CN112398150B - 一种储能站无功调节方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能站无功调节方法、系统、装置和存储介质,该方法首先从储能电站当地监控系统获取各储能逆变器和储能站并网点的当前无功值、当前电压值;然后根据各储能逆变器交流侧电压与并网点电压的差值和无功灵敏度计算减少电压差需要调节的无功量;再预估储能逆变器无功调节对并网点无功和储能逆变器间无功环流的影响:当无功调节有利于减少并网点无功,并且无功环流不存在或有利于减少无功环流时,则根据无功调整量确定相应储能逆变器的无功设定值,最后将该设定值下发执行,完成调节并等待下一个周期到来。本发明通过储能逆变器无功调节减少储能逆变器交流侧电压与并网点电压的差值,提高了储能电站运行的经济性。
Description
技术领域
本发明属于储能电站电压无功自动调节技术领域,具体涉及一种储能站无功调节方法、系统、装置和存储介质。
背景技术
规模化储能系统的引入可以有效地改善间歇式新能源电源运行性能与调控能力,有助于增强电网接入能力。可以预见,规模化储能与小规模分布式储能系统在今后电网中所占比例将不断增加,对未来电网发展产生积极影响。
电池储能系统大规模并入电网后如何在规模化储能系统内部进行无功功率的实时优化分配是我们需解决的关键问题。目前,电池储能系统无功功率控制方面的研究主要还是针对单台储能变流器的无功功率控制策略,以实现无功功率及电压控制目标。而针对多台储能机组规模化集群控制、统一调度运行时各储能变流器间的无功功率优化分配方面的研究却鲜有报告。当多台储能机组统一接入、协调控制运行时,不仅需要考虑单台储能机组本身的运行状况,还要结合各储能机组的实时工作状态来实现多组储能机组间无功功率的综合协调控制与优化管理。
发明内容
本发明的目的是提出一种以电压差最小为目标的储能站无功调节方法、系统、装置和存储介质。本发明调节方法通过调节储能电站内各储能逆变器无功输出,减少并网点电压和各储能逆变器电压的差值,减少并网点无功,从而减少网损,提高储能电站运行的经济性;同时由于采用分步调节的方法,使得并网点电压和储能逆变器交流侧电压在整个调节过程中保持了平稳过渡,提高了储能电站运行的安全性和可靠性。
一种储能站无功调节方法,包括以下步骤:
1)累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值;
2)计算各个可调储能逆变器减少电压差的无功设定值Qpcs_set_n;
3)判断可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节是否可以减少并网点出线网损并减少无功环流,如果可以则转入步骤4),否则转入步骤5);
4)将储能逆变器无功设定值Qpcs_set_n下发到各可调储能逆变器进行执行;
5)等待下一个调节周期的到来,重新返回步骤1)。
具体的,所述步骤1)中,累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值记为Q+,如下式所示:
Qi为所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器无功,i=1,…,I。
具体的,所述步骤1)中,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值记为Q-,如下式所示:
Qk为所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值,k=1,…,K。
具体的,所述步骤2)中,无功设定值Qpcs_set_n计算过程如下:
2.1)计算各可调逆变器为降低电压差所需的无功调节量Qpcs_down_n,n=1,…,N(N为可调逆变器总数),如下式所示:
Qpcs_down_n=(Upcs_cur_n-Upcc_cur)/S (3)
式中:Upcs_cur_n为各可调储能逆变器交流侧当前电压,Upcc_cur为储能站并网点的当前电压,S为可调储能逆变器无功调节对交流侧电压的灵敏度;
2.2)进行无功调节步长检验:
若Qpcs_down_n大于Qpcs_step,则Qpcs_down_n=Qpcs_step;
若Qpcs_down_n小于-Qpcs_step,则Qpcs_down_n=-Qpcs_step;
Qpcs_step为可调储能逆变器无功调节步长;
2.3)计算各可调逆变器无功设定值为Qpcs_set_n=Qpcs_cur_n-Qpcs_down_n;Qpcs_cur_n为各可调储能逆变器交流侧当前无功。
具体的,所述步骤3)具体包括:
3.1)所有无功设定值大于0的R个可调储能逆变器无功设定值记为Qpcs_set_r,r=1,…,R,累加这R个可调储能逆变器无功设定值,记为Qset+,如式(4)所示:
所有无功设定值小于0的S个可调储能逆变器无功设定值记为Qpcs_set_s,s=1,…,S,累加这S个可调储能逆变器无功设定值的绝对值,记为Qset-,如式(5)所示:
