CN109861238B - 一种储能电站自动发电与电压协调控制方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能电站自动发电与电压协调控制方法、系统及介质,本发明先通过换流器容量和有功调控能力设计要求,确定储能电站无功可调范围,参与电网AVC调控;再根据每个周期内AVC控制指令和当前存储电量,确定储能电站有功可调范围,在不影响AVC控制指令执行的前提下,同时参与电网AGC控制。本发明利用自动发电控制(AGC)系统和自动电压控制(AVC)系统两者控制周期的差异性,在储能单元换流器容量有限,且不改变电网AGC、AVC系统现有控制策略与模式的情况下,实现了储能电站自动发电与电压协调控制,具有成本低、现场易实现等优点。
Description
技术领域
本发明涉及储能电站自动发电与电压协调控制技术,具体涉及一种储能电站自动发电与电压协调控制方法、系统及介质,用于在储能单元换流器容量有限且不改变AGC、AVC系统现有控制策略与模式的情况下,用于协调控制储能电站有功、无功的输出。
背景技术
储能电站由可存储和释放电能的单元或装置组成,目前常见的储能电站有抽水蓄能电站、电化学储能电站、机械储能电站等。除抽水蓄能电站外,现有的大多数储能电站均需要用储能单元换流器进行交、直流电的转化,以实现有功、无功输出的控制。
自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)系统是现代电网有功、频率控制的主要系统,通过对电网有功资源的自动调控,以满足不断变化的用户电力需求,并使系统处于经济的运行状态。
自动电压控制(Automatic Voltage Control,AVC)系统是现代电网电压、无功控制的主要系统,通过对电网无功资源的自动调控,提高电网电压质量、降低网损,保证电网安全经济优质运行。
由于储能电站既是可存储和释放电能的有功资源,也是可连续调节的无功资源,储能电站是AGC系统和AVC系统的重要控制节点,同时接受两者的控制指令。然而,由于受储能单元换流器容量限制等因素影响,储能电站有功、无功控制无法完全解耦。而现有AGC系统和AVC系统之间没有协调机制,其控制指令下发周期也不同步,AVC指令周期通常为5分钟,AGC指令周期则为秒级。故,储能电站在同时接受AGC、AVC指令时,即便设置优先级,也会出现非预期的有功、无功输出大幅度波动或者调控能力的受限。
因此,亟需一种基于储能单元换流器容量有限,且不改变AGC、AVC系统现有控制策略的储能电站自动发电与电压协调控制方法。现有的涉及储能电站功率(有功)控制和无功功率控制的方法不少,但涉及有功、无功协调的控制方法基本没有。如申请号为201110459445.2的中国专利文献公开了用于调频的电池储能电站功率控制方法及其系统,支持AGC相对应的系统调频功能,但未涉及AVC相对应的系统调压功能;申请号为201310260143.1的中国专利文献公开了电池储能电站无功功率分配与控制方法,优化储能电站内各储能变流器的无功功率分配,但未涉及有功功率控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题,提供一种储能电站自动发电与电压协调控制方法、系统及介质,本发明能够在储能电站同时接受电网AGC、AVC控制指令,实现储能电站有功、无功输出协调控制;本发明在储能单元换流器容量有限且不改变电网AGC、AVC系统现有控制策略与模式的情况下,调控制储能电站有功、无功的输出。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种储能电站自动发电与电压协调控制方法,实施步骤包括:
1)根据储能电站的换流器容量和有功基本调控能力,确定储能电站AVC子站的无功可调范围;
2)通过储能电站AVC子站的无功可调范围参与电网的AVC调控;
3)根据储能电站AVC子站每个控制周期内AVC控制指令和储能电站的当前存储电量,确定储能电站AVC子站的有功可调范围;
4)通过得到的储能电站AVC子站的有功可调范围,在不影响AVC控制指令执行的前提下参与电网的AGC控制。
优选地,步骤1)中确定储能电站的无功可调范围包括:通过换流器容量和有功基本调控能力设计要求确定储能电站无功可调能力Q0,然后生成[-Q0,Q0]作为储能电站的无功可调范围。
优选地,所述确定储能电站无功可调能力Q0的函数表达式如式(1)所示;
式(1)中,S为储能电站的换流器容量,P0为储能电站的有功基本调控能力。
优选地,步骤2)包括:将储能电站AVC子站的无功可调范围上送给电网AVC主站系统,储能电站AVC子站接受并执行电网AVC主站系统的AVC指令值Q1直至下一个控制周期。
优选地,步骤3)包括:
3.1)根据储能电站的换流器容量和当前控制周期内AVC控制指令确定储能电站有功可调能力P1;
3.2)检查储能电站的当前存储电量C,若当前存储电量C小于预设的最低工作储能电量C1,将[-P1,0]作为储能电站AVC子站的有功可调范围;若当前存储电量C大于预设的最高工作储能电量C2,则将[0,P1]作为储能电站AVC子站的有功可调范围;否则,将[-P1,P1]作为储能电站AVC子站的有功可调范围。
