CN114825439B - 一种光伏与抽水蓄能协调控制的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，协调控制方法应用于变速抽水蓄能电站和光伏电站的协调控制过程，包括：获取变速抽水蓄能电站的毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据；获取光伏电站的实时光伏出力数据；根据实时光伏出力数据、毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式；功率调节方式集包括毫秒级功率调节方式、分钟级功率调节方式和组合型功率调节方式。通过本申请的技术方案，可以提升光蓄功率送出的稳定性、平滑性，提高光蓄联合送出的电能质量，减少新能源接入对电网的冲击。

Description

一种光伏与抽水蓄能协调控制的方法及系统

技术领域

本申请涉及多能互补技术领域，特别涉及一种光伏与抽水蓄能协调控制的方法及系统。

背景技术

可再生能源发电在缓解全球变暖压力、能源短缺和环境污染等方面具有重要的战略意义，大力发展可再生能源已经成为全球解决能源危机、实现双碳目标的重要方式。而光伏、风力等可再生能源具有随机性和波动性等特点，大规模风光新能源的接入对电网的稳定性和供电质量产生巨大的影响。

抽水蓄能电站是目前技术最成熟的、商业化规模最大、性价比良好的蓄能发电系统，光伏等可再生能源联合抽水蓄能电站运行是一种促进新能源消纳的有效方式之一。抽水蓄能方式与光伏新能源发电方式可实现多能互补。目前，对于抽水蓄能与光伏发电的互补控制技术，大多集中在常规定速抽水蓄能与光伏发电的联合调度及控制策略等方面，而对于光伏发电与变速抽水蓄能的实时协调控制运行方法方面相对较少，无法解决常规抽水蓄能与光伏发电联合运行及协调控制中所存在的调节精度不高、光蓄联合送出波动大等问题。

因此，亟需提出变速抽水蓄能与光伏发电的互补联合发电方法，这对于提高新能源消纳水平，提升电力系统的稳定性、可靠性具有重要的工程实用价值。

发明内容

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，协调控制方法应用于变速抽水蓄能电站和光伏电站的协调控制过程，包括：获取变速抽水蓄能电站的毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据；获取光伏电站的实时光伏出力数据；根据实时光伏出力数据、毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式；功率调节方式集包括毫秒级功率调节方式、分钟级功率调节方式和组合型功率调节方式。

可选地，毫秒级调节性能数据包括毫秒级功率响应范围和毫秒级调节速率；分钟级调节性能数据包括分钟级功率调节范围和分钟级调节速率；实时光伏出力数据包括实时光伏出力波动速率和实时光伏出力波动变化值。

可选地，在获取光伏电站的实时光伏出力数据的步骤中还包括：根据实时光伏出力波动速率实时调整实时光伏出力的采集周期；对实时光伏出力波动变化值进行时延修正处理，得到光伏出力波动变化修正值；时延修正处理包括将采集周期内的实时光伏出力波动变化值与实时光伏出力的时延修正进行叠加处理。

可选地，毫秒级功率调节方式通过将功率直接下发输出至全功率变流器来平抑光伏的秒级出力波动；分钟级功率调节方式通过变速抽水蓄能电站的计算机监控系统将功率下发输出至调速器来平抑光伏的分钟级出力波动；组合型功率调节方式通过全功率变流器和调速器共同作用来平抑光伏的出力波动。

可选地，根据实时光伏出力数据、毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式的步骤还包括：判断实时光伏出力波动速率是否大于毫秒级调节速率，若是，选择毫秒级功率调节方式作为实际功率调节方式若否，判断实时光伏出力波动速率是否小于分钟级调节速率，若是，选择分钟级功率调节方式作为实际功率调节方式；若否，选择组合型功率调节方式作为实际功率调节方式。

可选地，在选择毫秒级功率调节方式作为实际功率调节方式的步骤后，还包括：判断光伏出力波动变化修正值是否小于等于毫秒级功率响应范围，若是，则仅由全功率变流器平抑光伏波动；若否，判断光伏出力波动变化修正值是否小于等于分钟级功率调节范围且大于等于毫秒级功率响应范围，若是，由全功率变流器和调速器共同平抑光伏波动；若否，则由全功率变流器和调速器平抑光伏波动，并且同时对光伏电站的总出力进行第一限制调整；