计算储能站并网点无功调节后的预估值,记为Qpcc_pre,如式(6)所示:
3.2)若|Qpcc_pre|小于|Qpcc_cur|且Q-等于0、Qset-等于0,转入步骤4);
若|Qpcc_pre|小于|Qpcc_cur|且Q+等于0、Qset+等于0,转入步骤4);
若|Qpcc_pre|小于|Qpcc_cur|且Q+≥Qset+、Q-≥Qset-,转入步骤4);
其他,转入步骤5);
Qpcc_cur为储能站并网点的当前无功。
本发明的另一个技术方案是:
一种储能站无功调节系统,用于实施所述的储能站无功调节方法,包括:
无功累加模块,用于累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值;
无功设定值计算模块,用于计算各个可调储能逆变器减少电压差的无功设定值Qpcs_set_n;
无功判断模块,用于判断可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节是否可以减少并网点出线网损并减少无功环流,将判断结果发送给无功设定值下发模块;
无功设定值下发模块,用于根据无功判断模块的判断结果,当可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节可以减少并网点出线网损并减少无功环流时,将储能逆变器无功设定值Qpcs_set_n下发到各可调储能逆变器进行执行。
本发明的又一个技术方案是:一种储能站无功调节装置,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,用于实施所述的储能站无功调节方法。
本发明的再一个技术方案是:一种计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现所述的储能站无功调节方法。
本发明的有益效果如下:
本发明在储能电站并网点电压和储能逆变器交流侧电压都合格的基础上,通过调整各储能逆变器的无功设定值,减少储能逆变器交流侧电压与并网点电压的差值,减少并网点无功绝对值,在若干工况下减少储能逆变器之间的无功环流,进而有利于减少储能站内网络损耗和出线损耗,提高了储能电站运行的经济性;同时通过设置储能逆变器的无功调节步长限制每次调节的幅度,使得储能逆变器交流侧电压在整个调节过程中保持了平稳过渡,保证了储能电站无功调节过程的安全性和可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为以电压差最小为目标的储能站无功调节方法总体流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明,旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明,本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明提出了一种储能站无功调节方法、系统、装置和存储介质,下面结合一个具体实施例进一步详细说明如下。
本发明实施例提供的一种以电压差最小为目标的储能站无功调节方法,具体步骤如下:
1)一个调节周期到来时,从储能电站当地监控系统获取:储能站并网点的当前无功记为Qpcc_cur、当前电压记为Upcc_cur,无功可调且交流侧电压合格的储能逆变器(以下简称可调储能逆变器)个数记为N,各可调储能逆变器交流侧当前无功记为Qpcs_cur_n、当前电压记为Upcs_cur_n,n=1,…,N;可调储能逆变器无功调节对交流侧电压的灵敏度记为S;可调储能逆变器无功调节步长记为Qpcs_step;
所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器无功记为Qi,i=1,…,I,累加所有大于0的无功值,记为Q+,如式(1)所示:
所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器无功记为Qk,k=1,…,K,累加所有小于0的无功值的绝对值,记为Q-,如式(2)所示:
2)计算各个可调储能逆变器减少电压差的无功设定值Qpcs_set_n:
2.1)计算各可调逆变器为降低电压差所需的无功调节量Qpcs_down_n,n=1,…,N(N为可调逆变器总数),如式(3)所示:
Qpcs_down_n=(Upcs_cur_n-Upcc_cur)/S (3)
2.2)进行无功调节步长检验:
若Qpcs_down_n大于Qpcs_step,则Qpcs_down_n=Qpcs_step;
若Qpcs_down_n小于-Qpcs_step,则Qpcs_down_n=-Qpcs_step;
2.3)计算各可调逆变器无功设定值为Qpcs_set_n=Qpcs_cur_n-Qpcs_down_n。
