CN118054428A - 一种储能系统的无功补偿方法及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种储能系统的无功补偿方法及终端，包括步骤：获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；根据电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节。本发明通过检测电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数，并控制用户侧的PCS（储能变流器）根据上述的电网侧实际运行状态对无功功率进行补偿，从而使储能系统产生的无功功率对电网侧影响符合用电要求，并使储能电站高效稳定运行，达到最大经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及储能领域，特别涉及一种储能系统的无功补偿方法及终端。
背景技术
无功功率因素问题是近年来分布式储能电站遇到的比较突出的问题，特别是工商业储能电站。由于此类电站通常都接入到企业内部低压或中压电网，网内所接用电设备繁多，特别是电机等电感性负载较多。在原来没有部署储能电站时，网内的无功补偿系统是根据电网的有功供电功率和网内的无功功率来自动调节补偿的，因此网内的无功问题可通过该网内设置的无功补偿设备达到自动补偿的目的，使得网内无功功率满足电网的要求。
但当网内接入了储能电站系统后，就意味着网内有了第二个甚至多个电源，当储能电站对网内放电时，大大降低电网的电力供应负荷，用电电表显示的有功功率会随着储能电站放电功率增大而减小，甚至会产生余电外送的情况。而这个时候如果网内的负载不变，特别是感性负载比较大时，网内原配的无功补偿系统就会根据大电网的供电负荷与用电负荷做出错误的指令和动作，导致网内无功功率的比例上升，从而导致功率因数减小，最终企业因为用户侧电网的功率因数达不到电网公司的要求而被电网公司收取高额的力调电费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种储能系统的无功补偿方法及终端，解决用户侧无功功率因数不达标的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种储能系统的无功补偿方法，包括步骤：
S1、获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；
S2、根据所述电网侧实际有功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
所述步骤S2具体为：
S21、对所述电网侧实际有功功率因数与第一预设因数进行判断，若所述电网侧实际有功功率因数小于所述第一预设因数，则进入步骤S22；否则，进入步骤S23；
S22、计算电网侧目标无功功率因数，并根据所述电网侧目标无功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
S23、对所述电网侧实际无功功率因数与第二预设因数进行判断，若所述电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则限定PCS补偿的无功功率为0；
所述步骤S22具体为：
S221、计算电网侧目标无功功率因数，表示如下：
；
式中：
P1表示电网侧实际有功功率因数；
P3表示电网侧目标无功功率因数；
S222、对电网侧实际无功功率因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于0，则控制PCS对无功功率进行负向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
；
式中：
表示PCS在应设的补偿无功功率因数；
表示PCS在上一时刻设定的补偿无功功率因数；
P2表示电网侧实际无功功率因数；
否则，控制PCS对无功功率进行正向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种储能系统的无功补偿终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时完成以下步骤：
S1、获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；
S2、根据所述电网侧实际有功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
所述步骤S2具体为：
S21、对所述电网侧实际有功功率因数与第一预设因数进行判断，若所述电网侧实际有功功率因数小于所述第一预设因数，则进入步骤S22；否则，进入步骤S23；
S22、计算电网侧目标无功功率因数，并根据所述电网侧目标无功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
S23、对所述电网侧实际无功功率因数与第二预设因数进行判断，若所述电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则限定PCS补偿的无功功率为0；
所述步骤S22具体为：
S221、计算电网侧目标无功功率因数，表示如下：
；
式中：
P1表示电网侧实际有功功率因数；
P3表示电网侧目标无功功率因数；
S222、对电网侧实际无功功率因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于0，则控制PCS对无功功率进行负向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
