CN112564188B - 一种新能源电站的调频控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调频控制技术领域,尤其涉及一种新能源电站的调频控制系统,包括负载功率计算评估单元、储能补偿单元、功率输出监测单元和调频控制单元,所述负载功率计算评估单元用于计算评估用户的总耗电量,所述储能补偿单元用于存储和补偿新能源电网的输出电能,所述功率输出监测单元用于监测新能源电站的电能输出,所述调频控制单元用来控制新能源电能的输出频率。根据用户耗电量的实际使用规律来预设、调控新能源电站的输出功率以及功率的变化快慢程度,采用储能补偿单元对新能源电站的电能输出进行调节,使得新能源电站的用电输出稳定、安全。
Description
技术领域
本发明涉及调频控制技术领域,具体为一种新能源电站的调频控制系统。
背景技术
电网频率作为衡量电能质量的重要指标,关系着电气设备的正常运行以及用户的用电质量。在电力系统运行时,电力系统负荷的实时、随机变化,会引起电网频率的实时、随机波动。随着电网规模的不断扩大新能源电源已经成为电网的主力电源,为了保障电网充分消纳新能源发电,火电机组出力被不断压低,在部分地区甚至减少火电开机数量,这使得系统惯性下降,系统频率的波动性愈发严重。
现有的新能源电站的调频控制方法和调频控制系统均设计不够合理,不能根据用户实际用电规律来调控新能源电站的输出功率,且不具备足够的预知效果,导致能源利用率低下,因此我们提出了一种新能源电站的调频控制方法及系统用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源电站的调频控制系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种新能源电站的调频控制系统,包括负载功率计算评估单元、储能补偿单元、功率输出监测单元和调频控制单元,所述负载功率计算评估单元用于计算评估用户的总耗电量,所述储能补偿单元用于存储和补偿新能源电网的输出电能,所述功率输出监测单元用于监测新能源电站的电能输出,所述调频控制单元用来控制新能源电能的输出频率。
优选的,所述负载功率计算评估单元包括计算单元和评估单元,所述计算单元计算电网负载的耗电功率计算公式为:
P0=U·I;
其中,P0为电站的输出功率,U为电站的输出电压,I为电站的输出电流。
优选的,所述评估单元的评估计算公式为:
其中,dt为耗电功率变化斜率,Pt2-Pt1为后一时刻耗电功率与前一时刻耗电功率的差值,Δt为前一时刻与后一时刻的时间差值。
优选的,所述评估单元的评估方法为:
步骤S1:根据计算单元实时记录用户的耗电功率,获取耗电功率的二十四小时变化曲线;
步骤S2:根据耗电功率的变化曲线确定耗电功率的输出阈值和曲线变化快慢阈值;
步骤S3:根据耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值对电站输出进行调节。
优选的,所述储能补偿单元中包括后备柴油发电单元和蓄电池组,所述柴油发电单元用于对新能源电站输出进行补偿,所述蓄电池组用于对新能源电站的输出电能进行补偿及存储。
优选的,所述储能补偿单元中补偿存储方法为:
步骤S4:负载功率计算评估单元确定的耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值,耗电功率的输出阈值包括耗电功率最大临界值Pmax与最小临界值Pmin,耗电功率的输出变化快慢阈值包括耗电功率的输出变化快慢最大临界值dmax与最小临界值dmin;
步骤S5:实时输出功率P<Pmax时后备柴油发电单元和蓄电池组对新能源电站输出进行补偿,实时输出功率P>Pmin时蓄电池组进行蓄电;
步骤S6:实时输出功率实时变化快慢值d的取值为dmax<d>dmin,根据负载功率计算评估单元评估的dmax与dmin去限定d取值。
优选的,所述储能补偿单元中限定d取值的计算公式为:
其中,dt为实时耗电功率变化率与对应时间的乘积,Pt2-Pt1为t1到t2时间段内功率变化值。
优选的,所述功率输出监测单元中功率输出P的计算公式为:
P=P1+P2+P3;
其中,P1新能源电站的输出功率,P2为柴油发电单元的补偿功率,P3为蓄电池组的补偿功率或储能功率,P3作为蓄电池组的补偿功率时为正值,P3作为蓄电池组的储能功率时为负值。
优选的,所述调频控制单元与负载功率计算评估单元、储能补偿单元和功率输出监测单元通过数据总线连接。
优选的,所述调频控制单元调频控制方法为:
步骤S10:根据负载功率计算评估单元的计算用户用电数据,调频控制单元获取用户用电情况和预计用电情况;
步骤S20:根据功率输出监测单元监测到的实时功率输出情况,获取实时电网输出情况;