在选择分钟级功率调节方式作为实际功率调节方式的步骤后，还包括：判断光伏出力波动变化修正值是否小于等于分钟级功率调节范围，若是，则仅由调速器平抑光伏波动；若否，则由调速器平抑光伏波动，并且对光伏电站的总出力进行第二限制调整。

可选地，在选择组合型功率调节方式作为实际功率调节方式的步骤后，还包括：计算实时光伏出力波动速率的组合系数；根据组合系数进行时延修正处理，得到光伏出力波动变化修正值。

可选地，光伏电站的升压站直接接入变速抽水蓄能电站的开关站，并通过220kV或更高电压等级的同一并网点接入交流电网。

可选地，变速抽水蓄能电站的各机组之间的功率分配采用可调容量成比例分配原则；光伏电站的各逆变器之间的功率分配采用额定容量成比例分配原则。

本申请的目的之一在于还提供一种光伏与抽水蓄能协调控制系统，应用于变速抽水蓄能电站和光伏电站的协调控制过程，协调控制系统包括远动通信单元、数据采集单元以及协调控制单元，协调控制系统内部各个单元之间均通信连接；远动通信单元在协调控制系统与变速抽水蓄能电站以及光伏电站之间建立通信通道；数据采集单元利用通信通道采集并存储变速抽水蓄能电站以及光伏电站的实时生产数据，传输实时生产数据至协调控制单元，接收并分发协调控制指令至变速抽水蓄能电站以及光伏电站；协调控制单元接收数据采集单元采集的实时生产数据，并基于实时生产数据进行协调控制处理，生成协调控制指令，并将协调控制指令传输至实时数据采集单元；协调控制处理依据权利要求1至9中任一的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法来执行。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

1.通过设置秒级功率调节方式、分钟级功率调节方式和组合型功率调节方式的多种功率调节方式，有效完善了变速抽水蓄能电站的调节功能，实现了变速抽水蓄能电站的高效运行，提高了光伏发电的消纳水平；

2.通过对实时光伏出力波动变化值进行时延修正处理以及根据光伏出力波动速率调整采集周期，可有效提高数据处理的准确度，实现联合运行送出的可靠性和稳定性；

3.通过将光伏电站的升压站直接接入所述变速抽水蓄能电站的开关站，并通过220kV或更高电压等级的同一并网点接入交流电网，有效提升了联合运行送出功率的稳定性、平滑性，同时减少了新能源接入对区域电网的冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为全功率变速抽水蓄能机组的结构示意图。

图2为一种光伏与抽水蓄能协调控制的方法的基本流程示意图。

图3为一种光伏与抽水蓄能协调控制的方法的具体流程示意图。

图4为光蓄协调控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

由于光伏发电出力具有很强的随机性、间歇性和波动性，光伏发电运行很难与负荷需求相匹配，需要具有灵活性的电源与之协调配合。变速抽蓄机组具有启停迅速、负荷调节快、调节范围大等优点，可以为电力系统提供优质的调峰调频电源。

请参照图1，抽水蓄能电站利用夜晚过剩的电力驱动水泵，把水从下水库抽到上水库，把电能转化为势能存储起来，在白天用电高峰期时把势能转化为电能。在电力市场中，光伏和抽水蓄能电站在满足本地负荷需求的情况下，在电价较低时，可以把电转化为势能存储起来，在电价较高的时候卖给电力市场来获得更多的收益。

我国的抽水蓄能技术虽然起步较晚，但在进入二十一世纪后得到快速发展。在变速抽水蓄能发电技术方面，日本、欧美等国从20世纪60年代就已开始了可变速抽水蓄能机组的研究及试验工作，日本、德国等已投运了数十个双馈变速抽水蓄能电站；全功率变速恒频抽水蓄能机组由于采用电力电子设备，响应速度更快，能进一步提升水电机组的调控能力，也是变速恒频抽水蓄能技术发展的重要方向。

因此，通过变速抽水蓄能电站与光伏发电站的联合运行控制，可以有效提高光伏电源送出的的连续性和均衡性，从而促进可再生能源的并网消纳。

本实施例以全功率变速抽水蓄能电站和光伏电站为例：全功率变速抽水蓄能电站安装至少1台全功率变流器的变速抽水蓄能发电机组，光伏电站为集中式光伏发电站；光伏发电站将光电通过升压站升压后，经过短距离输电线路接入抽水蓄能电站的220kV或更高电压等级的开关站，并从同一并网点接入交流电网；本方法中变速抽水蓄能电站特指全功率变速抽水蓄能电站，光伏电站指集中式光伏发电站。

