CN108695880B - 一种新能源发电协同式储能逆变器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新能源发电供电技术领域，具体涉及一种新能源发电协同式储能逆变器系统。本发明通过采用特别设计的系统对新能源发电逆变器发电供电的电参数采集处理链路，并根据新能源发电逆变器发电供电的功率变化和并网电力波动幅度的要求，实时生成蓄电池储能子系统充放电互补功率指令，调控储能逆变器的功率；解决了快速响应并使储能系统同步为新能源发电及逆变供电进行互补充放电，达到与新能源发电逆变器发电供电协同运行并平抑功率波动的目的；实现毫秒级快速响应，达到协同新能源发电供电的实时平抑功率波动的效果，是低成本、高效率利用储能系统与波动的新能源电力进行互补，实现平抑功率波动的创新和应用，具有明显的有益效果。
Description
技术领域
本发明属于新能源发电供电技术领域，具体涉及一种新能源发电协同式储能逆变器系统。
背景技术
新能源应用是全球能源的大势所趋，新能源电力波动的不稳定性严重影响和制约了新能源的更大规模应用也是亟待解决是问题。
目前，新能源发电装置连接新能源发电并网逆变器构成并网(电网和微电网)的新能源发电系统，常常由于新能源电力的波动性使得电力质量不能满足电网稳定供电要求，如光伏发电、风能发电、潮汐发电等可再生新能源发电供电受到天气的影响，所发电力存在严重的波动性和间歇性的缺陷；因此电网采取了限制新能源电力上网比例的措施，使得风光新能源发电产生大量弃电现象，造成巨大的损失和浪费，同时也影响了新能源的更大规模应用。为此，科学工程人员进行了大量研究，探索解决方案，其中方法之一就是采用气象监测系统和负荷预测系统并利用储能系统与波动的新能源电力互补进行平抑波动的尝试和应用，对小时级的调节取得了一定的成果。
现有技术是在新能源发电系统并网供电的同时，采用增加一定数量的储能系统进行互补充放电平抑并网新能源电力的波动，其技术方式是通过控制系统监测气象信息预测新能源电力的功率变化，以及利用负荷预测系统预测用电功率的变化，制定相应储能系统充放电功率调控计划与策略，由于超短期预测的误差和控制系统通过通讯协议进行的监控周期时长较长，需要数秒乃至分钟级才能完成一次，这对于时长为小时级的新能源电力波动和负荷功率变化具有一定的功效，但是对于分钟级和秒级的功率波动变化其效果就不佳了，不能及时对应新能源发电波动解决分钟级和秒级的瞬间功率变化，造成对电网的干扰和影响电网安全稳定的运行。
发明内容
为了解决快速响应并使储能系统同步为新能源发电及逆变供电进行互补充放电，达到协同运行平抑功率波动的目的，本发明提出了“一种新能源发电协同式储能逆变器系统”，其方案如下所述。
一种新能源发电协同式储能逆变器系统，包括：系统主控模块、DC/DC换流电路、DC/AC逆变电路、并网控制与保护电路、协同功率测算模块、电参数处理模块、电参数采集通信接口、系统总线、外接快速采集通信线、第一通信接口、第二通信接口、逆变器操控面板、蓄电池组串、BMS蓄电池管理模块、电参数采集器、电参数采样传感器、电网电力线、新能源发电逆变器、新能源发电装置和电网；
蓄电池组串接入DC/DC换流电路，由DC/DC换流电路顺次连接DC/AC逆变电路、并网控制与保护电路以及接入电网电力线，构成储能互补的蓄电池组串充电与放电电力路径；
系统主控模块顺次连接协同功率测算模块、电参数处理模块、电参数采集通信接口以及电参数采集器、电参数采样传感器，构成系统的新能源发电逆变器发电供电的电参数采集处理链路；
系统主控模块通过系统总线链接DC/DC换流电路、DC/AC逆变电路、并网控制与保护电路，构成新能源发电协同式储能逆变器的主控链路；
BMS蓄电池管理模块连接蓄电池组串，构成能够实时监测蓄电池工况的蓄电池子系统；
系统主控模块连接第一通信接口并且第一通信接口连接BMS蓄电池管理模块，构成主控模块对蓄电池组串的实时监控链路；
系统主控模块连接第二通信接口并通过第二通信接口连接外部监控设备，构成实时受控与信息交互的通信链路；
系统主控模块连接逆变器操控面板并通过逆变器操控面板进行人机互动，构成人机交互信息的链路；
系统主控模块经过协同功率测算模块、电参数处理模块、电参数采集通信接口以及外接快速采集通信线连接电参数采集器，并通过电参数采集器连接的电参数采样传感器链接新能源发电逆变器并网供电的输出端采集其电参数信号，构成对新能源发电装置发电供电的实时监测路径；
新能源发电装置连接新能源发电逆变器，并通过新能源发电逆变器连接电网，构成新能源发电供电电力路径；
新能源发电协同式储能逆变器系统按如下方式运行：
新能源发电协同式储能逆变器系统正常运行后，其系统主控模块通过电参数采样传感器采集新能源发电逆变器并网供电的电参数信号；经电参数处理模块处理的新能源发电逆变器并网供电功率数据交由协同功率测算模块分析计算，并根据并网供电功率的变化量以及与管理人员人工通过逆变器操控面板和第二通信接口连接的外部监控设备设置的参数及调控策略进行比较生成调控功率的指令，并满足如下规则：