步骤S30:根据预计用电情况和实时电网输出情况,调频控制单元控制储能补偿单元去调整输出功率实时变化快慢值d的实时数值,保证功率输出P的稳定或平稳变化。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过负载功率计算评估单元计算评估用户的总耗电量,根据用户耗电量的实际使用规律来预设、调控新能源电站的输出功率以及功率的变化快慢程度,采用储能补偿单元对新能源电站的电能输出进行调节,使得新能源电站的用电输出稳定、安全。
附图说明
图1为本发明条控制系统结构示意图;
图2为本发明储能补偿单元结构示意图;
图3为本发明负载功率计算单元结构示意图:
图4为本发明负载功率计算单元工作流程图:
图5为本发明功率输出计算单元与调频控制单元交互关系示意图;
图6为本发明调频控制单元工作流程示意图。
图中:1负载功率计算评估单元、101计算单元、102评估单元、2储能补偿单元、201后备柴油发电单元、202蓄电池组、3功率输出监测单元、4和调频控制单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6,本发明提供一种技术方案:
一种新能源电站的调频控制系统,包括负载功率计算评估单元1、储能补偿单元2、功率输出监测单元3和调频控制单元4,负载功率计算评估单元1用于计算评估用户的总耗电量,所述储能补偿单元2用于存储和补偿新能源电网的输出电能,所述功率输出监测单元3用于监测新能源电站的电能输出,所述调频控制单元4用来控制新能源电能的输出频率。负载功率计算评估单元1包括计算单元101和评估单元102,所述计算单元101计算电网负载的耗电功率计算公式为:
P0=U·I;
其中,P0为电站的输出功率,U为电站的输出电压,I为电站的输出电流。根据电网中的电路消耗计算客户的电能使用功率,其中可以通过设立智能电表对局部电网进行监测,再将智能电表检测到的局部电能进行总计得到用户耗电功率。随时间的变化,用户的耗电功率也是在不断变化的,在不同时间段有着不同的耗电功率。采用负载功率计算评估单元1对用户用电电能进行实时监控计算,了解用电日常变化情况,科学的对新能源电站进行对应的调平控制。
评估单元102的评估计算公式为:
其中,dt为耗电功率变化斜率,Pt2-Pt1为后一时刻耗电功率与前一时刻耗电功率的差值,Δt为前一时刻与后一时刻的时间差值。计算功率的变化快慢情况是了解电网实时变化的一个重要参数,获取到耗电功率的日常变化快慢程度之后,再根据耗电功率的日常变化快慢程度这一参数,对电网进行调频控制,通过调平控制使得新能源电站的输出功率变化快慢程度降低,保障新能源电站的用电输电安全。
评估单元102的评估方法为:
步骤S1:根据计算单元101实时记录用户的耗电功率,获取耗电功率的二十四小时变化曲线;
步骤S2:根据耗电功率的变化曲线确定耗电功率的输出阈值和曲线变化快慢阈值;
步骤S3:根据耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值对电站输出进行调节。
其中,耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值是通过计算得到的对新能源电站的输出功率以及输出功率的变化快慢进行限定,限定条件是在保障电网在最安全的工作情况下,满足对用户用电耗电情况。这就要求新能源电站的输出功率与对应时间的乘积与用户用电耗电量要相等,同时还需要在实时的输出功率满足用户的耗电功率,可以通过利用储能补偿单元2对新能源电站的输出进行调节。调节的同时需要根据新能源电站的调频的安全对储能补偿单元2做相应调节,使得新能源电站的输出功率变化快慢值更加平缓。
储能补偿单元2中包括后备柴油发电单元201和蓄电池组202,所述柴油发电单元201用于对新能源电站输出进行补偿,所述蓄电池组202用于对新能源电站的输出电能进行补偿及存储。储能补偿单元2中补偿存储方法为:
步骤S4:负载功率计算评估单元1确定的耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值,耗电功率的输出阈值包括耗电功率最大临界值Pmax与最小临界值Pmin,耗电功率的输出变化快慢阈值包括耗电功率的输出变化快慢最大临界值dmax与最小临界值dmin;
步骤S5:实时输出功率P<Pmax时后备柴油发电单元201和蓄电池组202对新能源电站输出进行补偿,实时输出功率P>Pmin时蓄电池组202进行蓄电;
步骤S6:实时输出功率实时变化快慢值d的取值为dmax<d>dmin,根据负载功率计算评估单元1评估的dmax与dmin去限定d取值。
储能补偿单元2中限定d取值的计算公式为:
其中,dt为实时耗电功率变化率与对应时间的乘积,Pt2-Pt1为t1到t2时间段内功率变化值。
功率输出监测单元3中功率输出P的计算公式为:
P=P1+P2+P3;