；
式中：
表示PCS在应设的补偿无功功率因数；
表示PCS在上一时刻设定的补偿无功功率因数；
P2表示电网侧实际无功功率因数；
否则，控制PCS对无功功率进行正向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
。
本发明的有益效果在于：提供一种储能系统的无功补偿方法及终端，通过检测电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数，并控制用户侧的PCS（储能变流器）根据上述的电网侧实际运行状态对无功功率进行补偿，从而使储能系统产生的无功功率对电网侧影响符合用电要求，并使储能电站高效稳定运行，达到最大经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例中一种储能系统的无功补偿方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种储能系统的无功补偿方法的具体流程图；
图3为本发明实施例中一种储能系统的无功补偿终端的示意图；
图4为本发明实施例中一种储能系统的无功补偿方法中的电网侧和用户侧的架构示意图；
标号说明：
1、一种储能系统的无功补偿终端；2、存储器；3、处理器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1以及图2，一种储能系统的无功补偿方法，包括步骤：
S1、获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；
S2、根据所述电网侧实际有功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种储能系统的无功补偿方法，通过检测电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数，并控制用户侧的PCS（储能变流器）根据上述的电网侧实际运行状态对无功功率进行补偿，从而使储能系统产生的无功功率对电网侧影响符合用电要求，并使储能电站高效稳定运行，达到最大经济效益。
需要说明的是，除了确保电网原配无功补偿装置配置无误，安装正确，运行良好外。对于配接容量大于变压器容量50%的储能电站系统，同时网内有较多电机等电感性负荷的情况，应特别注意储能电站并网点的选择，如果条件容许，应将储能电站的接入点设置在原无功补偿设备的前端(A点)，这样的连接方式可以充分利用原有无功补偿系统，降低投资。但是如果因为储能电站的建设场地距A点较远，或由于某些其他原因，无法在A点接入，而不得不选其他部位接入时，原有无功补偿设备的采样点虽然能感知到网内无功功率的情况，但是它参考的是电网的供电功率，无法感知到储能电站的输出功率，可能不能满足正确调节无功功率的功能。为了解决上述问题，请参照图4，本发明的实施例中设置在电网侧设置交流电表采集点，实时监测电网侧实际有功功率因数和实际无功功率因数，并利用用户侧的PCS对无功功率进行补偿。
具体地，功率因数指实际功率与额定功率的比值。
在本发明的实施例中，所述步骤S2具体为：
S21、对所述电网侧实际有功功率因数与第一预设因数进行判断，若所述电网侧实际有功功率因数小于所述第一预设因数，则进入步骤S22；否则，进入步骤S23；
S22、计算电网侧目标无功功率因数，并根据所述电网侧目标无功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
S23、对所述电网侧实际无功功率因数与第二预设因数进行判断，若所述电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则限定PCS补偿的无功功率为0。
从上述描述可知，为了获取电网侧的实际运行状况，首先对电网侧实际有功功率与第一预设因数进行判断，若电网侧实际有功功率因数低于第一预设因数，则认为此时电网侧受储能系统感性负载影响较大，需要用户侧进行无功功率的补偿，具体利用用户侧PCS对储能系统的无功功率进行调节。同时，若电网侧实际有功功率因数不低于第一预设因数，说明此时电网侧受储能系统感性负载的影响较小，无需增大PCS的调节效果，但若电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则需要调整PCS的补偿效果为0，避免过补偿。
优选地，第一预设因数在0.95-0.98之间，第二预设因数在0.98-0.99之间。
在本发明的实施例中，所述步骤S22具体为：
S221、计算电网侧目标无功功率因数，表示如下：
；
式中：
P1表示电网侧实际有功功率因数；
P3表示电网侧目标无功功率因数；
S222、对电网侧实际无功功率因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于0，则控制PCS对无功功率进行负向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
；
式中：
表示PCS在应设的补偿无功功率因数；
表示PCS在上一时刻设定的补偿无功功率因数；
P2表示电网侧实际无功功率因数；
否则，控制PCS对无功功率进行正向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
。
从上述描述可知，为了对电网侧进行无功功率的补偿，首先计算电网侧目标无功功率因数P3，后续根据电网侧实际无功功率因数P2的正负情况，控制PCS对无功功率进行补偿，具体地，补偿过程中，考虑上一时刻的补偿无功功率因数，以阶梯式补偿策略对电网侧进行无功功率进行补偿，避免过度补偿导致其他风险。优选地，当检测到P2大于第三预设因数时，控制PCS停止无功功率补偿。