请参照图1，简要介绍全功率变速抽水蓄能机组的工作原理：

全功率变速抽水蓄能机组由水泵水轮机、发电电动机、全功率变流器、调速器、励磁装置及计算机监控系统组成；水泵水轮机与发电电动机通过主轴连接，经AC/DC/AC全功率变流器和主变压器升压后接入交流电网；励磁装置为全功率变流器提供直流磁场，调速器通过导叶调节机组流量，计算机监控系统实现各运行设备的实时数据采集，并将控制指令下发给全功率变流器或者调速器。

全功率变速抽蓄的快速功率控制实现为：采用变流器控制机组的并网电磁功率，水轮机调速器通过调节导叶开度控制水轮机转速及机械功率，计算机监控系统利用机组运转特性曲线，实现调速器、励磁、全功率变流器的转速、水头、流量、出力等的寻优计算。

全功率变流器的控制实现为：网侧变流器连接变流器直流母线与交流电网，外环采用虚拟同步机输出功率控制，内环采用电压、电流双环控制，在发电工况下，通过控制并网功率，将直流电能逆变成交流电能输送到电网；机侧变流器连接电机与直流母线，机侧变流器外环采用直流母线电压闭环控制，内环采用电流闭环控制，在发电工况下，通过控制直流母线电压、电机转矩，将发电机产生的电能送到直流母线。在抽水工况下，全功率变流器控制将电网的交流电能送到水泵侧，实现抽水蓄能。

请参照图2及图3，本实施例公开了一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，协调控制方法应用于变速抽水蓄能电站和光伏电站的协调控制过程，包括：

获取变速抽水蓄能电站的毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据；

获取光伏电站的实时光伏出力数据；

根据实时光伏出力数据、毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式；

功率调节方式集包括毫秒级功率调节方式、分钟级功率调节方式和组合型功率调节方式。

与常规的定速抽水蓄能机组不同，本实施例中，全功率变速抽水蓄能机组除了具备定速抽水蓄能机组的调节性能外，还可以提供一种毫秒级的快速响应特性，即在20ms～50ms的时间内，实现机组额定功率10％Ne～20Ne范围出力的调节，此响应特性是基于全功率变流器电力电子控制技术；此外，全功率变速抽水蓄能机组还具备抽水工况下的变功率调节能力，常规定速抽水蓄能机组在抽水工况下只能以额定抽水功率运行。

本实施例针对全功率变速抽水蓄能机组的运行特性，提出功率调节的三种方式，即毫秒级调节方式、分钟级调节方式和组合型调节方式，三种调节方式可根据光伏出力的实时波动自动切换。

其中，毫秒级调节性能数据包括毫秒级功率响应范围和毫秒级调节速率；毫秒级功率调节方式通过将功率直接下发输出至全功率变流器来平抑光伏的秒级出力波动。

本实施例中，毫秒级调节方式是利用全功率变速抽蓄机组的毫秒级快速响应能力，通过控制全功率变流器来平抑光伏的秒级出力波动。毫秒级调节方式的功率下发直接输出至全功率变流器，而不经过计算机监控系统。全功率变速抽蓄机组的毫秒级快速调节性能有响应范围和响应时间两个指标，可通过试验测试得出。本实施例中采用以下方法获得：

(1)毫秒级功率响应范围：ΔNe_i＝Ne_iH-Ne_iL，

其中：ΔNe_i为某台机组的毫秒级功率响应范围，比如响应范围为 10％Ne≤ΔNe_i≤20％Ne；

Ne_iH为第i台全功率变速抽水蓄能机组的毫秒级功率响应上限；

Ne_iL为第i台全功率变速抽水蓄能机组的毫秒级功率响应下限。

(2)毫秒级功率响应时间ΔTe_i

ΔTe_i为某台机组完成毫秒级快速功率响应范围所需时间，取值范围如20ms≤ΔTe_i≤50ms；

(3)计算出毫秒级调节速率，取所有机组中最小的调节速率。

单位：MW/s(兆瓦每秒)

