联动配合准确性，在不明显增加硬件成本的前提下解决了并网风光发电系统输出的波动问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种风光储并网发电智能控制系统，包括，
风能发电并网接口模块，用于连接风能发电设备；
光伏发电并网接口模块，用于连接光伏发电设备；
风光并网控制模块，用于控制风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块采用串行或并行的方式接入用电系统；
风能并网开关模块，设置在风能发电并网接口模块与风光并网控制模块之间，用于控制风能发电设备的并网或离网；
光伏并网开关模块，设置在光伏发电并网接口模块与风光并网控制模块之间，用于控制光伏发电设备的并网或离网；
储能模块，与风光并网控制模块连接，用于存储风能发电设备和/或光伏发电设备和/或配电网发出的电能。
一种上述的风光储并网发电智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
A、当风能发电设备或光伏发电设备的输出功率出现持续波动时，判断用电系统的用电负载，若配电网的输入功率可以满足用电系统的用电负载，则通过风能并网开关模块或光伏并网开关模块将出现输出功率波动的接口进行离网，若配电网的输入功率不可以满足用电系统的用电负载，则将风光并网控制模块切换为并联模式，将出现输出功率波动的接口与储能模块直连，通过储能模块对用电系统供电；
B、当风能发电设备和光伏发电设备的输出功率保持平稳时，将风光并网控制模块切换为串联模式，使用风能发电设备和光伏发电设备直接向用电系统供电，若风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块的输出总功率大于用电系统的用电负载，则将剩余电能输送至储能模块进行存储，若风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块的输出总功率小于用电系统的用电负载，则使用储能模块向用电系统供电，若储能模块处于亏电状态，则使用配电网向用电系统供电，同时使用配电网向储能模块充电；
C、若储能模块处于满电状态，且风能发电设备和光伏发电设备的输出总功率大于用电系统的用电负载，则使用风能并网开关模块或光伏并网开关模块将输出功率较小的一个并网接口模块进行离网，使用保持并网的另一个并网接口模块对用电系统的无功功率进行补偿。
作为优选，步骤A中，当储能模块的电量逐渐增加，且未达到上限阈值时，储能模块的输出功率是输入平均功率的80%，当储能模块的电量达到上限阈值时，储能模块的输入平均功率变为输出功率的80%，储能模块的电量逐渐减小，当储能模块的电量达到下限阈值时，储能模块的输出功率变为输入平均功率的80%。
作为优选，上限阈值为90%，下限阈值为35%。
作为优选，步骤B中，风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块向用电系统供电时，调整风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块输出的无功功率，将风光并网控制模块输出端的功率因数控制在0.98以上。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过优化风光能并网的控制策略，降低了对于储能模块容量的依赖，利用风能发电并网接口模块和光伏发电并网接口模块与配电网之间不同的组网形式，来适应配电网中不同的运行状态，以达到最优的运行效率。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的原理图。
图中：1、风能发电并网接口模块；2、光伏发电并网接口模块；3、风光并网控制模块；4、风能并网开关模块；5、光伏并网开关模块；6、储能模块；7、用电系统；8、配电网。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1，本发明一个具体实施方式包括，
风能发电并网接口模块1，用于连接风能发电设备；
光伏发电并网接口模块2，用于连接光伏发电设备；
风光并网控制模块3，用于控制风能发电并网接口模块1和光伏发电并网接口模块2采用串行或并行的方式接入用电系统7；
风能并网开关模块4，设置在风能发电并网接口模块1与风光并网控制模块3之间，用于控制风能发电设备的并网或离网；
光伏并网开关模块5，设置在光伏发电并网接口模块2与风光并网控制模块3之间，用于控制光伏发电设备的并网或离网；
储能模块6，与风光并网控制模块3连接，用于存储风能发电设备和/或光伏发电设备和/或配电网8发出的电能。
一种上述的风光储并网发电智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
A、当风能发电设备或光伏发电设备的输出功率出现持续波动时，判断用电系统7的用电负载，若配电网8的输入功率可以满足用电系统7的用电负载，则通过风能并网开关模块4或光伏并网开关模块5将出现输出功率波动的接口进行离网，若配电网8的输入功率不可以满足用电系统7的用电负载，则将风光并网控制模块3切换为并联模式，将出现输出功率波动的接口与储能模块6直连，通过储能模块6对用电系统7供电；
