CN116436025A - 一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法 - Google Patents
一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116436025A CN116436025A CN202310207996.2A CN202310207996A CN116436025A CN 116436025 A CN116436025 A CN 116436025A CN 202310207996 A CN202310207996 A CN 202310207996A CN 116436025 A CN116436025 A CN 116436025A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- power
- energy storage
- wind speed
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000009194 climbing Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 230000002493 climbing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
- H02J3/241—The oscillation concerning frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/004—Generation forecast, e.g. methods or systems for forecasting future energy generation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/28—The renewable source being wind energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明属于电力系统控制领域，具体涉及一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法。本发明通过监控风储联合送出断面功率和实时风速；判断是否发生风速波动以及是否发生风电爬坡事件，若发生并计算获得储能调节控制量指标；进而通过储能控制设备的比例积分控制，调节储能设备的输出功率，最终使得风储联合送出断面功率波动减少，降低风速波动导致的风电爬坡事件对系统的影响。本发明充分利用了储能设备的快速充放电能力，降低了风储联合送出断面的功率波动水平，可更好的维护系统的频率安全。
Description
技术领域
本发明属于电力系统控制领域，具体涉及一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法。
背景技术
在直流远距离输电规模持续增长、送受端常规机组被大量替代、电网形态及运行特性发生显著变化的背景下，电源结构的转型导致更为显著严峻的频率安全稳定隐患，主要体现在如下几个方面：一是电网调节能力严重下降，二是电网抗扰动能力不足，三是电网稳定形态更加复杂，四是连锁故障风险增加。上述因素综合作用下，系统频率安全稳定运行面临挑战。
风电爬坡是指短时间尺度内的出现的风电功率大幅单向变化。风电具有随机性、波动性、不确定性等并网特点，当出现强烈低压气旋、阵雨、阵风等机端天气时，就会造成风电场功率短时间内的骤增或骤降，产生风电爬坡事件。风电爬坡事件将破坏系统的有功平衡，严重的短时有功不平衡极易引发系统频率的大幅波动或越线。随着大规模风电的接入及系统频率稳定问题的凸显，日趋匮乏的频率响应资源将越发难以应对风电爬坡事件，从而导致切机切负荷、大面积停电等严重的频率稳定事件。
发明内容
针对高比例风电电力系统中风电功率短时单向大幅变化所产生的爬坡事件对频率稳定问题的严重影响，本发明提出一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，利用储能系统快速充放电能力，通过风储联合协同控制，平抑因风速波动导致的风电爬坡事件对系统的影响，维护系统的频率安全稳定运行。具体技术方案如下：
一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，在风电场配置储能设备和储能控制设备，在风储联合送出断面配置功率采集设备；其中，储能控制设备与储能设备连接并控制储能设备的输出功率；
步骤S2，实时采集风速数据，形成实时风速时间序列；
步骤S3，通过功率采集设备实时监控风储联合送出断面功率数据，形成断面功率时间序列；
步骤S4，利用步骤S2中所采集的风速数据计算当前时刻的实时风速与下一时刻的预测风速的风速差值，并根据风速差值判断是否发生风速波动，若是风速发生波动，则执行步骤S5；反之，转至步骤S8；
步骤S5，利用风功率预测值计算接下来一段时间区间内的开始时刻功率和结束时刻功率的区间功率差值，并根据区间功率差值判断风速发生波动是否引起风电爬坡事件；若发生风电爬坡事件，执行步骤S6；反之，则未发生风电爬坡事件，则转至步骤S8；
步骤S6，利用步骤S3所采集的断面功率数据计算当前时刻风储联合送出断面的实测功率与断面计划功率的功率偏差，将该功率差值作为输入传输至储能控制设备；
步骤S7，通过储能控制设备的比例、积分控制形成调节控制量，改变储能设备的输出功率，从而实现步骤S6所述的功率偏差为0；
步骤S8，转至步骤S2，持续监测。
优选地，所述步骤S1中的储能设备具体选择响应延时为mm级的化学储能设备。
优选地，所述步骤S1中的功率采集设备具体选择数据采集与监视控制系统。
优选地，所述步骤S1中的储能控制设备具体选择储能变流器。
优选地，所述步骤S4中当风速差值不为0判断发生风速波动，当风速差值为0时判断没有发生风速波动。
优选地，所述步骤S5中当区间功率差值超过设定阈值时，则判断风速发生波动引起风电爬坡事件，当区间功率差值未超过设定阈值时，则判断风速发生波动未引起风电爬坡事件。
本发明的有益效果为：本发明通过监控风储联合送出断面功率和实时风速；判断是否发生风速波动以及是否发生风电爬坡事件，若发生并计算获得储能调节控制量指标；进而通过储能控制设备的比例积分控制，调节储能设备的输出功率，最终使得风储联合送出断面功率波动减少，降低风速波动导致的风电爬坡事件对系统的影响。本发明充分利用了储能设备的快速充放电能力，降低了风储联合送出断面的功率波动水平，可更好的维护系统的频率安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明实施例建立的风电电力系统仿真模型；