(4)计算全功率变速抽蓄电站的毫秒级功率响应范围ΔNe

ΔNe＝NeH-NeL

其中：NeH为全功率变速抽蓄电站的毫秒级功率响应范围上限；

NeL为全功率变速抽蓄电站的毫秒级功率响应范围下限；

n为全功率变速抽蓄电站处于发电或抽水状态的机组数量。

本实施例中，分钟级调节性能数据包括分钟级功率调节范围和分钟级调节速率，分钟级功率调节方式通过变速抽水蓄能电站的计算机监控系统将功率下发输出至调速器来平抑光伏的分钟级出力波动。

分钟级调节方式是利用全功率变速抽蓄机组的常规分钟级调节能力，通过控制机组调速器来平抑光伏的分钟级出力波动。电力标准 DL/T 1870-2018《电力系统网源协调技术规范》中要求水电机组AGC 调节速率应不小于50％Pe/min，即1分钟内可调节至少50％的机组额定出力，因此通常称水电机组(含抽水蓄能机组)的常规出力调节过程为分钟级调节过程。

本实施例中采用以下方法获得分钟级功率调节范围和分钟级调节速率：

(1)全功率变速抽蓄电站的分钟级功率调节范围ΔPe

ΔPe＝PeH-PeL

式中：

Ps_iH为第i台全功率变速抽水蓄能机组发电或抽水的可调上限；

Ps_iL为第i台全功率变速抽水蓄能机组发电或抽水的可调下限；

PeH为全功率变速抽水蓄能电站的分钟级功率可调上限；

PeL为全功率变速抽水蓄能电站的分钟级功率可调下限。

(2)分钟级调节速率Rmin，取所有机组中最小的调节速率。

本实施例中取分钟级调节速率为《电力系统网源协调技术规范》的规定值，也可取其他满足电网要求的工程值。

式中：Pe_i为第i台全功率变速抽水蓄能机组的额定发电或抽水功率。

本实施例中，组合型功率调节方式通过全功率变流器和调速器共同作用来平抑光伏的出力波动。组合型调节方式是通过组合调节算法，同时调节全功率变速抽水蓄能机组的变流器和调速器，从而实现功率调节。

本实施例中，实时光伏出力数据包括实时光伏出力波动速率和实时光伏出力波动变化值。

在获取光伏电站的实时光伏出力数据的步骤中，根据实时光伏出力波动速率实时调整光伏出力的采集周期；对实时光伏出力波动变化值进行时延修正处理，得到光伏出力波动变化修正值；时延修正处理包括将采集周期内的实时光伏出力波动变化值与实时光伏出力的时延修正进行叠加处理。

本实施例中通过以下方法获取实时光伏出力数据：

(1)计算实时光伏出力波动速率Rpv

由于协调控制单元的循环运算周期约为300ms，1秒钟协调控制单元运算约3个周期，因此可以每3个运算周期计算每秒钟光伏实时出力的变化，从而计算出实时的光伏出力波动速率；此外，对于光伏实时出力的采集，本实施例通过数据采集单元直接采集光伏发电站升压站的光伏实时总出力，降低了通信时延的影响因素。

ΔT＝(T3-T1)/1000

式中：T3为协调控制单元开始第3个运算周期的时间戳，在linux 中可通过gettimeofday函数获取当前时间戳的微秒；UNIX等其他系统也有类似函数；

T1为协调控制单元开始第1个运算周期的时间戳，获取方法同T3；ΔT为时间差，单位为毫秒。

因此，实时光伏波动速率Rpv:

式中：Ppv(T3)为协调控制单元在第3个运算周期内所采集的光伏实发总出力；

Ppv(T1)为协调控制单元在第1个运算周期内所采集的光伏实发总出力；

Rpv存在正负，正为增加方向，负为降低方向。

(2)计算实时光伏出力波动变化值ΔPv

对于光伏出力的波动计算，本方法中考虑了光伏波动率与全功率变速抽蓄机组的调节速率的匹配，也就是针对不同的波动率和调节速率，计算时采集实时光伏出力的时间周期不同，光伏波动越快，采集周期越短，光伏波动越缓慢，采集周期越长。

ΔPv＝Pv(t0+n*ΔT)-Pv(t0)

