CN108631345A - 一种基于互联网云平台的电网调频系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于互联网云平台的电网调频系统和方法,包括电力辅助服务市场进行整体电力潮流的优化计算，根据其掌握的约定电力曲线的实物双边交易情况，预估电网电能需求信息后，通过互联网云平台控制分布式电源与储能装置参与辅助服务，提供电网的调频需求，帮助电网稳定频率，减轻电力系统频率调控负担。通过互联网云平台整合利用了分布式电源及储能装置，既提高用户侧分布式电源的利用效率、减小由可再生能源分布式发电的波动性导致的频率的不稳定性，从而提高电网电能质量，减少弃电，同时又为调频等电力辅助服务提供一种新的手段和方法，可以为消纳新能源发电带来积极作用。

Description

一种基于互联网云平台的电网调频系统和方法
技术领域
本发明涉及分布式储能技术应用领域，尤其涉及一种互联网云平台与电力辅助服务市场相协调的电网调频系统和方法。
背景技术
近年来，大规模利用可再生能源如太阳能、风能已成为世界能源发展的大趋势。其中尤以分布式发电为主要研究课题，分布式发电是指位于用户侧，装机规模较小，利用太阳能、风能等可再生能源产生电能。相较于传统的大规模集中式发电，分布式发电的优点为：分布式电源一般靠近用户，就地消耗电能，减少电力设备投资和传输过程中的电能损耗，更好地满足社会生产和人民生活的用电需求，提高系统运行的经济性。
然而，大规模可再生能源发电并网会影响电能质量，降低电网的稳定性。相比传统发电厂，太阳能、风能等可再生能源分布式发电有着发电量不稳定，因天气变化会出现间歇性等特点，使得电网的频率控制变得困难。在电力系统中，为了保证电能质量，满足电压、频率等质量要求，已经发展了基于发电机控制，有功备用服务，无功补偿电压控制等电力辅助服务手段，但是单靠现有的传统发电设备调度的调频调压等电力辅助服务，较难解决可再生能源分布式发电给电网带来的频率和电压的不稳定性。
故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种基于互联网云平台的电网调频系统和方法，整合利用了离散化的分布式电源及储能装置，协调辅助服务市场帮助电网稳定频率，解决了可再生能源分布式发电给电网带来的频率的不稳定性。
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于互联网云平台的电网调频系统，至少包括互联网云平台、电力辅助服务市场和分布式电源和储能装置，其中，
分布在用户侧的大量分布式电源、储能装置接入并受控于所述互联网云平台；
所述互联网云平台与电力辅助服务市场协调工作，用于监控并计算出其控制的分布式电源、储能装置的电量，并将调节能力反馈给电力辅助服务市场；以及接收电力辅助服务市场的调频指令，控制分布式电源、储能装置进行充放电；
所述电力辅助服务市场，用于通过整体电力潮流的优化计算，根据约定电力曲线的实物双边交易情况，预估实时或者未来的电网电能需求信息，结合辅助服务市场本身的辅助服务能力得出调频信号并将调频信号发送给互联网云平台；
所述分布式电源通过配电线1、第一开关和双向逆变器串联后接入电网，用于通过配电线向电网提供电能或者从电网接收能量；
所述储能装置通过配电线2、第二开关和双向逆变器串联后接入电网，能够通过配电线向电网提供电能或者从电网接收能量；
所述互联网云平台通过控制第一开关、第二开关和双向逆变器使得分布式电源、储能装置通过配电线对其进行充电或者向电网放电，进而实现电网频率调节。
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明还公开了一种基于互联网云平台的电网调频方法，至少包括互联网云平台、电力辅助服务市场和分布式电源和储能装置，其中，
互联网云平台与电力辅助服务市场信息交互获得电网频率值后，通过控制分布式电源和储能装置来进行频率调节，具体包括以下步骤：
云平台通过频率与电网信息计算后得到需要调节功率值，统计分布式电源及储能装置的当前的电量；
当电网频率偏高，云平台进行如下操作：
打开双向逆变器，并使电流向为电网向配电线；闭合第一开关和第二开关，使电网通过第一第二配电线向各分布式储能充电，充电量达到需要调节的功率量后，断开第一第二配电线，关闭双向逆变器；
当电网频率偏低，云平台进行如下操作：
打开双向逆变器，并使电流向为配电线向电网；闭合第一开关和第二开关，使分布式电源和储能装置通过第一第二配电线向电网放电，放电量达到需要调节的功率量后，断开第一第二配电线，关闭双向逆变器；
所述云平台通过频率与电网信息计算得到调节功率量，具体包括下式：
Δf＝fn-f0
根据电力系统负荷的频率特性推出：
KH＝ΔPL/Δf
ΔPL＝KH*Δf
