CN111130148A - 光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法和装置 - Google Patents

光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法和装置，确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；基于光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节，集中式储能系统和光伏发电系统能够通过协调控制共同承担整个光伏电站参与电网一次调频的任务，响应速度快，且可靠性高。本发明提供的技术方案通过光伏发电参与电网一次调频，充分发挥光伏发电的有功调节能力，分担集中式储能系统的调节需求，降低了光伏电站内集中式储能系统的配置容量，且减少了投资成本。

Description

光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法和装置。
背景技术
随着中国能源体制改革的深入，风电、光伏发电等新能源装机的比例不断提高，已成为近20个省级电网中第二大电源，其中甘肃、新疆、青海、吉林、河北等省级电网的新能源装机占比已超40％以上。由于新能源发电设备没有响应系统频率变化的惯性和一次调频能力，电力系统的自调节和抗干扰能力将逐渐下降。当面对直流堵塞、故障停机或突然负载变化引起的频率偏差时，电力系统的安全稳定运行将受到极大的威胁。
目前的研究主要集中在单个光伏电站和容量较大的独立储能电站，从单个光伏电站和容量较大的独立储能电站各自独立参与电网一次调频的角度对控制策略进行研究，如果在光伏电站内配置集中式储能系统，集中式储能系统主要用于平抑功率出力波动和调峰，集中式储能系统和光伏发电系统无法通过协调控制共同承担整个光伏电站参与电网一次调频的任务，单独光伏电站参与电网一次调频时，响应速度慢，且可靠性低。
发明内容
为了克服上述现有技术中响应速度慢且可靠性低的不足，本发明提供一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法和装置，确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节，集中式储能系统和光伏发电系统能够通过协调控制共同承担整个光伏电站参与电网一次调频的任务，光伏电站参与电网一次调频的响应速度快，且可靠性高。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明提供一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，包括：
确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；
基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；
基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节。
所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量的确定，包括：
计算所述光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差；
基于所述频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
所述基于所述频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量，包括：
若所述频率偏差不超过电网频率死区，则将光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量设为0；
若所述频率偏差超过电网频率死区，则将功频调节系数与所述频率偏差的乘积作为所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
所述基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值，包括：
将所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量与所述光伏电站接收的有功指令初始值叠加，得到修正后的光伏电站有功功率参考值。
基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节，包括：
获取光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率和光伏电站并网点的实际有功功率；
计算所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率之间的第一功率偏差，以及所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站并网点的实际有功功率之间的第二功率偏差；
将所述第一功率偏差平均分配至光伏发电系统中正常运行的各个光伏发电单元，各光伏发电单元根据所分配的有功功率对自身的有功功率进行调节；
集中式储能系统根据所述第一功率偏差对自身的有功功率进行调节。
另一方面，本发明还提供一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，包括：
确定模块，用于确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；
修正模块，用于基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；
控制模块，用于基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节。
所述确定模块包括：
计算单元，用于计算所述光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差；
确定单元，用于基于所述频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
所述确定单元具体用于：
若所述频率偏差不超过电网频率死区，则将光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量设为0；
若所述频率偏差超过电网频率死区，则将功频调节系数与所述频率偏差的乘积作为所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
所述修正模块具体用于：
将所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量与所述光伏电站接收的有功指令初始值叠加，得到修正后的光伏电站有功功率参考值。
所述控制模块具体用于：
获取光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率和光伏电站并网点的实际有功功率；
计算所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率之间的第一功率偏差，以及所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站并网点的实际有功功率之间的第二功率偏差；
将所述第一功率偏差平均分配至光伏发电系统中正常运行的各个光伏发电单元，各光伏发电单元根据所分配的有功功率对自身的有功功率进行调节；
集中式储能系统根据所述第二功率偏差对自身的有功功率进行调节。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法中，确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节，集中式储能系统和光伏发电系统能够通过协调控制共同承担整个光伏电站参与电网一次调频的任务，光伏电站参与电网一次调频的响应速度快，且可靠性高；
本发明提供的技术方案通过光伏发电参与电网一次调频，充分发挥光伏发电的有功调节能力，分担集中式储能系统的调节需求，降低了光伏电站内集中式储能系统的配置容量，且减少了投资成本；
本发明提供的技术方案通过集中式储能系统参与电网一次调频，能够快速探测电网频率的变化并进行初步有功功率调节响应，能够实现含储能系统的光伏电站对电网频率进行支撑的快速性。
附图说明
图1是本发明实施例中光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法流程图；
图2是本发明实施例中含集中式储能系统的光伏电站具体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：
S101：确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；
S102：基于光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；
S103：基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节。
含集中式储能系统的光伏电站具体结构图如图2所示，光伏电站包括光伏发电系统和集中式储能系统，光伏发电系统包括多个光伏发电单元，所有光伏发电单元接入汇集点，所有光伏发电单元与集中式储能系统共同接入并网点后接入电网，每个光伏发电单元包括光伏阵列、DC-AC变换器和变压器，图2中，PV为光伏阵列，C为DC-AC变换器，T为变压器，A表示光伏电站中光伏发电单元汇集点，B表示光伏电站并网点，Pcout为光伏发电系统汇集点的实际有功功率，Pgout为光伏电站并网点的实际有功功率，PE为集中式储能系统的有功功率。
光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量的确定，包括：
计算光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差；
基于频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
基于频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量，包括：
频率偏差不超过电网频率死区，光伏电站不参与电网一次调频，即不进行有功功率调节，则将光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量设为0；
频率偏差超过电网频率死区，光伏电站参与电网一次调频，即需要进行有功功率调节，则将功频调节系数与频率偏差的乘积作为光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