式中：Pv(t0)为光伏实时出力初始采集值，t0为初始采集时刻； Pv(t0+Δt)为光伏实时出力截止采集值，n为周期系数。

本实施例中，根据实时光伏出力数据、毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式的步骤还包括：

判断实时光伏出力波动速率是否大于毫秒级调节速率，若是，选择毫秒级功率调节方式作为实际功率调节方式；

若否，判断实时光伏出力波动速率是否小于分钟级调节速率，若是，选择分钟级功率调节方式作为实际功率调节方式；

若否，选择组合型功率调节方式作为实际功率调节方式。

其中，在选择毫秒级功率调节方式作为实际功率调节方式的步骤后，还包括：

判断光伏出力波动变化修正值是否小于等于毫秒级功率响应范围，若是，则仅由全功率变流器平抑光伏波动；

若否，判断光伏出力波动变化修正值是否小于等于分钟级功率调节范围且大于等于毫秒级功率响应范围，若是，由全功率变流器和调速器共同平抑光伏波动；

若否，则由全功率变流器和调速器平抑光伏波动，并且同时对光伏电站的总出力进行第一限制调整；

在选择分钟级功率调节方式作为实际功率调节方式的步骤后，还包括：

判断光伏出力波动变化修正值是否小于等于分钟级功率调节范围，若是，则仅由调速器平抑光伏波动；

若否，则由调速器平抑光伏波动，并且对光伏电站的总出力进行第二限制调整。

在选择组合型功率调节方式作为实际功率调节方式的步骤后，还包括：

计算实时光伏出力波动速率的组合系数；

根据组合系数进行时延修正处理，得到光伏出力波动变化修正值。

请参照图3，本实施例中，具体地，全功率变速抽蓄机组功率调节与光伏出力的协调控制方法如下：

(1)若实时光伏出力波动速率大于毫秒级调节速率，即Rpv>Rms，则采用毫秒级调节方式，利用全功率变速抽蓄机组的毫秒级快速响应能力，通过全功率变流器来平抑光伏的秒级出力波动，周期系数n取 1；

ΔPv＝Pv(t0+ΔT)-Pv(t0)

式中：ΔP′v为考虑了光伏实时出力采集时延因素的光伏出力波动变化修正值；

为光伏实时出力的时延修正。

进一步地，

若光伏出力波动变化修正值小于等于毫秒级功率响应范围，即ΔP′v≤ΔNe，则全部由全功率变流器平抑光伏波动。

FscSet＝FscSet+ΔP′v

若光伏出力波动变化修正值小于等于分钟级功率调节范围且大于等于毫秒级功率响应范围，即ΔNe≤ΔP′v≤ΔPe，则由全功率变流器和调速器共同平抑光伏波动。

FscSet＝FscSet+ΔNe

GovSet＝GovSet+ΔP′v-ΔNe

式中：FscSet为全功率变流器的设定值；GovSet为调速器的设定值。

若光伏出力波动变化修正值大于分钟级功率调节范围，即ΔP′v>ΔPe，则说明光伏出力波动已经超出全功率变速抽蓄电站的可调范围，除了全功率变流器和调速器平抑光伏波动外，还需要同时对光伏电站总出力进行调整。

FscSet＝FscSet+ΔNe

GovSet＝GovSet+ΔPe

PvSet＝PvSet-(ΔP′v-ΔPe)

式中：PvSet为光伏电站总出力设定值；

(2)若实时光伏出力波动速率小于分钟级调节速率，即Rpv<Rmin，则采用分钟级调节方式，利用全功率变速抽蓄机组的分钟级调节能力，通过调速器来平抑光伏的分钟级出力波动，周期系数n取10，周期系数可根据实际调节效果进行调整；

ΔPv＝Pv(t0+n*ΔT)-Pv(t0)

进一步地，

若光伏出力波动变化修正值小于等于分钟级功率调节范围,即ΔP′v≤ΔPe，则全部由调速器平抑光伏波动。

GovSet＝GovSet+ΔP′v

否则，若光伏出力波动变化修正值大于分钟级功率调节范围ΔP′v>ΔPe，则说明光伏出力波动已经超出全功率变速抽蓄电站的可调范围，因此需要同时对光伏进行出力限制。

GovSet＝GovSet+ΔPe

PvSet＝PvSet-(ΔP′v-ΔNe)

(3)若实时光伏出力波动速率介于分钟级调节速率和毫秒级调节速率之间，即Rmin≤Rpv≤Rms，则采用组合型调节方式，利用全功率变速抽蓄机组的毫秒级、分钟级调节能力的组合，来平抑光伏的出力波动；

首先,计算实时光伏波动速率的组合系数k，组合系数反应了光伏波动速率更接近于分钟级调节速率还是更接近于毫秒级调节速率；

其次，计算考虑时延修正后的光伏出力波动变化修正值；

n＝10*k

ΔPv＝Pv(t0+n*ΔT)-Pv(t0)

最后，计算变流器和调速器的设定值：

FscSet＝FscSet+(1-k)*ΔP′v

GovSet＝GovSet+k*ΔP′v

本实施例中，变速抽水蓄能电站的各机组之间的功率分配采用可调容量成比例分配原则，光伏电站的各逆变器之间的功率分配采用额定容量成比例分配原则。

具体地，全功率变速抽水蓄能电站的负荷分配中：

(1)毫秒级调节方式的按毫秒级功率响应范围成比例分配。

式中：Fsc_iSet为第i台全功率变速抽蓄机组变流器的负荷分配值。

(2)分钟级调节方式的按分钟级功率调节范围成比例分配。

式中：Gov_iSet为第i台全功率变速抽蓄机组调速器的负荷分配值。

具体地，光伏电站的负荷分配中依据光伏发电阵列逆变器额定功率成比例原则：

式中：Pv_jSet为光伏电站中第j个光伏逆变器的负荷分配值；

Pv_jE为光伏电站中第j个光伏逆变器的额定功率；

m为为光伏电站中光伏逆变器总数目。

请参照图4，本申请还公开了一种光伏与抽水蓄能协调控制的系统，其系统为光蓄协调控制系统，该系统如下：

本申请中在分别在变速抽水蓄能电站设置变速抽水蓄能电站计算机监控系统，在光伏电站设置光伏电站计算机监控系统。光蓄协调控制系统分别与变速抽水蓄能电站计算机监控系统以及光伏电站计算机监控系统通信连接，光蓄协调控制系统采集两大计算机监控系统中的实时生产数据，并基于采集的实时生产数据进行协调控制处理后，再下发协调控制指令至两大计算机监控系统，实现对变速抽水蓄能电站以及光伏电站的逆变器的控制调节。光蓄协调控制系统中的协调控制处理过程根据本申请的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法来进行。

光蓄协调控制系统包括数据采集单元、协调控制单元及远动通信单元。并且，光蓄协调控制系统内部各个单元之间均通信连接。

其中，远动通信单元利用网络在光蓄协调控制系统与变速抽水蓄能电站以及光伏电站之间建立通信通道，实现光蓄协调控制系统与变速抽水蓄能电站计算机监控系统、光伏电站计算机监控系统的远程通信。

数据采集单元利用远动通信单元建立的通信通道，采集并存储变速抽水蓄能电站以及光伏电站的实时生产数据，如机组有功功率、无功功率等，将实时生产数据传输至协调控制单元，接收协调控制单元生成的协调控制指令，并将协调控制指令下发至变速抽水蓄能电站计算机监控系统以及光伏电站计算机监控系统。

协调控制单元接收数据采集单元采集的实时生产数据，并基于实时生产数据进行协调控制处理，生成协调控制指令，并将协调控制指令传输至数据采集单元。

基于上述光蓄协调控制系统的系统结构和处理过程，光蓄协调控制系统有效实现对变速抽水蓄能机组和光伏逆变器出力的实时调控，协调变速抽水蓄能电站与光伏电站的出力分配。

本申请旨在解决常规抽水蓄能电站与光伏电站联合运行及协调控制中所存在的调节精度不高、光蓄联合送出波动大等问题，通过充分利用全功率变速抽水蓄能电站的毫秒级响应特性，对光伏功率的秒级突变进行平抑，解决了光伏出力的毛刺问题；同时，本申请提出了全功率变速抽水蓄能电站的多种调节方式，完善了全功率变速抽水蓄能电站的调节功能，实现了变速抽水蓄能机组的高效运行。此外，本申请通过光伏发电和全功率变速抽水蓄能的协调运行，实现了联合运行送出功率的稳定性、平滑性、可靠性，提高了新能源的消纳水平，同时减少了新能源接入对区域电网的冲击。

以上，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，所述协调控制方法应用于变速抽水蓄能电站和光伏电站的协调控制过程，其特征在于，包括：

获取所述变速抽水蓄能电站的毫秒级调节性能数据和分钟级调节性能数据；

获取所述光伏电站的实时光伏出力数据；

根据所述实时光伏出力数据、所述毫秒级调节性能数据和所述分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式；