3)判断可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节可以减少并网点出线网损、且可以减少无功环流,则执行步骤2)计算的无功设定值,否则不执行,具体方法如下:
3.1)所有无功设定值大于0的R个可调储能逆变器无功设定值记为Qpcs_set_r,r=1,…,R,累加这R个可调储能逆变器无功设定值,记为Qset+,如式(4)所示:
所有无功设定值小于0的S个可调储能逆变器无功设定值记为Qpcs_set_s,s=1,…,S,累加这S个可调储能逆变器无功设定值的绝对值,记为Qset-,如式(5)所示:
计算储能站并网点无功调节后的预估值,记为Qpcc_pre,如式(6)所示:
3.2)若|Qpcc_pre|小于|Qpcc_cur|且Q-等于0、Qset-等于0,则表明经过此轮调节可调储能逆变器间不存在无功环流,且减少了并网点无功绝对值、即减少了出线网损,调节可以执行,转入步骤4);
若|Qpcc_pre|小于|Qpcc_cur|且Q+等于0、Qset+等于0,则表明经过此轮调节可调储能逆变器不存在无功环流,且减少了并网点无功绝对值、即减少了出线网损,调节可以执行,转入步骤4);
若|Qpcc_pre|小于|Qpcc_cur|且Q+≥Qset+、Q-≥Qset-,表明经过此轮调节可减少可调储能逆变器间的无功环流,且减少了并网点无功绝对值、即减少了出线网损,调节可以执行,转入步骤4);
其他,则表明此轮调节将增加出线网损或增加无功环流,不予执行,转入步骤5)。
4)将储能逆变器无功设定值Qpcs_set_n下发到各可调储能逆变器进行执行,本轮调节到此结束。
5)等待下一个调节周期的到来,重新返回步骤1)。
本发明的另一个技术方案是:
一种储能站无功调节系统,用于实施所述的储能站无功调节方法,包括:
无功累加模块,用于累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值;
无功设定值计算模块,用于计算各个可调储能逆变器减少电压差的无功设定值Qpcs_set_n;
无功判断模块,用于判断可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节是否可以减少并网点出线网损并减少无功环流,将判断结果发送给无功设定值下发模块;
无功设定值下发模块,用于根据无功判断模块的判断结果,当可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节可以减少并网点出线网损并减少无功环流时,将储能逆变器无功设定值Qpcs_set_n下发到各可调储能逆变器进行执行。
本发明的又一个技术方案是:一种储能站无功调节装置,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,用于实施所述的储能站无功调节方法。
本发明的再一个技术方案是:一种计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现所述的储能站无功调节方法。
以下举出具体实施例说明本实施例的储能电站以压差最小为目标的储能站无功调节方法的实施效果。
在一具体实施过程中,某储能电站装有2台1MW/2MWh的储能子系统,1台0.5MW/1MWh的储能子系统。预设控制周期为15秒,储能逆变器无功调节对机端电压的灵敏度设为0.1kV/MVar;可调储能逆变器无功调节步长设为0.05MVar。
(1)2020年5月11日11时08分10秒,开始一个控制周期计算:
(2)从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压为0.389kV,无功Qpcc_cur为0.22MVar;各储能逆变器交流侧当前电压为0.394kV、0.385kV、0.390kV,当前无功为0.16MVar、-0.15MVar、0.07MVar,均无功可调。
(3)累加所有大于0的无功值Q+=0.16+0.07=0.23(MVar),累加所有小于0的无功绝对值Q-=0.15(MVar);
(4)各可调逆变器为降低电压差所需的无功调节量为(0.394-0.389)/0.1=0.05(MVar)、(0.385-0.389)/0.1=-0.04(MVar)、(0.390-0.389)/0.1=0.01(MVar)
(5)进行无功调节步长检验,3台逆变器无功调节量0.05MVar、-0.04MVar、0.01MVar,均在无功调节步长范围内(-0.05MVar~0.005MVar);
(6)计算各可调逆变器无功设定值为0.16-0.05=0.11(MVar)、-0.15-(-0.04)=-0.11(MVar)、0.07-0.01=0.06(MVar):
(7)累加所有无功设定值大于0的可调储能逆变器无功设定值Qset+为0.11+0.06=0.17(MVar);
累加所有无功设定值小于0的可调储能逆变器无功设定值绝对值Qset-为0.11(MVar);