其中f0为国家额定频率50Hz，fn为当前频率值；ΔPL为有功负荷变化量，单位MW；Δf为系统频率偏差，单位为HZ；KH为负荷频率调节效应系数，单位为MW/Hz，通过下式获得KH：
PH0为额定频率时的总负荷，PH为频率为f值时的总负荷。
作为优选的技术方案，所述储能装置包括固定式储能装置和移动式储能装置。
作为优选的技术方案，所述储能装置为电动汽车。
作为优选的技术方案，所述分布式电源包括风电机组、光伏电池、飞轮储能或者抽水储能电站。
作为优选的技术方案，所述分布式电源根据电网的实时功率以及实时负荷信息，确定是利用电网充电或向电网供电。
与现有技术相比较，本发明能够整合利用了离散化的分布式电源及储能装置，协调辅助服务市场帮助电网稳定频率，解决了可再生能源分布式发电给电网带来的频率的不稳定性。
附图说明
图1为基于互联网云平台的电网调频系统的结构示意图。
图2为基于互联网云平台的电网调频方法的流程框图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。
目前，储能是实现分布式可再生能源应用的重要技术，也是解决电网规模不断扩大、可再生能源发电大量接入、电能质量等问题的有效技术。利用储能可以实现可再生能源平滑波动、跟踪调度输出、调峰调频等，使可再生能源发电稳定可控输出，满足可再生能源电力的大规模接入并网的要求。随着能源、环境问题的日益突出，可再生能源发电接入电网的比例会越来越高，因此本发明提出来一种基于互联网云平台和电力辅助服务市场的电能质量调节技术，以期望通过互联网云平台将电力辅助服务市场服务与电网供求关系有机结合，利用分布式储能来调节电网电能质量，主要针对频率调节。同时分布式储能亦可实现调节电压，峰值等各种电能质量因素，帮助电网削峰填谷，甚至解决季节性、时段性电力供需矛盾。
参见图1，所示为本发明一种基于互联网云平台的电网调频系统的结构框图，包括互联网云平台、电力辅助服务市场和分布式电源、储能装置、配电线、双向逆变器等
互联网云平台通信并控制大量用户侧分布式电源、储能装置。
互联网云平台与电力辅助服务市场协调工作，云平台可监控并计算出其控制的分布式电源、储能装置的电量。
电力辅助服务市场直接参与电网电能调控，包括调频，在用电高峰期向电网输送电能，用电低谷期储存电能。
进一步地将调节能力反馈给电力辅助市场，亦可接收电力辅助市场的充放电指令，控制分布式电源，储能装置进行充放电。
电力辅助服务市场，可通过整体电力潮流的优化计算，及约定的电力曲线的实物双边交易情况，预估实时或者未来的电网电能需求信息，结合辅助服务市场本身的辅助服务能力，继而将充放电指令发送给云平台，通过云平台控制其掌握的分布式电源与储能装置参与辅助服务，提供电网的调峰调频配电，可帮助削峰填谷，减轻电力辅助服务市场负担，并将离散化的分布式电源及储能装置充分利用起来，既可以达到电能调控，又可以减少分布式能源在用户侧的浪费，减少弃电，弃能。
在本发明提供实施实例中，分布式电源通过配电线1和第一开关和双向逆变器串联后接入电网，能够通过配电线向电网提供电能；所述储能装置通过配电线2和第二开关和双向逆变器串联后接入电网，能够通过配电线向电网提供电能；
在本发明提供实施实例中，同时也是优选的，云平台能控制配电线1和配电线2的开关，即云平台可控制分布式电源和储能装置与电网的连接与断开，进一步地，双向逆变器受到云平台的远程通信控制，可以即时打开或者关闭双向逆变器，控制双向逆变器的逆变向，使得分布式电源、储能装置既能通过配电线进行充电，又能向所述电网供电。
首先地，通过下式获得云平台使用范围电网的常数值KH
PH0为额定频率时的总负荷，PH为频率为f值时的总负荷。
进一步地，云平台通过频率与电网信息计算得到调节功率量，其中包括下式
Δf＝fn-f0
根据电力系统负荷的频率特性，进一步地推出
KH＝ΔPL/Δf
ΔPL＝KH*Δf
其中f0为国家额定频率50Hz，fn为当前频率值。ΔPL为有功负荷变化量，单位MW；Δf为系统频率偏差，单位为HZ。KH为负荷频率调节效应系数，单位为MW/Hz。
进一步地获得了由系统频率偏差Δf变化所引起的有功负荷变化量ΔPL，得知需要调节相应频率时需要供给或减少的功率量。
参见图2，所示为本发明中一种基于互联网云平台的电网调频方法的流程框图，互联网云平台与电力辅助服务市场信息交互获得电网频率值后，通过控制分布式电源和储能装置来进行频率调节，具体包括以下步骤：
包括：(1)云平台通过频率与电网信息计算后得到需要调节功率值，统计分布式电源及储能的当前的电量(2)当电网频率偏高，即f>fmax时(根据《电力工业技术管理法则》，通常将fmax设置为小于50.2Hz)，云平台进行如下操作：1.打开双向逆变器，并使电流向为电网向配电线。2.闭合第一第二配电线，使电网通过第一第二配电线向分布式储能及固定式储能装置充电，充电量达到需要调节的功率量后，断开第一第二配电线，关闭双向逆变器。(3)当电网频率偏低，即f<fmin时(根据《电力工业技术管理法则》，通常将fmin设置为大于49.8Hz)，云平台进行如下操作：1.打开双向逆变器，并使电流向为配电线向电网。2.闭合第一第二配电线，使分布式电源和储能装置通过第一第二配电线向电网放电，放电量达到需要调节的功率量后，断开第一第二配电线，关闭双向逆变器,重复上述操作便可达到调节频率的目的。