所述功率调节方式集包括毫秒级功率调节方式、分钟级功率调节方式和组合型功率调节方式；

所述毫秒级功率调节方式通过将功率直接下发输出至全功率变流器来平抑光伏的秒级出力波动；

所述分钟级功率调节方式通过所述变速抽水蓄能电站的计算机监控系统将功率下发输出至调速器来平抑光伏的分钟级出力波动；

所述组合型功率调节方式通过所述全功率变流器和所述调速器共同作用来平抑光伏的出力波动。

2.如权利要求1所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于：

所述毫秒级调节性能数据包括毫秒级功率响应范围和毫秒级调节速率；

所述分钟级调节性能数据包括分钟级功率调节范围和分钟级调节速率；

所述实时光伏出力数据包括实时光伏出力波动速率和实时光伏出力波动变化值。

3.如权利要求2所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于，在所述获取所述光伏电站的实时光伏出力数据的步骤中还包括：

根据所述实时光伏出力波动速率实时调整光伏出力的采集周期；

对所述实时光伏出力波动变化值进行时延修正处理，得到光伏出力波动变化修正值；

所述时延修正处理包括将所述采集周期内的所述实时光伏出力波动变化值与实时光伏出力的时延修正进行叠加处理。

4.如权利要求3所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于，所述根据所述实时光伏出力数据、所述毫秒级调节性能数据和所述分钟级调节性能数据，在功率调节方式集中自动选择实际功率调节方式的步骤还包括：

判断所述实时光伏出力波动速率是否大于所述毫秒级调节速率，若是，选择所述毫秒级功率调节方式作为所述实际功率调节方式；

若否，判断所述实时光伏出力波动速率是否小于所述分钟级调节速率，若是，选择所述分钟级功率调节方式作为所述实际功率调节方式；

若否，选择所述组合型功率调节方式作为所述实际功率调节方式。

5.如权利要求4所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于：

在所述选择所述毫秒级功率调节方式作为所述实际功率调节方式的步骤后，还包括：

判断所述光伏出力波动变化修正值是否小于等于所述毫秒级功率响应范围，若是，则仅由所述全功率变流器平抑光伏波动；

若否，判断所述光伏出力波动变化修正值是否小于等于所述分钟级功率调节范围且大于等于所述毫秒级功率响应范围，若是，由所述全功率变流器和所述调速器共同平抑光伏波动；

若否，则由所述全功率变流器和所述调速器平抑光伏波动，并且同时对所述光伏电站的总出力进行第一限制调整；

在所述选择所述分钟级功率调节方式作为所述实际功率调节方式的步骤后，还包括：

判断所述光伏出力波动变化修正值是否小于等于所述分钟级功率调节范围，若是，则仅由所述调速器平抑光伏波动；

若否，则由所述调速器平抑光伏波动，并且对所述光伏电站的总出力进行第二限制调整。

6.如权利要求4所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于：

在所述选择所述组合型功率调节方式作为所述实际功率调节方式的步骤后，还包括：

计算所述实时光伏出力波动速率的组合系数；

根据所述组合系数进行所述时延修正处理，得到所述光伏出力波动变化修正值。

7.如权利要求1-6任一所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于：

所述光伏电站的升压站直接接入所述变速抽水蓄能电站的开关站，并通过220kV或更高电压等级的同一并网点接入交流电网。

8.如权利要求7所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法，其特征在于：

所述变速抽水蓄能电站的各机组之间的功率分配采用可调容量成比例分配原则；

所述光伏电站的各逆变器之间的功率分配采用额定容量成比例分配原则。

9.一种光伏与抽水蓄能协调控制系统，应用于变速抽水蓄能电站和光伏电站的协调控制过程，其特征在于：

所述协调控制系统包括远动通信单元、数据采集单元以及协调控制单元，所述协调控制系统内部各个单元之间均通信连接；

所述远动通信单元在所述协调控制系统与所述变速抽水蓄能电站以及所述光伏电站之间建立通信通道；

所述数据采集单元利用所述通信通道采集并存储所述变速抽水蓄能电站以及所述光伏电站的实时生产数据，传输所述实时生产数据至所述协调控制单元，接收并分发协调控制指令至所述变速抽水蓄能电站以及所述光伏电站；

所述协调控制单元接收所述数据采集单元采集的所述实时生产数据，并基于所述实时生产数据进行协调控制处理，生成所述协调控制指令，并将所述协调控制指令传输至实时数据采集单元；

所述协调控制处理依据权利要求1至8中任一所述的一种光伏与抽水蓄能协调控制方法来执行。

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