其中,P1新能源电站的输出功率,P2为柴油发电单元201的补偿功率,P3为蓄电池组202的补偿功率或储能功率,P3作为蓄电池组202的补偿功率时为正值,P3作为蓄电池组202的储能功率时为负值。在新能源电站供电过程中,对新能源电站进行调频控制过程中,为保障新能源电站的稳定安全的工作,会对新能源电站的输出功率以及输出功率的变化快慢程度进行调频控制,作为储能补偿单元2会在这一过程有电能的输入输出。功率输出监测单元3在工作过程中是对整个新能源电站的输出功率进行监测,这些输出功率是用来传输给用户使用的有用功率,通过对输出功率的实时监测,再与计算评估单元1中计算评估的用电耗电数据进行对比,对比的结果用来参考并调节新能源电网。在调解过程中以用户用电耗电功率为最主要的参考参数,再根据新能源电网的电能输出情况进行综合调节。
调频控制单元4与负载功率计算评估单元1、储能补偿单元2和功率输出监测单元3通过数据总线连接。调频控制单元4调频控制方法为:
步骤S10:根据负载功率计算评估单元1的计算用户用电数据,调频控制单元4获取用户用电情况和预计用电情况;
步骤S20:根据功率输出监测单元3监测到的实时功率输出情况,获取实时电网输出情况;
步骤S30:根据预计用电情况和实时电网输出情况,调频控制单元4控制储能补偿单元2去调整输出功率实时变化快慢值d的实时数值,保证功率输出P的稳定或平稳变化
本发明的具体工作流程为:使用时,通过负载功率计算评估单元1获取用户用电情况和预计用电情况,再根据以往的用电耗电功率对之后用户用电功率需求进行预测,预测的参考参数选取为最近一个月每天二十四小时的用电耗电功率数据,预测到的有效时间为接下来的三天,每天进行数据刷新并且重复预测,确保预测准确,在得到预测耗电需求情况后,再根据新能源电站的自身参数限定输出功率和输出功率变化快慢,根据限定的范围对新能源电站进行调频控制,在限定输出参数的同时需要保障输出电能总量满足电网用户的预计使用情况,保障新能源电站的有效安全的工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种新能源电站的调频控制系统,包括负载功率计算评估单元(1)、储能补偿单元(2)、功率输出监测单元(3)和调频控制单元(4),其特征在于:所述负载功率计算评估单元(1)用于计算评估用户的总耗电量,所述储能补偿单元(2)用于存储和补偿新能源电网的输出电能,所述功率输出监测单元(3)用于监测新能源电站的电能输出,所述调频控制单元(4)用来控制新能源电能的输出频率;所述负载功率计算评估单元(1)包括计算单元(101)和评估单元(102),所述计算单元(101)计算电网负载的耗电功率计算公式为:
P0=U·I;
其中,P0为电站的输出功率,U为电站的输出电压,I为电站的输出电流;
所述评估单元(102)的评估计算公式为:
其中,dt为耗电功率变化斜率,Pt2-Pt1为后一时刻耗电功率与前一时刻耗电功率的差值,Δt为前一时刻与后一时刻的时间差值。
2.根据权利要求1所述的新能源电站的调频控制系统,其特征在于:所述评估单元(102)的评估方法为:
步骤S1:根据计算单元(101)实时记录用户的耗电功率,获取耗电功率的二十四小时变化曲线;
步骤S2:根据耗电功率的变化曲线确定耗电功率的输出阈值和曲线变化快慢阈值;
步骤S3:根据耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值对电站输出进行调节。
3.根据权利要求1所述的新能源电站的调频控制系统,其特征在于:所述储能补偿单元(2)中包括后备柴油发电单元(201)和蓄电池组(202),所述柴油发电单元(201)用于对新能源电站输出进行补偿,所述蓄电池组(202)用于对新能源电站的输出电能进行补偿及存储。
4.根据权利要求3所述的新能源电站的调频控制系统,其特征在于:所述储能补偿单元(2)中补偿存储方法为:
步骤S4:负载功率计算评估单元(1)确定的耗电功率的输出阈值和输出变化快慢阈值,耗电功率的输出阈值包括耗电功率最大临界值Pmax与最小临界值Pmin,耗电功率的输出变化快慢阈值包括耗电功率的输出变化快慢最大临界值dmax与最小临界值dmin;
步骤S5:实时输出功率P<Pmax时后备柴油发电单元(201)和蓄电池组(202)对新能源电站输出进行补偿,实时输出功率P>Pmin时蓄电池组(202)进行蓄电;
步骤S6:实时输出功率实时变化快慢值d的取值为dmax<d>dmin,根据负载功率计算评估单元(1)评估的dmax与dmin去限定d取值。
6.根据权利要求1所述的新能源电站的调频控制系统,其特征在于:所述调频控制单元(4)与负载功率计算评估单元(1)、储能补偿单元(2)和功率输出监测单元(3)通过数据总线连接。
7.根据权利要求1所述的新能源电站的调频控制系统,其特征在于:所述调频控制单元(4)调频控制方法为:
步骤S10:根据负载功率计算评估单元(1)的计算用户用电数据,调频控制单元(4)获取用户用电情况和预计用电情况;
步骤S20:根据功率输出监测单元(3)监测到的实时功率输出情况,获取实时电网输出情况;
步骤S30:根据预计用电情况和实时电网输出情况,调频控制单元(4)控制储能补偿单元(2)去调整输出功率实时变化快慢值d的实时数值,保证功率输出P的稳定及平稳变化。
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