-M(％)≤{1-(NP±C)/P}≤+M(％)
其中，新能源发电在并网时段中发电供电功率NP、蓄电池储能的充放电功率±C、电网允许或要求的并网电力功率P以及允许的功率波动幅度±M(％)，电网允许的并网时段供电功率P波动幅度±M由电力管理机构公布；
由系统主控模块通过系统总线控制DC/DC换流电路、DC/AC逆变电路、并网控制与保护电路实施蓄电池储能系统充放电功率的调控，同步互补及平抑新能源发电逆变器并网供电的功率波动，快速达到新能源发电供电的功率波动幅度满足并入电网的要求。
本发明一种新能源发电协同式储能逆变器系统，采用特别设计的协同功率测算模块、电参数处理模块、电参数采集通信接口以及外接快速采集通信线、电参数采集器、电参数采样传感器构成的系统对新能源发电逆变器发电供电的电参数采集处理链路，并以此解决了快速响应并使储能系统同步为新能源发电及逆变供电进行互补充放电，达到协同运行平抑波动的目的；克服了现有技术采用气象信息监测预报新能源电力的功率变化和利用负荷预测系统预测用电功率的变化，并制定相应的储能系统充放电功率调控计划与策略，由于预测的误差和控制系统通过通讯协议进行的调控周期较长，以及投资大、效果不佳的缺陷；本发明通过创新的新能源发电协同式储能逆变器，实现毫秒级快速响应，达到协同新能源发电供电的实时平抑功率波动的效果，是低成本、高效率利用储能系统与波动的新能源电力进行互补，实现平抑功率波动的创新和应用，具有明显的有益效果。
附图说明
图1是一种新能源发电协同式储能逆变器系统原理框图。
具体实施方式
作为实施例子，结合图1对一种新能源发电协同式储能逆变器系统给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
如图1所示，本发明提出一种新能源发电协同式储能逆变器系统，包括：系统主控模块(1)、DC/DC换流电路(2)、DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)、协同功率测算模块(5)、电参数处理模块(6)、电参数采集通信接口(7)、系统总线(8)、外接快速采集通信线(9)、第一通信接口(10)、第二通信接口(11)、逆变器操控面板(12)、蓄电池组串(13)、BMS蓄电池管理模块(14)、电参数采集器(15)、电参数采样传感器(16)、电网电力线(17)、新能源发电逆变器(18)、新能源发电装置(19)和电网(20)；
蓄电池组串(13)接入DC/DC换流电路(2)，由DC/DC换流电路(2)顺次连接DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)以及接入电网电力线(17)，构成储能互补的蓄电池组串(13)充电与放电电力路径；
系统主控模块(1)顺次连接协同功率测算模块(5)、电参数处理模块(6)、电参数采集通信接口(7)以及电参数采集器(15)、电参数采样传感器(16)，构成系统的新能源发电逆变器(18)发电供电的电参数采集处理链路；
系统主控模块(1)通过系统总线(8)链接DC/DC换流电路(2)、DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)，构成新能源发电协同式储能逆变器的主控链路；
BMS蓄电池管理模块(14)连接蓄电池组串(13)，构成能够实时监测蓄电池工况的蓄电池子系统；
系统主控模块(1)连接第一通信接口(10)并且第一通信接口(10)连接BMS蓄电池管理模块(14)，构成主控模块对蓄电池组串(13)的实时监控链路；
系统主控模块(1)连接第二通信接口(11)并通过第二通信接口(11)连接外部监控设备，构成实时受控与信息交互的通信链路；
系统主控模块(1)连接逆变器操控面板(12)并通过逆变器操控面板(12)进行人机互动，构成人机交互信息的链路；
系统主控模块(1)经过协同功率测算模块(5)、电参数处理模块(6)、电参数采集通信接口(7)以及外接快速采集通信线(9)连接电参数采集器(15)，并通过电参数采集器(15)连接的电参数采样传感器(16)链接新能源发电逆变器(18)并网供电的输出端采集其电参数信号，构成对新能源发电装置(19)发电供电的实时监测路径；
新能源发电装置(19)连接新能源发电逆变器(18)，并通过新能源发电逆变器(18)连接电网(20)，构成新能源发电供电电力路径；
新能源发电协同式储能逆变器系统按如下方式运行：
新能源发电协同式储能逆变器系统正常运行后，其系统主控模块(1)通过电参数采样传感器(16)采集新能源发电逆变器(18)并网供电的电参数信号；经电参数处理模块(6)处理的新能源发电逆变器(18)并网供电功率数据交由协同功率测算模块(5)分析计算，并根据并网供电功率的变化量以及与管理人员人工通过逆变器操控面板(12)和第二通信接口(11)连接的外部监控设备设置的参数及调控策略进行比较生成调控功率的指令，并满足如下规则：