具体地，所述第三预设因数的取值范围为0.95-0.99。发明人在研究过程发现，电力系统的无功功率因数最合适的范围是0.95到0.99之间，当功率因数小于0.95时，电网会出现欠补偿的现象，会对电网的稳定性产生影响；当功率因数大于0.99时，电网会出现过度补偿的现象，导致电网电压升高，对电器设备的寿命产生影响。因此，0.95到0.99之间的功率因数是最合适的。
在本发明的实施例中，所述步骤S23还包括：
若所述电网侧实际无功功率因数小于等于第二预设因数，则维持当前PCS补偿的无功功率。
从上述描述可知，为了实现储能系统的稳定运行，当电网侧实际无功功率因数小于等于第二预设因数，则说明此时电网侧受到储能系统感性负载的影响较小，仅需维持PCS的补偿效果即可，无需额外调整。
请参照图3，一种储能系统的无功补偿终端1，包括存储器2、处理器3以及存储在所述存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时完成上述一种储能系统的无功补偿方法中的步骤。
从上述描述可知，提供一种储能系统的无功补偿方法的执行载体，在执行上述方法中的步骤时，通过检测电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数，并控制用户侧的PCS（储能变流器）根据上述的电网侧实际运行状态对无功功率进行补偿，从而使储能系统产生的无功功率对电网侧影响符合用电要求，并使储能电站高效稳定运行，达到最大经济效益。
本发明提供的一种储能系统的无功补偿方法及终端，主要应用于辅助储能系统对电网侧进行适应性的无功功率的补偿，下面结合实施例进行具体说明：
请参照图1至图2，本发明的实施例一为：
一种储能系统的无功补偿方法，包括步骤：
S1、获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；
S2、根据电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节。
即在本实施例中，通过检测电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数，并控制用户侧的PCS（储能变流器）根据上述的电网侧实际运行状态对无功功率进行补偿，从而使储能系统产生的无功功率对电网侧影响符合用电要求，并使储能电站高效稳定运行，达到最大经济效益。具体地，功率因数指实际功率与额定功率的比值。
请参照图1至图2，本发明的实施例二为：
在实施例一的基础上，步骤S2具体为：
S21、对电网侧实际有功功率因数与第一预设因数进行判断，若电网侧实际有功功率因数小于第一预设因数，则进入步骤S22；否则，进入步骤S23；
即在本实施例中，为了获取电网侧的实际运行状况，首先对电网侧实际有功功率与第一预设因数进行判断，若电网侧实际有功功率因数低于第一预设因数，则认为此时电网侧受储能系统感性负载影响较大，需要用户侧进行无功功率的补偿，具体利用用户侧PCS对储能系统的无功功率进行调节。
S22、计算电网侧目标无功功率因数，并根据所述电网侧目标无功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
S23、对电网侧实际无功功率因数与第二预设因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则限定PCS补偿的无功功率为0。
同时，若电网侧实际有功功率因数不低于第一预设因数，说明此时电网侧受储能系统感性负载的影响较小，无需增大PCS的调节效果，但若电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则需要调整PCS的补偿效果为0，避免过补偿。
具体地，步骤S23还包括：
若电网侧实际无功功率因数小于等于第二预设因数，则维持当前PCS补偿的无功功率。为了实现储能系统的稳定运行，当电网侧实际无功功率因数小于等于第二预设因数，则说明此时电网侧受到储能系统感性负载的影响较小，仅需维持PCS的补偿效果即可，无需额外调整。
优选地，第一预设因数为0.95，第二预设因数为0.98。
请参照图1至图2，本发明的实施例三为：
在实施例二的基础上，步骤S22具体为：
S221、计算电网侧目标无功功率因数，表示如下：
；
式中：
P1表示电网侧实际有功功率因数；
P3表示电网侧目标无功功率因数；
即在本实施例中，为了对电网侧进行无功功率的补偿，首先计算电网侧目标无功功率因数P3，后续根据电网侧实际无功功率因数P2的正负情况，控制PCS对无功功率进行补偿；
S222、对电网侧实际无功功率因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于0，则控制PCS对无功功率进行负向补偿，直到电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
；
式中：
表示PCS在应设的补偿无功功率因数；
表示PCS在上一时刻设定的补偿无功功率因数；
P2表示电网侧实际无功功率因数；
否则，控制PCS对无功功率进行正向补偿，直到电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
。
即补偿过程中，考虑上一时刻的补偿无功功率因数，以阶梯式补偿策略对电网侧进行无功功率进行补偿，避免过度补偿导致其他风险。优选地，当检测到P2大于第三预设因数时，控制PCS停止无功功率补偿。