B、当风能发电设备和光伏发电设备的输出功率保持平稳时，将风光并网控制模块3切换为串联模式，使用风能发电设备和光伏发电设备直接向用电系统7供电，若风能发电并网接口模块1和光伏发电并网接口模块2的输出总功率大于用电系统7的用电负载，则将剩余电能输送至储能模块6进行存储，若风能发电并网接口模块1和光伏发电并网接口模块2的输出总功率小于用电系统7的用电负载，则使用储能模块6向用电系统7供电，若储能模块6处于亏电状态，则使用配电网8向用电系统7供电，同时使用配电网8向储能模块6充电；
C、若储能模块6处于满电状态，且风能发电设备和光伏发电设备的输出总功率大于用电系统7的用电负载，则使用风能并网开关模块4或光伏并网开关模块5将输出功率较小的一个并网接口模块进行离网，使用保持并网的另一个并网接口模块对用电系统7的无功功率进行补偿。
步骤A中，当储能模块6的电量逐渐增加，且未达到上限阈值时，储能模块6的输出功率是输入平均功率的80%，当储能模块6的电量达到上限阈值时，储能模块6的输入平均功率变为输出功率的80%，储能模块6的电量逐渐减小，当储能模块6的电量达到下限阈值时，储能模块6的输出功率变为输入平均功率的80%。
上限阈值为90%，下限阈值为35%。
步骤B中，风能发电并网接口模块1和光伏发电并网接口模块2向用电系统7供电时，调整风能发电并网接口模块1和光伏发电并网接口模块2输出的无功功率，将风光并网控制模块3输出端的功率因数控制在0.98以上。
步骤C中，对用电系统7进行补偿的无功功率与用电系统7自身的无功功率检测值之间的关系为，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，Q为用电系统7自身的无功功率检测值，
Figure 529165DEST_PATH_IMAGE002
为无功功率补偿值，
Figure 376904DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 597801DEST_PATH_IMAGE004
为比例系数，同时对等式两侧的量纲进行平衡。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种风光储并网发电智能控制系统的控制方法，所述风光储并网发电智能控制系统包括，
风能发电并网接口模块（1），用于连接风能发电设备；
光伏发电并网接口模块（2），用于连接光伏发电设备；
风光并网控制模块（3），用于控制风能发电并网接口模块（1）和光伏发电并网接口模块（2）采用串行或并行的模式接入用电系统（7）；
风能并网开关模块（4），设置在风能发电并网接口模块（1）与风光并网控制模块（3）之间，用于控制风能发电设备的并网或离网；
光伏并网开关模块（5），设置在光伏发电并网接口模块（2）与风光并网控制模块（3）之间，用于控制光伏发电设备的并网或离网；
储能模块（6），与风光并网控制模块（3）连接，用于存储风能发电设备和/或光伏发电设备和/或配电网（8）发出的电能；
其特征在于包括以下步骤：
A、当风能发电设备或光伏发电设备的输出功率出现持续波动时，判断用电系统（7）的用电负载，若配电网（8）的输入功率可以满足用电系统（7）的用电负载，则通过风能并网开关模块（4）或光伏并网开关模块（5）将出现输出功率波动的接口进行离网，若配电网（8）的输入功率不可以满足用电系统（7）的用电负载，则将风光并网控制模块（3）切换为并联模式，将出现输出功率波动的接口与储能模块（6）直连，通过储能模块（6）对用电系统（7）供电；
B、当风能发电设备和光伏发电设备的输出功率保持平稳时，将风光并网控制模块（3）切换为串联模式，使用风能发电设备和光伏发电设备直接向用电系统（7）供电，若风能发电并网接口模块（1）和光伏发电并网接口模块（2）的输出总功率大于用电系统（7）的用电负载，则将剩余电能输送至储能模块（6）进行存储，若风能发电并网接口模块（1）和光伏发电并网接口模块（2）的输出总功率小于用电系统（7）的用电负载，则使用储能模块（6）向用电系统（7）供电，若储能模块（6）处于亏电状态，则使用配电网（8）向用电系统（7）供电，同时使用配电网（8）向储能模块（6）充电；
C、若储能模块（6）处于满电状态，且风能发电设备和光伏发电设备的输出总功率大于用电系统（7）的用电负载，则使用风能并网开关模块（4）或光伏并网开关模块（5）将输出功率较小的一个并网接口模块进行离网，使用保持并网的另一个并网接口模块对用电系统（7）的无功功率进行补偿。
2.根据权利要求1所述的风光储并网发电智能控制系统的控制方法，其特征在于：步骤A中，当储能模块（6）的电量逐渐增加，且未达到上限阈值时，储能模块（6）的输出功率是输入平均功率的80%，当储能模块（6）的电量达到上限阈值时，储能模块（6）的输入平均功率变为输出功率的80%，储能模块（6）的电量逐渐减小，当储能模块（6）的电量达到下限阈值时，储能模块（6）的输出功率变为输入平均功率的80%。
3.根据权利要求2所述的风光储并网发电智能控制系统的控制方法，其特征在于：上限阈值为90%，下限阈值为35%。
4.根据权利要求1所述的风光储并网发电智能控制系统的控制方法，其特征在于：步骤B中，风能发电并网接口模块（1）和光伏发电并网接口模块（2）向用电系统（7）供电时，调整风能发电并网接口模块（1）和光伏发电并网接口模块（2）输出的无功功率，将风光并网控制模块（3）输出端的功率因数控制在0.98以上。
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