优选地,步骤3.1)中确定储能电站有功可调能力P1的函数表达式如式(2)所示;
式(2)中,S为储能电站的换流器容量,Q1为储能电站的AVC子站当前控制周期的AVC指令值。
优选地,步骤4)包括:将储能电站AVC子站的有功可调范围上送给电网AGC主站,储能电站AVC子站接受并执行电网AGC主站返回的AGC指令值P2直至下一个控制周期。
本发明还提供一种储能电站自动发电与电压协调控制系统,包括计算机设备,该计算机设备被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的步骤,或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
本发明还提供一种储能电站自动发电与电压协调控制系统,包括储能电站和协调控制单元,所述协调控制单元分别与自动发电控制系统以及自动电压控制系统相连,该协调控制单元被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的步骤,或该协调控制单元的存储介质上存储有被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
本发明还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
和现有技术相比,本发明具有下述优点:
本发明先通过换流器容量和有功调控能力设计要求,确定储能电站无功可调范围,参与电网AVC调控;再根据每个周期内AVC控制指令和当前存储电量,确定储能电站有功可调范围,在不影响AVC控制指令执行的前提下,同时参与电网AGC控制。本发明利用自动发电控制(AGC)系统和自动电压控制(AVC)系统两者控制周期的差异性,在储能单元换流器容量有限,且不改变电网AGC、AVC系统现有控制策略与模式的情况下,实现了储能电站自动发电与电压协调控制,具有成本低、现场易实现等优点。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实施例储能电站自动发电与电压协调控制方法的实施步骤包括:
1)根据储能电站的换流器容量和有功基本调控能力,确定储能电站AVC子站的无功可调范围;
2)通过储能电站AVC子站的无功可调范围参与电网的AVC调控;
3)根据储能电站AVC子站每个控制周期内AVC控制指令和储能电站的当前存储电量,确定储能电站AVC子站的有功可调范围;
4)通过得到的储能电站AVC子站的有功可调范围,在不影响AVC控制指令执行的前提下参与电网的AGC控制。
本实施例中,控制周期为电网AVC系统设置的控制周期T,一般为300秒。
本实施例中,步骤1)中确定储能电站的无功可调范围包括:通过换流器容量和有功基本调控能力设计要求确定储能电站无功可调能力Q0,然后生成[-Q0,Q0]作为储能电站的无功可调范围。
本实施例中,确定储能电站无功可调能力Q0(Q0≥0)的函数表达式如式(1)所示;
式(1)中,S为储能电站的换流器容量(S>0),P0为储能电站的有功基本调控能力(P0≥0)。
本实施例中,步骤2)包括:将储能电站AVC子站的无功可调范围上送给电网AVC主站系统,储能电站AVC子站接受并执行电网AVC主站系统的AVC指令值Q1直至下一个控制周期。AVC指令值Q1由电网AVC主站系统根据电网状态数据优化计算得到,且满足储能电站AVC子站可调范围[-Q0,Q0],在一个控制周期内固定不变。
需要说明的是,本实施例方法中仅仅是生成[-Q0,Q0]来替代电网AVC主站系统计算AVC指令值Q1时的原有取值范围,电网AVC主站系统最终会使用AVC指令值Q1的取值范围为生成指令值进行限幅,电网AVC主站系统根据电网状态数据优化计算AVC指令值Q1的方式为现有方法且不在本实施例方法的讨论范围之内。
本实施例中,步骤3)包括:
3.1)根据储能电站的换流器容量和当前控制周期内AVC控制指令确定储能电站有功可调能力P1(P1≥0);
3.2)检查储能电站的当前存储电量C,若当前存储电量C小于预设的最低工作储能电量C1,将[-P1,0]作为储能电站AVC子站的有功可调范围;若当前存储电量C大于预设的最高工作储能电量C2,则将[0,P1]作为储能电站AVC子站的有功可调范围;否则,将[-P1,P1]作为储能电站AVC子站的有功可调范围。其中,最低工作储能电量C1和最高工作储能电量C2可根据储能单元运行状态人工设置,一般可采用C1=1.05×S×T、C2=C0-1.05×S×T计算得到,其中S为储能电站的换流器容量(S>0),T为储能电站紧急功率支撑设计时间。
本实施例中,步骤3.1)中确定储能电站有功可调能力P1的函数表达式如式(2)所示;
式(2)中,S为储能电站的换流器容量,Q1为储能电站的AVC子站当前控制周期的AVC指令值。
本实施例中,步骤4)包括:将储能电站AVC子站的有功可调范围上送给电网AGC主站,储能电站AVC子站接受并执行电网AGC主站返回的AGC指令值P2直至下一个控制周期。AGC指令值P2由电网AGC主站系统根据电网潮流情况计算得到,且满足储能电站AGC子站可调范围,在一个控制周期内可以变化。