图3为图2的模型中不考虑风储联合协同控制的联络线功率波动曲线图；
图4为图2的模型中不考虑风储联合协同控制的系统频率波动曲线图；
图5为图2的模型应用本发明后的联络线功率波动曲线图；
图6为图2的模型应用本发明后的系统频率波动曲线图；
图7为储能出力波动曲线图。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，在风电场配置储能设备和储能控制设备，在风储联合送出断面配置功率采集设备；其中，储能控制设备与储能设备连接并控制储能设备的输出功率。其中储能一般分为物理储能、化学储能、电磁储能等。物理储能如抽水蓄能等，响应速度慢；化学储能如钒液流电池等，能量密度高、响应速度快；电磁储能性能优异，但造价昂贵，还未大规模应用。
本发明所采用的储能装备具体可以选择响应延时为mm级的化学电池储能设备，亦可以为后续新型的便于配置的储能设备。快速充放电是基于化学储能元件的典型特征，主要表现为响应延时较短，一般为mm级。快速充放电是相对于传统一次调频设备而言的，亦是相对于风电波动而言的。传统一次调频设备的响应延时一般为6~12s，无法跟踪快速的风电波动，因此本发明需要具备快速充放电能力的储能设备。
功率采集设备具体选择数据采集与监视控制系统，即SCADA系统，可以采集断面的功率、频率数据。
储能控制设备具体选择储能变流器，可以是以功率为偏差的比例积分控制器，采用功率偏差反馈控制。
步骤S2，实时采集风速数据，形成实时风速时间序列。
步骤S3，通过功率采集设备实时监控风储联合送出断面功率数据，形成断面功率时间序列。
步骤S4，利用步骤S2中所采集的风速数据计算当前时刻的实时风速与下一时刻的预测风速的风速差值，并根据风速差值判断是否发生风速波动，若是风速发生波动，则执行步骤S5；反之，转至步骤S8。其中，预测风速由风电场或调度部门提供，预测方法采用现有的方法，在此不再赘述。具体地，当风速差值不为0判断发生风速波动，当风速差值为0时判断没有发生风速波动。
步骤S5，利用风功率预测值计算接下来一段时间区间内的开始时刻功率和结束时刻功率的区间功率差值，并根据区间功率差值判断风速发生波动是否引起风电爬坡事件；若发生风电爬坡事件，执行步骤S6；反之，则未发生风电爬坡事件，则转至步骤S8。
具体地，当区间功率差值超过设定阈值时，则判断风速发生波动引起风电爬坡事件，当区间功率差值未超过设定阈值时，则判断风速发生波动未引起风电爬坡事件。其中，区间功率差值的阈值和时间区间的长度可依据经验确定或基于历史数据仿真确定。风功率预测值由风电场提供。
步骤S6，利用步骤S3所采集的断面功率数据计算当前时刻风储联合送出断面的实测功率与断面计划功率的功率偏差，将该功率差值作为输入传输至储能控制设备。其中，断面计划功率为风电场上报并经确认的计划发电功率。计算中，为当前时刻潮流计算的稳态功率。
步骤S7，通过储能控制设备的比例、积分控制形成调节控制量，改变储能设备的输出功率，从而实现步骤S6所述的功率偏差为0；
步骤S8，转至步骤S2，持续监测。
为了验证本发明的可行性与有效性，采用风电电力系统仿真模型进行验证。构建2区域8机仿真系统，两座风电场对外联络线为母线1~母线10，如图2所示。其中，风电场1和风电场2额定出力均为150MW，实际出力110MW。
（1）不考虑风储联合协同控制
不考虑风储联合协同控制，通过仿真模拟两座风电场爬坡事件。事件过程中，联络线功率波动如图3所示，系统频率波动如图4所示。发现当风电场发生爬坡事件时，对外联络线有功功率波动约100MW，系统频率波动约0.25Hz，风电场爬坡对系统功率及频率特性影响较大。
（2）考虑风储联合协同控制
在母线11配置储能装置100MW，采用本发明的降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，在相同风电场爬坡事件中，联络线功率波动如图5所示，系统频率波动如图6所示，储能出力波动如图7所示。可以看出，配置储能后，面对100MW左右幅值、分钟级风电爬坡事件，风场功率波动由约100MW降低为5MW，系统频率偏差由0.25Hz降低为0.06Hz，储能出力波动约为80MW。分析可知，说明本发明所提的降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法可以有效抑制断面外送功率波动以及系统频率波动，具有可行性和有效性。若风电外送断面计划值随风电功率预测值变化，则需抑制的爬坡功率偏差值将减小，储能配置量也将随之降低。
综上，通过本发明的实施，可充分利用储能的快速充放电能力，降低风储联合送出断面的功率波动水平，更好的维护系统的频率安全。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，在风电场配置储能设备和储能控制设备，在风储联合送出断面配置功率采集设备；其中，储能控制设备与储能设备连接并控制储能设备的输出功率；
步骤S2，实时采集风速数据，形成实时风速时间序列；
步骤S3，通过功率采集设备实时监控风储联合送出断面功率数据，形成断面功率时间序列；
步骤S4，利用步骤S2中所采集的风速数据计算当前时刻的实时风速与下一时刻的预测风速的风速差值，并根据风速差值判断是否发生风速波动，若是风速发生波动，则执行步骤S5；反之，转至步骤S8；
步骤S5，利用风功率预测值计算接下来一段时间区间内的开始时刻功率和结束时刻功率的区间功率差值，并根据区间功率差值判断风速发生波动是否引起风电爬坡事件；若发生风电爬坡事件，执行步骤S6；反之，则未发生风电爬坡事件，则转至步骤S8；
步骤S6，利用步骤S3所采集的断面功率数据计算当前时刻风储联合送出断面的实测功率与断面计划功率的功率偏差，将该功率差值作为输入传输至储能控制设备；
步骤S7，通过储能控制设备的比例、积分控制形成调节控制量，改变储能设备的输出功率，从而实现步骤S6所述的功率偏差为0；
步骤S8，转至步骤S2，持续监测。
2.根据权利要求1所述的一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的储能设备具体选择响应延时为mm级的化学储能设备。
3.根据权利要求1所述的一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的功率采集设备具体选择数据采集与监视控制系统。
4.根据权利要求1所述的一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的储能控制设备具体选择储能变流器。