具体地，第三预设因数为0.98。发明人在研究过程发现，电力系统的无功功率因数最合适的范围是0.95到0.99之间，当功率因数小于0.95时，电网会出现欠补偿的现象，会对电网的稳定性产生影响；当功率因数大于0.99时，电网会出现过度补偿的现象，导致电网电压升高，对电器设备的寿命产生影响。因此，本例中第三预设因数选为0.98。
请参照图3，本发明的实施例四为：
一种储能系统的无功补偿终端1，包括存储器2、处理器3以及存储在存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，处理器3执行计算机程序时完成上述实施例一至三中任一一种储能系统的无功补偿方法中的步骤。
综上所述，本发明提供的一种储能系统的无功补偿方法及终端，通过检测电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数，并控制用户侧的PCS（储能变流器）根据上述的电网侧实际运行状态对无功功率进行补偿，从而使储能系统产生的无功功率对电网侧影响符合用电要求，并使储能电站高效稳定运行，达到最大经济效益。具体地，功率因数指实际功率与额定功率的比值。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种储能系统的无功补偿方法，其特征在于：包括步骤：
S1、获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；
S2、根据所述电网侧实际有功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
所述步骤S2具体为：
S21、对所述电网侧实际有功功率因数与第一预设因数进行判断，若所述电网侧实际有功功率因数小于所述第一预设因数，则进入步骤S22；否则，进入步骤S23；
S22、计算电网侧目标无功功率因数，并根据所述电网侧目标无功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
S23、对所述电网侧实际无功功率因数与第二预设因数进行判断，若所述电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则限定PCS补偿的无功功率为0；
所述步骤S22具体为：
S221、计算电网侧目标无功功率因数，表示如下：
；
式中：
P1表示电网侧实际有功功率因数；
P3表示电网侧目标无功功率因数；
S222、对电网侧实际无功功率因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于0，则控制PCS对无功功率进行负向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
；
式中：
表示PCS在应设的补偿无功功率因数；
表示PCS在上一时刻设定的补偿无功功率因数；
P2表示电网侧实际无功功率因数；
否则，控制PCS对无功功率进行正向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
。
2.根据权利要求1所述的一种储能系统的无功补偿方法，其特征在于：所述第三预设因数的取值范围为0.95-0.99。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统的无功补偿方法，其特征在于：所述步骤S23还包括：
若所述电网侧实际无功功率因数小于等于第二预设因数，则维持当前PCS补偿的无功功率。
4.一种储能系统的无功补偿终端，其特征在于：包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时完成以下步骤：
S1、获取电网侧实际有功功率因数和电网侧实际无功功率因数；
S2、根据所述电网侧实际有功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
所述步骤S2具体为：
S21、对所述电网侧实际有功功率因数与第一预设因数进行判断，若所述电网侧实际有功功率因数小于所述第一预设因数，则进入步骤S22；否则，进入步骤S23；
S22、计算电网侧目标无功功率因数，并根据所述电网侧目标无功功率因数和所述电网侧实际无功功率因数对PCS补偿的无功功率进行调节；
S23、对所述电网侧实际无功功率因数与第二预设因数进行判断，若所述电网侧实际无功功率因数大于第二预设因数，则限定PCS补偿的无功功率为0；
所述步骤S22具体为：
S221、计算电网侧目标无功功率因数，表示如下：
；
式中：
P1表示电网侧实际有功功率因数；
P3表示电网侧目标无功功率因数；
S222、对电网侧实际无功功率因数进行判断，若电网侧实际无功功率因数大于0，则控制PCS对无功功率进行负向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
；
式中：
表示PCS在应设的补偿无功功率因数；
表示PCS在上一时刻设定的补偿无功功率因数；
P2表示电网侧实际无功功率因数；
否则，控制PCS对无功功率进行正向补偿，直到所述电网侧实际无功功率因数大于第三预设因数，表示如下：
。
5.根据权利要求4所述的一种储能系统的无功补偿终端，其特征在于：所述第三预设因数的取值范围为0.95-0.99。
6.根据权利要求4所述的一种储能系统的无功补偿终端，其特征在于：所述步骤S23还包括：
若所述电网侧实际无功功率因数小于等于第二预设因数，则维持当前PCS补偿的无功功率。
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