基于光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值，包括：
将光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量与光伏电站接收的有功指令初始值叠加，得到修正后的光伏电站有功功率参考值。
基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节，包括：
获取光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率和光伏电站并网点的实际有功功率；
计算修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率之间的第一功率偏差，以及修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站并网点的实际有功功率之间的第二功率偏差；
将第一功率偏差平均分配至光伏发电系统中正常运行的各个光伏发电单元，各光伏发电单元根据所分配的有功功率对自身的有功功率进行调节；
集中式储能系统根据第二功率偏差对自身的有功功率进行调节，保证含储能光伏电站并网点的有功输出满足参与电网一次调频的有功功率要求。
本发明实施例1中提供的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法中，光伏电站配置集中储能系统后，当光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差超过电网频率死区，集中式储能系统迅速调整自身输出的有功功率以响应系统频率的变化，然后通过集中控制系统对光伏发电系统的总有功功率输出进行调节，对参与电网频率调节的储能系统的功率输出进行置换。在提高光伏电站参与电网一次调频响应速度的同时，可以降低储能电网的荷电状态变化量，进而减少光伏电站内集中式储能系统容量的配置需求。
实施例2
基于同一发明构思，本发明实施例2还提供一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，下面对各个组成部分的功能进行详细说明：
确定模块，用于确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；
修正模块，用于基于光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；
控制模块，用于基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节。
确定模块包括：
计算单元，用于计算光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差；
确定单元，用于基于频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
确定单元具体用于：
若频率偏差不超过电网频率死区，光伏电站不参与电网一次调频，则将光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量设为0；
若频率偏差超过电网频率死区，光伏电站参与电网一次调频，则将功频调节系数与频率偏差的乘积作为光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
修正模块具体用于：
将光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量与光伏电站接收的有功指令初始值叠加，得到修正后的光伏电站有功功率参考值。
控制模块具体用于：
获取光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率和光伏电站并网点的实际有功功率；
计算修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率之间的第一功率偏差，以及修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站并网点的实际有功功率之间的第二功率偏差；
将第一功率偏差平均分配至光伏发电系统中正常运行的各个光伏发电单元，各光伏发电单元根据所分配的有功功率对自身的有功功率进行调节；
集中式储能系统基于第二功率偏差对自身的有功功率进行调节。
为了描述的方便，以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，其特征在于，包括：
确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；
基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；
基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节。
2.根据权利要求1所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，其特征在于，所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量的确定，包括：
计算所述光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差；
基于所述频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
3.根据权利要求2所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，其特征在于，所述基于所述频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量，包括：
若所述频率偏差不超过电网频率死区，则将所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量设为0；
若所述频率偏差超过电网频率死区，则将功频调节系数与所述频率偏差的乘积作为所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
4.根据权利要求1所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，其特征在于，所述基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值，包括：
将所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量与所述光伏电站接收的有功指令初始值叠加，得到修正后的光伏电站有功功率参考值。
5.根据权利要求1所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制方法，其特征在于，所述基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节，包括：
获取光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率和光伏电站并网点的实际有功功率；
计算所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率之间的第一功率偏差，以及所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站并网点的实际有功功率之间的第二功率偏差；
将所述第一功率偏差平均分配至光伏发电系统中正常运行的各个光伏发电单元，各光伏发电单元根据所分配的有功功率对自身的有功功率进行调节；
集中式储能系统根据所述第二功率偏差对自身的有功功率进行调节。
6.一种光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定含集中式储能系统的光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量；
修正模块，用于基于所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量修正光伏电站有功功率参考值；
控制模块，用于基于修正后的光伏电站有功功率参考值对光伏发电与集中式储能系统各自的有功功率分别进行调节。
7.根据权利要求6所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，其特征在于，所述确定模块包括：
计算单元，用于计算所述光伏电站并网点的电网频率与电网额定频率之间的频率偏差；
确定单元，用于基于所述频率偏差确定光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
8.根据权利要求7所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：
若所述频率偏差不超过电网频率死区，则将所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量设为0；
若所述频率偏差超过电网频率死区，则将功频调节系数与所述频率偏差的乘积作为所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量。
9.根据权利要求6所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，其特征在于，所述修正模块具体用于：
将所述光伏电站参与电网一次调频所需的有功功率调节量与所述光伏电站接收的有功指令初始值叠加，得到修正后的光伏电站有功功率参考值。
10.根据权利要求6所述的光伏发电与储能协调参与电网一次调频的控制装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：
获取光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率和光伏电站并网点的实际有功功率；
计算所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站中光伏发电单元汇集点的实际有功功率之间的第一功率偏差，以及所述修正后的光伏电站有功功率参考值与光伏电站并网点的实际有功功率之间的第二功率偏差；
将所述第一功率偏差平均分配至光伏发电系统中正常运行的各个光伏发电单元，各光伏发电单元根据所分配的有功功率对自身的有功功率进行调节；
集中式储能系统根据所述第二功率偏差对自身的有功功率进行调节。
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