(8)计算储能站并网点无功调节后的预估值为0.22+(0.11-0.16)+(-0.11-(-0.15))+(0.06-0.07)=0.2(MVar);
(9)因为储能站并网点无功调节后的预估值为0.2MVar小于储能站并网点当前无功0.22MVar,且Q+≥Qset+、Q-≥Qset-,表明经过此轮调节可减少可调储能逆变器间的无功环流,且减少了并网点无功绝对值、即减少了出线网损,调节可以执行;
(10)将3个可调储能逆变器无功设定值0.11MVar、-0.11MVar、0.06MVar,下发到对应储能逆变器执行无功调节;
(11)2020年5月11日11时08分25秒,开始又一个控制周期计算:
(12)从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压为0.388kV,无功Qpcc_cur为0.19MVar;各储能逆变器交流侧当前电压为0.392kV、0.387kV、0.389kV,当前无功为0.10MVar、-0.12MVar、0.05MVar,均无功可调。
(13)累加所有大于0的无功值Q+=0.1+0.05=0.15(MVar),累加所有小于0的无功绝对值Q-=0.12(MVar);
(14)各可调逆变器为降低电压差所需的无功调节量为(0.392-0.388)/0.1=0.04(MVar)、(0.387-0.388)/0.1=-0.01(MVar)、(0.389-0.388)/0.1=0.01(MVar)
(15)进行无功调节步长检验,3台逆变器无功调节量0.04MVar、-0.01MVar、0.01MVar,均在无功调节步长范围内(-0.05MVar~0.005MVar);
(16)计算各可调逆变器无功设定值为0.10-0.04=0.06(MVar)、-0.12-(-0.01)=-0.11(MVar)、0.05-0.01=0.04(MVar):
(17)累加所有无功设定值大于0的可调储能逆变器无功设定值Qset+为0.06+0.04=0.1(MVar);
累加所有无功设定值小于0的可调储能逆变器无功设定值绝对值Qset-为0.11(MVar);
(18)计算储能站并网点无功调节后的预估值为0.19+(0.06-0.10)+(-0.11-(-0.12))+(0.04-0.05)=0.15(MVar);
(19)因为储能站并网点无功调节后的预估值为0.15MVar小于储能站并网点当前无功0.19MVar,且Q+≥Qset+、Q-≥Qset-,表明经过此轮调节可减少可调储能逆变器间的无功环流,且减少了并网点无功绝对值、即减少了出线网损,调节可以执行;
(20)将3个可调储能逆变器无功设定值0.06MVar、-0.11MVar、0.04MVar,下发到对应储能逆变器执行无功调节;
(21)2020年5月11日11时08分40秒,开始又一个控制周期计算:
(22)从储能电站当地监控系统获取储能站并网点当前电压为0.387kV,无功Qpcc_cur为0.14MVar;各储能逆变器交流侧当前电压为0.390kV、0.388kV、0.388kV,当前无功为0.05MVar、-0.10MVar、0.03MVar,均无功可调。
(23)累加所有大于0的无功值Q+=0.05+0.03=0.08MVar,累加所有小于0的无功绝对值Q-=|-0.10|=0.10(MVar);
(24)各可调逆变器为降低电压差所需的无功调节量为(0.390-0.387)/0.1=0.03(MVar)、(0.388-0.387)/0.1=0.01(MVar)、(0.388-0.387)/0.1=0.01(MVar)
(25)进行无功调节步长检验,3台逆变器无功调节量0.03MVar、0.01MVar、0.01MVar,均在无功调节步长范围内(-0.05MVar~0.005MVar);
(26)计算各可调逆变器无功设定值为0.05-0.03=0.02(MVar)、-0.10-0.01=-0.11(MVar)、0.03-0.01=0.02(MVar):
(27)累加所有无功设定值大于0的可调储能逆变器无功设定值Qset+为0.02+0.02=0.04(MVar);
累加所有无功设定值小于0的可调储能逆变器无功设定值绝对值Qset-为0.11(MVar);
(28)计算储能站并网点无功调节后的预估值为0.14+(0.02-0.05)+(-0.11-(-0.10))+(0.02-0.03)=0.09(MVar);
(29)因为储能站并网点无功调节后的预估值为0.09MVar小于储能站并网点当前无功0.14MVar,且Q+≥Qset+、Q-<Qset-,表明经过此轮调节,虽然减少了并网点无功绝对值,但是不能减少可调储能逆变器间的无功环流,此轮调节不执行;
从上述实施过程可以看到,经过2轮控制,储能站并网点电压控制与各储能逆变器交流侧压差由最大的0.005kV(第一轮最大压差=0.394-0.389),减小为0.003kV(第三轮最大压差=0.390-0.387);储能逆变器之间的无功环流(即min(Q+,Q-))从第一轮0.15MVar下降到第三轮的0.08MVar;储能并网点无功从第一轮0.22MVar下降到第三轮的0.14MVar,有利于减少出线网损。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (4)
1.一种储能站无功调节方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值;
2)计算各个可调储能逆变器减少电压差的无功设定值Q pcs_set_n ;
3)判断可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节是否可以减少并网点出线网损并减少无功环流,如果可以则转入步骤4),否则转入步骤5);
4)将储能逆变器无功设定值Q pcs_set_n 下发到各可调储能逆变器进行执行;
5)等待下一个调节周期的到来,重新返回步骤1);
所述步骤1)中,累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值记为Q + ,如下式所示:
Q i 为所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器无功,i=1,…,I;
所述步骤1)中,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值记为Q - ,如下式所示:
Q k 为所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值,k=1,…,K;
所述步骤2)中,无功设定值Q pcs_set_n 计算过程如下:
2.1)计算各可调逆变器为降低电压差所需的无功调节量Q pcs_down_n ,n=1,…,N,N为可调逆变器总数,如下式所示:
Q pcs_down_n =(U pcs_cur_n -U pcc_cur )/ S(3)
式中:U pcs_cur_n 为各可调储能逆变器交流侧当前电压,U pcc_cur 为储能站并网点的当前电压,S为可调储能逆变器无功调节对交流侧电压的灵敏度;
2.2)进行无功调节步长检验:
若Q pcs_down_n 大于Q pcs_step ,则Q pcs_down_n =Q pcs_step ;
若Q pcs_down_n 小于-Q pcs_step ,则Q pcs_down_n = -Q pcs_step ;
Q pcs_step 为可调储能逆变器无功调节步长;
2.3)计算各可调逆变器无功设定值为Q pcs_set_n =Q pcs_cur_n -Q pcs_down_n ;Q pcs_cur_n 为各可调储能逆变器交流侧当前无功;
所述步骤3)具体包括:
所有无功设定值小于0的S个可调储能逆变器无功设定值记为Q pcs_set_s ,s=1,…,S,累加这S个可调储能逆变器无功设定值的绝对值,记为Q set- ,如式(5)所示:
计算储能站并网点无功调节后的预估值,记为Q pcc_pre ,如式(6)所示:
3.2)若|Q pcc_pre |小于|Q pcc_cur |且Q - 等于0、Q set- 等于0,转入步骤4);
若|Q pcc_pre |小于|Q pcc_cur |且Q + 等于0、Q set+ 等于0,转入步骤4);
若|Q pcc_pre |小于|Q pcc_cur |且Q + ≥Q set+ 、Q - ≥Q set- ,转入步骤4);
其他,转入步骤5);
Q pcc_cur 为储能站并网点的当前无功。
2.一种储能站无功调节系统,用于实施权利要求1所述的储能站无功调节方法,其特征在于,包括:
无功累加模块,用于累加所有当前无功值大于0的I个可调储能逆变器的无功值,累加所有当前无功值小于0的K个可调储能逆变器的无功值的绝对值;
无功设定值计算模块,用于计算各个可调储能逆变器减少电压差的无功设定值Q pcs_set_n ;
无功判断模块,用于判断可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节是否可以减少并网点出线网损并减少无功环流,将判断结果发送给无功设定值下发模块;
无功设定值下发模块,用于根据无功判断模块的判断结果,当可调储能逆变器为减少电压差所做的无功调节可以减少并网点出线网损并减少无功环流时,将储能逆变器无功设定值Q pcs_set_n 下发到各可调储能逆变器进行执行。
3.一种储能站无功调节装置,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,用于实施权利要求1所述的储能站无功调节方法。
4.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1所述的储能站无功调节方法。
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