需要说明的是,本实施例方法中仅仅是生成储能电站AVC子站的有功可调范围来替代电网AGC主站系统计算AGC指令值P2时的原有取值范围,电网AGC主站系统最终会使用AGC指令值P2的取值范围为生成指令值进行限幅,电网AGC主站系统根据电网状态数据优化计算AGC指令值P2的方式为现有方法且不在本实施例方法的讨论范围之内。
综上所述,本实施例储能电站自动发电与电压协调控制方法利用自动发电控制(AGC)系统和自动电压控制(AVC)系统两者控制周期的差异性,在储能单元换流器容量有限,且不改变电网AGC、AVC系统现有控制策略与模式的情况下,实现了储能电站自动发电与电压协调控制,具有成本低、现场易实现等优点。
此外,本实施例还提供一种储能电站自动发电与电压协调控制系统,包括计算机设备,其特征在于,该计算机设备被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的步骤,或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。此外,本实施例还提供一种储能电站自动发电与电压协调控制系统,包括储能电站和协调控制单元,协调控制单元分别与自动发电控制系统以及自动电压控制系统相连,该协调控制单元被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的步骤,或该协调控制单元的存储介质上存储有被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。该协调控制单元包括协调控制器以及存储器。此外,本实施例还提供一种计算机可读存储介质,其特征在于,该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行前述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种储能电站自动发电与电压协调控制方法,其特征在于实施步骤包括:
1)根据储能电站的换流器容量和有功基本调控能力,确定储能电站AVC子站的无功可调范围;步骤1)中确定储能电站的无功可调范围包括:通过换流器容量和有功基本调控能力设计要求确定储能电站无功可调能力Q0,然后生成[-Q0,Q0]作为储能电站的无功可调范围,且确定储能电站无功可调能力Q0的函数表达式如式(1)所示;
式(1)中,S为储能电站的换流器容量,P0为储能电站的有功基本调控能力;
2)通过储能电站AVC子站的无功可调范围参与电网的AVC调控;
3)根据储能电站AVC子站每个控制周期内AVC控制指令和储能电站的当前存储电量,确定储能电站AVC子站的有功可调范围;
4)通过得到的储能电站AVC子站的有功可调范围,在不影响AVC控制指令执行的前提下参与电网的AGC控制;
步骤3)包括:
3.1)根据储能电站的换流器容量和当前控制周期内AVC控制指令确定储能电站有功可调能力P1;且确定储能电站有功可调能力P1的函数表达式如式(2)所示;
式(2)中,S为储能电站的换流器容量,Q1为储能电站的AVC子站当前控制周期的AVC指令值;
3.2)检查储能电站的当前存储电量C,若当前存储电量C小于预设的最低工作储能电量C1,将[-P1,0]作为储能电站AVC子站的有功可调范围;若当前存储电量C大于预设的最高工作储能电量C2,则将[0,P1]作为储能电站AVC子站的有功可调范围;否则,将[-P1,P1]作为储能电站AVC子站的有功可调范围。
2.根据权利要求1所述的储能电站自动发电与电压协调控制方法,其特征在于,步骤2)包括:将储能电站AVC子站的无功可调范围上送给电网AVC主站系统,储能电站AVC子站接受并执行电网AVC主站系统的AVC指令值Q1直至下一个控制周期。
3.根据权利要求1所述的储能电站自动发电与电压协调控制方法,其特征在于,步骤4)包括:将储能电站AVC子站的有功可调范围上送给电网AGC主站,储能电站AVC子站接受并执行电网AGC主站返回的AGC指令值P2直至下一个控制周期。
4.一种储能电站自动发电与电压协调控制系统,包括计算机设备,其特征在于,该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1~3中任意一项所述储能电站自动发电与电压协调控制方法的步骤,或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1~3中任意一项所述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
5.一种储能电站自动发电与电压协调控制系统,包括储能电站和协调控制单元,所述协调控制单元分别与自动发电控制系统以及自动电压控制系统相连,该协调控制单元被编程或配置以执行权利要求1~3中任意一项所述储能电站自动发电与电压协调控制方法的步骤,或该协调控制单元的存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1~3中任意一项所述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1~3中任意一项所述储能电站自动发电与电压协调控制方法的计算机程序。
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