所述云平台通过频率与电网信息计算得到调节功率量，具体包括下式：
Δf＝fn-f0
根据电力系统负荷的频率特性推出：
KH＝ΔPL/Δf
ΔPL＝KH*Δf
其中f0为国家额定频率50Hz，fn为当前频率值；ΔPL为有功负荷变化量，单位MW；Δf为系统频率偏差，单位为HZ；KH为负荷频率调节效应系数，单位为MW/Hz，通过下式获得KH：
PH0为额定频率时的总负荷，PH为频率为f值时的总负荷。
在一种优选实施方式中，所述储能装置包括固定式储能装置和移动式储能装置。
在一种优选实施方式中，所述储能装置为电动汽车。
在一种优选实施方式中，所述分布式电源包括风电机组、光伏电池、飞轮储能或者抽水储能电站。
在一种优选实施方式中，所述分布式电源根据电网的实时功率以及实时负荷信息，确定是利用电网充电或向电网供电。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于互联网云平台的电网调频系统，其特征在于，至少包括互联网云平台、电力辅助服务市场和分布式电源和储能装置，其中，
分布在用户侧的大量分布式电源、储能装置接入并受控于所述互联网云平台；
所述互联网云平台与电力辅助服务市场协调工作，用于监控并计算出其控制的分布式电源、储能装置的电量，并将调节能力反馈给电力辅助服务市场；以及接收电力辅助服务市场的调频指令，控制分布式电源、储能装置进行充放电；
所述电力辅助服务市场，用于通过整体电力潮流的优化计算，根据约定电力曲线的实物双边交易情况，预估实时或者未来的电网电能需求信息，结合辅助服务市场本身的辅助服务能力得出调频信号并将调频信号发送给互联网云平台；
所述分布式电源通过配电线1、第一开关和双向逆变器串联后接入电网，用于通过配电线向电网提供电能或者从电网接收能量；
所述储能装置通过配电线2、第二开关和双向逆变器串联后接入电网，能够通过配电线向电网提供电能或者从电网接收能量；
所述互联网云平台通过控制第一开关、第二开关和双向逆变器使得分布式电源、储能装置通过配电线对其进行充电或者向电网放电，进而实现电网频率调节。
2.一种基于互联网云平台的电网调频方法，其特征在于，至少包括互联网云平台、电力辅助服务市场和分布式电源和储能装置，其中，
互联网云平台与电力辅助服务市场信息交互获得电网频率值后，通过控制分布式电源和储能装置来进行频率调节，具体包括以下步骤：
云平台通过频率与电网信息计算后得到需要调节功率值，统计分布式电源及储能装置的当前的电量；
当电网频率偏高，云平台进行如下操作：
打开双向逆变器，并使电流向为电网向配电线；闭合第一开关和第二开关，使电网通过第一第二配电线向各分布式储能充电，充电量达到需要调节的功率量后，断开第一第二配电线，关闭双向逆变器；
当电网频率偏低，云平台进行如下操作：
打开双向逆变器，并使电流向为配电线向电网；闭合第一开关和第二开关，使分布式电源和储能装置通过第一第二配电线向电网放电，放电量达到需要调节的功率量后，断开第一第二配电线，关闭双向逆变器；
所述云平台通过频率与电网信息计算得到调节功率量，具体包括下式：
Δf＝fn-f0
根据电力系统负荷的频率特性推出：
KH＝ΔPL/Δf
ΔPL＝KH*Δf
其中f0为国家额定频率50Hz，fn为当前频率值；ΔPL为有功负荷变化量，单位MW；Δf为系统频率偏差，单位为HZ；KH为负荷频率调节效应系数，单位为MW/Hz，通过下式获得KH：
PH0为额定频率时的总负荷，PH为频率为f值时的总负荷。
3.根据权利要求1所述的基于互联网云平台的电网调频系统或权利要求2所述的基于互联网云平台的电网调频方法，其特征在于，所述储能装置包括固定式储能装置和移动式储能装置。
4.根据权利要求根据权利要求1所述的基于互联网云平台的电网调频系统或权利要求2所述的基于互联网云平台的电网调频方法，其特征在于，所述储能装置为电动汽车。
5.根据权利要求根据权利要求1所述的基于互联网云平台的电网调频系统或权利要求2所述的基于互联网云平台的电网调频方法，其特征在于，所述分布式电源包括风电机组、光伏电池、飞轮储能或者抽水储能电站。
6.根据权利要求根据权利要求1所述的基于互联网云平台的电网调频系统或权利要求2所述的基于互联网云平台的电网调频方法，其特征在于，所述分布式电源根据电网的实时功率以及实时负荷信息，确定是利用电网充电或向电网供电。
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