-M(％)≤{1-(NP±C)/P}≤+M(％)
其中，新能源发电在并网时段中发电供电功率NP、蓄电池储能的充放电功率±C、电网允许或要求的并网电力功率P以及允许的功率波动幅度±M(％)，电网允许的并网时段供电功率P波动幅度±M由电力管理机构公布；
由系统主控模块(1)通过系统总线(8)控制DC/DC换流电路(2)、DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)实施蓄电池储能系统充放电功率的调控，同步互补及平抑新能源发电逆变器(18)并网供电的功率波动，快速达到新能源发电供电的功率波动幅度满足并入电网(20)的要求。
本发明“一种新能源发电协同式储能逆变器系统”，采用特别设计的系统对新能源发电逆变器(18)发电供电的电参数采集处理链路，并根据新能源发电逆变器(18)发电供电的功率变化和并网电力波动幅度的要求，实时生成蓄电池储能子系统充放电互补功率指令，调控储能逆变器的功率；解决了快速响应并使储能系统同步为新能源发电及逆变供电进行互补充放电，达到与新能源发电逆变器(18)发电供电协同运行并平抑功率波动的目的。
本发明克服了现有技术采用气象信息监测系统预报新能源电力的功率变化和利用负荷预测系统预测用电功率的变化，并制定相应的储能系统充放电功率调控计划与策略，由于预测的误差和控制系统通过通讯协议进行的调控周期较长且误差大，以及投资大、效果不佳的缺陷；本发明通过创新的新能源发电协同式储能逆变器，实现毫秒级快速响应，达到协同新能源发电供电的实时平抑功率波动的效果，是低成本、高效率利用储能系统与波动的新能源电力进行互补，实现平抑功率波动的创新和应用，具有明显的有益效果。
Claims (1)
1.一种新能源发电协同式储能逆变器系统，包括：系统主控模块(1)、DC/DC换流电路(2)、DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)、协同功率测算模块(5)、电参数处理模块(6)、电参数采集通信接口(7)、系统总线(8)、外接快速采集通信线(9)、第一通信接口(10)、第二通信接口(11)、逆变器操控面板(12)、蓄电池组串(13)、BMS蓄电池管理模块(14)、电参数采集器(15)、电参数采样传感器(16)、电网电力线(17)、新能源发电逆变器(18)、新能源发电装置(19)和电网(20)；
蓄电池组串(13)接入DC/DC换流电路(2)，由DC/DC换流电路(2)顺次连接DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)以及接入电网电力线(17)，构成储能互补的蓄电池组串(13)充电与放电电力路径；
系统主控模块(1)顺次连接协同功率测算模块(5)、电参数处理模块(6)、电参数采集通信接口(7)以及电参数采集器(15)、电参数采样传感器(16)，构成系统的新能源发电逆变器(18)发电供电的电参数采集处理链路；
系统主控模块(1)通过系统总线(8)链接DC/DC换流电路(2)、DC/AC逆变电路(3)、并网控制与保护电路(4)，构成新能源发电协同式储能逆变器的主控链路；
BMS蓄电池管理模块(14)连接蓄电池组串(13)，构成能够实时监测蓄电池工况的蓄电池子系统；
系统主控模块(1)连接第一通信接口(10)并且第一通信接口(10)连接BMS蓄电池管理模块(14)，构成主控模块对蓄电池组串(13)的实时监控链路；
系统主控模块(1)连接第二通信接口(11)并通过第二通信接口(11)连接外部监控设备，构成实时受控与信息交互的通信链路；
系统主控模块(1)连接逆变器操控面板(12)并通过逆变器操控面板(12)进行人机互动，构成人机交互信息的链路；
系统主控模块(1)经过协同功率测算模块(5)、电参数处理模块(6)、电参数采集通信接口(7)以及外接快速采集通信线(9)连接电参数采集器(15)，并通过电参数采集器(15)连接的电参数采样传感器(16)链接新能源发电逆变器(18)并网供电的输出端采集其电参数信号，构成对新能源发电装置(19)发电供电的实时监测路径；
新能源发电装置(19)连接新能源发电逆变器(18)，并通过新能源发电逆变器(18)连接电网(20)，构成新能源发电供电电力路径；
新能源发电协同式储能逆变器系统按如下方式运行：
新能源发电协同式储能逆变器系统正常运行后，其系统主控模块(1)通过电参数采样传感器(16)采集新能源发电逆变器(18)并网供电的电参数信号；经电参数处理模块(6)处理的新能源发电逆变器(18)并网供电功率数据交由协同功率测算模块(5)分析计算，并根据并网供电功率的变化量以及与管理人员人工通过逆变器操控面板(12)和第二通信接口(11)连接的外部监控设备设置的参数及调控策略进行比较生成调控功率的指令，并满足如下规则：
-M(％)≤{1-(NP±C)/P}≤+M(％)
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