5.根据权利要求1所述的一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，其特征在于，所述步骤S4中当风速差值不为0判断发生风速波动，当风速差值为0时判断没有发生风速波动。
6.根据权利要求1所述的一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法，其特征在于，所述步骤S5中当区间功率差值超过设定阈值时，则判断风速发生波动引起风电爬坡事件，当区间功率差值未超过设定阈值时，则判断风速发生波动未引起风电爬坡事件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310207996.2A CN116436025A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310207996.2A CN116436025A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116436025A true CN116436025A (zh) | 2023-07-14 |
Family
ID=87089787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310207996.2A Pending CN116436025A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116436025A (zh) |
-
2023
- 2023-03-06 CN CN202310207996.2A patent/CN116436025A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7908036B2 (en) | Power production control system and method | |
| CN108092324B (zh) | 一种风电参与调峰调频的agc控制系统和控制方法 | |
| EP2721710B1 (en) | Hybrid electric generating power plant that uses a combination of real-time generation facilities and energy storage system | |
| Sepehrzad et al. | Intelligent energy management and multi-objective power distribution control in hybrid micro-grids based on the advanced fuzzy-PSO method | |
| CN102280879B (zh) | 风电场大规模储能电站功率调节方法及系统 | |
| CN111525598B (zh) | 一种抑制送端电网高频问题的优化切机容量获取方法 | |
| CN109149562B (zh) | 一种适用于交直流混联电网的经济调度方法及装置 | |
| CN106099991B (zh) | 一种电网风电消纳能力评估方法 | |
| CN103560533B (zh) | 基于变化率控制储能电站平滑风光发电波动的方法及系统 | |
| Elgammal et al. | Optimal model predictive frequency control management of grid integration PV/wind/FC/storage battery based smart grid using multi objective particle swarm optimization MOPSO | |
| CN114336592B (zh) | 一种基于模型预测控制的风电场agc控制方法 | |
| CN109546677B (zh) | 一种规模化海上风电柔性送出系统安全控制策略求解方法 | |
| CN107482657A (zh) | 风电爬坡率实时平抑方法和系统 | |
| CN113013930B (zh) | 一种虚拟电厂经柔性直流外送的二次调频控制方法及系统 | |
| Li et al. | Research on the control strategy of energy storage participation in power system frequency regulation | |
| CN104979850B (zh) | 一种储能参与备用的含风电的电力系统调度方法 | |
| CN116436025A (zh) | 一种降低风电爬坡影响的风储联合协同频率控制方法 | |
| Wang et al. | Multi-objective optimal dispatch of wind-integrated power system based on distributed energy storage | |
| CN109274126A (zh) | 一种风储联合发电中储能系统双时间尺度控制方法 | |
| CN115207918A (zh) | 一种适用于新能源并网系统的实时稳定控制装置 | |
| CN114498749A (zh) | 主动配电系统孤岛划分和自主运行方法及系统 | |
| CN109274112B (zh) | 一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法 | |
| CN109888843B (zh) | 一种大规模新能源接入直流电网的功率调节方法及系统 | |
| Mditshwa et al. | The limitations of an automatic generation control in stabilizing power system in the event of load demand increase | |
| Hosseini et al. | Coordinating Demand Response and Wind Turbine Controls for Alleviating the First and Second Frequency Dips in Wind-Integrated Power Grids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |