CN214707183U - 一种园区功率控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种园区功率控制系统，包含功率主控制器、功率从控制器、通信网络、储能变流器和充电桩变流器，还包含光伏变流器和风机变流器中的至少一种；园区功率控制系统配置一台功率主控制器；园区光伏、风电、储能、充电桩侧各配置一台功率从控制器；功率主控制器和功率从控制器通过通信网络相互连接；功率主控制器发送功率控制指令给各功率从控制器，功率从控制器收到功率控制指令后下发给所连接的各个变流器。功率主控制器通过对园区内分布式风电、光伏等新能源以及储能、充电桩负荷的功率协调控制，参与电网调频调压等辅助服务以及紧急情况下的独立供电，提高园区的并网友好性和互动性以及供电可靠性。

Description

一种园区功率控制系统
技术领域
本实用新型涉及新能源发电技术领域，更具体地说，涉及一种园区功率控制系统。
背景技术
园区用电具有用电量大、负荷集中且易波动等特点，随着园区新能源大量接入电网以及新能源在局部电网中的比例越来越高，加剧了接入电网后引起电网频率的波动。另一方面，大量工业负荷对无功功率的需求，也对园区电网电压控制提出了更高的要求，依靠火电和水电发电的快速调频成本高昂，电压调节一般要求系统配置一定容量的无功补偿SVG，这些设备价格高昂而且耗电量高。
随着分布式储能、充电桩在园区的大量应用，为提高含高渗透率下的分布式新能源的园区的并网友好性和互动性，有必要对园区内分布式风电、光伏等新能源以及储能、充电桩负荷的功率协调控制，充分挖掘新能源变流器的有功功率调节能力和无功输出能力，参与电网调频调压等辅助服务，实现园区源网荷储的稳定、经济运行。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种园区功率控制系统，充分挖掘新能源变流器的有功功率调节能力和无功输出能力，参与电网调频调压等辅助服务，实现园区源网荷储的稳定、经济运行。
为了达成上述目的，本申请采用的技术方案是：
一种园区功率控制系统，所述园区配置储能和充电桩侧，并配置光伏和风电中的至少一种；所述系统包含功率主控制器、功率从控制器、通信网络、储能变流器和充电桩变流器，还包含光伏变流器和风机变流器中的至少一种。所述园区功率控制系统配置一台功率主控制器；园区光伏、风电、储能、充电桩侧各配置一台功率从控制器连接到所述光伏变流器、风机变流器、储能变流器及充电桩变流器；所述的功率主控制器和功率从控制器通过通信网络相互连接；功率主控制器发送功率控制指令给各功率从控制器，功率从控制器收到功率控制指令后下发给所连接的光伏变流器、风电变流器、储能变流器、充电桩变流器。所述功率主控制器包含综合控制单元、一次/二次调频单元、一次/二次调压单元、联络线功率控制单元和园区孤岛运行控制单元；所述综合控制单元根据所连接的一次/二次调频单元、一次/二次调压单元、联络线功率控制单元和园区孤岛运行控制单元的控制结果输出功率控制指令给各功率从控制器。
优选的技术方案中，所述一次/二次调频单元，包括一次调频子单元和二次调频子单元。
所述一次调频子单元，采集园区进线电压和频率，根据当前的频率偏移量，采用下垂算法计算得到调节的有功功率值，进行分解后下发至储能、光伏、风电以及充电桩。
所述二次调频子单元，接受调度系统下发的联络线功率目标值，调节储能、光伏、风电以及充电桩有功功率，直到联络线功率值达到目标值。
优选的技术方案中，所述的一次/二次调压单元，包括一次调压子单元和二次调压子单元。
所述一次调压子单元，根据当前的园区进线电压偏移量，采用下垂算法计算得到调节的无功功率值，进行分解后下发至储能、光伏及风电，功率指令分解优先分配给储能。
所述二次调压子单元，接受调度系统下发的电压目标值，基于下垂算法，调节储能、光伏、风电无功功率。
优选的技术方案中，所述联络线功率控制单元，根据预设联络线功率目标值，实时调节储能、光伏、风电以及充电桩功率，使得联络线功率值始终运行在的预设联络线功率目标值范围内。
优选的技术方案中，所述园区孤岛运行控制单元，是指当电网失电时，功率主控制器控制储能运行模式由PQ控制模式切换至VF控制模式，并根据频率偏移实施切机切负荷。
优选的技术方案中，所述功率主控制器、功率从控制器采用GOOSE报文传递功率控制指令。
优选的技术方案中，所述功率主控制器，硬件含有电源模块、CPU模块、通信模块、采样模块、人机模块和CAN总线模块。所述电源模块为整个功率主控制器供电。所述CPU模块用于算法和控制逻辑运算。所述通信模块用于对上对下通信报文的收发和处理。所述采样模块进行园区进线电压、电流采样计算。所述人机模块用于数据显示、打印、录波功能。所述CAN总线模块实现CPU模块、通信模块、采样模块、人机模块之间的信息交换。
优选的技术方案中，所述功率从控制器，硬件含有电源模块、CPU模块、通信模块、人机模块和 CAN总线模块。所述电源模块为整个功率从控制器供电。所述CPU模块用于算法和控制逻辑运算。所述通信模块用于对上通信报文的收发和处理。所述人机模块用于数据显示、打印、录波功能。所述CAN 总线模块实现CPU模块、通信模块、人机模块之间的信息交换。
优选的技术方案中，所述通信网络包括光纤通信和4G、5G、zigbee、Lora无线通信。
本实用新型的有益效果是：提供了一种园区功率控制系统，采用IEC61850 GOOSE快速通信技术将园区分布式光伏、储能、充电桩、弹性负荷设备进行连接，通过对光储充荷调控资源的功率调节，实现园区参与电网调频、调压辅助服务以及紧急情况下园区独立供电，提高园区的并网友好性和互动性以及供电可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的园区功率控制系统的结构图。
图2为本实用新型实施例二提供的园区功率控制系统的结构图。
图3为本实用新型实施例三提供的园区功率控制系统的结构图。
图4为本实用新型实施例提供的功率主控制器的功能结构图。
图5为本实用新型实施例提供的功率主控制器硬件模块结构图。
图6为本实用新型实施例提供的功率从控制器硬件模块结构图。
具体实施方式
下面将结合本实施例对本实用新型方案进行详细描述。
如图1所示为本实用新型实施例一提供的园区功率控制系统的结构图，包含功率主控制器、功率从控制器、通信网络、光伏变流器、风机变流器、储能变流器、充电桩变流器。功率主控制器、功率从控制器通过有线或5G无线通信网络相互连接；整个园区配置一台功率主控制器，安装在园区降压变电站内；园区光伏、风电、储能、充电桩侧各配置一台功率从控制器；功率主控制器发送有功和无功功率控制指令给各功率从控制器，功率从控制器收到功率控制指令后下发给光伏、风电、储能、充电桩变流器。其中，光伏变流器和风机变流器可以同时具备，也可以只配置其一。如图2所示的园区功率控制系统的结构图包含功率主控制器、功率从控制器、通信网络、光伏变流器、储能变流器、充电桩变流器。如图3所示的园区功率控制系统的结构图包含功率主控制器、功率从控制器、通信网络、风机变流器、储能变流器、充电桩变流器。
功率主控制器包含综合控制单元、一次/二次调频单元、一次/二次调压单元、联络线功率控制单元和园区孤岛运行控制单元；所述综合控制单元根据所连接的一次/二次调频单元、一次/二次调压单元、联络线功率控制单元和园区孤岛运行控制单元的控制结果输出功率控制指令给各功率从控制器。图4为本实用新型实施例提供的功率主控制器的功能结构图。其中：
一次/二次调频单元，包括一次调频子单元和二次调频子单元。一次调频子单元采集园区进线电压和频率，根据当前的频率偏移量，采用下垂算法计算得到调节的有功功率值，进行分解后下发至储能、光伏、风电以及充电桩。二次调频子单元，接受调度系统下发的联络线功率目标值，调节储能、光伏、风电以及充电桩有功功率，直到联络线功率值达到目标值。
一次/调压单元，包括一次调压子单元和二次调压子单元。一次调压子单元，根据当前的园区进线电压偏移量，采用下垂算法计算得到调节的无功功率值，进行分解后下发至储能、光伏和风电。功率指令分解优先分配给储能。二次调压子单元，接受调度系统下发的电压目标值，基于下垂算法，调节储能、光伏、风电无功功率。
联络线功率控制单元，根据预设联络线功率目标值，实时调节储能、光伏、风电以及充电桩功率，使得联络线功率值始终运行在的预设联络线功率目标值范围内。
园区孤岛运行控制单元，是当电网失电时，功率主控制器控制储能运行模式由PQ控制模式切换至VF控制模式，并根据频率偏移实施切机切负荷，实现园区孤岛运行供电。
功率主控制器硬件模块结构图如图5所示，含有电源模块、CPU模块、通信模块、采样模块、人机模块、CAN总线模块，电源模块为整个控制器供电，CPU模块用于算法和控制逻辑运算，通信模块用于对上对下通信报文的收发和处理，采样模块进行园区进线电压、电流采样计算，人机模块用于数据显示、打印、录波功能，CAN总线模块实现CPU模块、通信模块、采样模块、人机模块之间的信息交换。
功率从控制器硬件模块结构图如图6所示，含有电源模块、CPU模块、通信模块、人机模块、 CAN总线模块，电源模块为整个控制器供电，CPU模块用于算法和控制逻辑运算，通信模块用于对上通信报文的收发和处理，人机模块用于数据显示、打印、录波功能，CAN总线模块实现CPU模块、通信模块、人机模块之间的信息交换。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种园区功率控制系统，其特征在于，所述园区配置储能和充电桩侧，并配置光伏和风电中的至少一种；所述系统包含功率主控制器、功率从控制器、通信网络、储能变流器和充电桩变流器，还包含光伏变流器和风机变流器中的至少一种；
所述园区功率控制系统配置一台功率主控制器；园区光伏、风电、储能、充电桩侧各配置一台功率从控制器连接到所述光伏变流器、风机变流器、储能变流器及充电桩变流器；所述的功率主控制器和功率从控制器通过通信网络相互连接；功率主控制器发送功率控制指令给各功率从控制器，功率从控制器收到功率控制指令后下发给所连接的光伏变流器、风电变流器、储能变流器、充电桩变流器；
所述功率主控制器包含综合控制单元、一次/二次调频单元、一次/二次调压单元、联络线功率控制单元和园区孤岛运行控制单元；所述综合控制单元根据所连接的一次/二次调频单元、一次/二次调压单元、联络线功率控制单元和园区孤岛运行控制单元的控制结果输出功率控制指令给各功率从控制器。
2.如权利要求1所述的园区功率控制系统，其特征在于，所述功率主控制器，硬件含有电源模块、CPU模块、通信模块、采样模块、人机模块和CAN总线模块，
所述电源模块为整个功率主控制器供电；
所述CPU模块用于算法和控制逻辑运算；
所述通信模块用于对上对下通信报文的收发和处理；
所述采样模块进行园区进线电压、电流采样计算；
所述人机模块用于数据显示、打印、录波功能；
所述CAN总线模块实现CPU模块、通信模块、采样模块、人机模块之间的信息交换。
3.如权利要求1所述的园区功率控制系统，其特征在于，所述功率从控制器，硬件含有电源模块、CPU模块、通信模块、人机模块和CAN总线模块；
所述电源模块为整个功率从控制器供电；
所述CPU模块用于算法和控制逻辑运算；
所述通信模块用于对上通信报文的收发和处理；
所述人机模块用于数据显示、打印、录波功能；
所述CAN总线模块实现CPU模块、通信模块、人机模块之间的信息交换。
4.如权利要求1所述的园区功率控制系统，其特征在于，所述通信网络包括光纤通信和4G、5G、zigbee、Lora无线通信。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113949103A (zh) * 2021-11-24 2022-01-18 阳光电源股份有限公司 一种级联型风储发电系统及其控制方法
CN115411748A (zh) * 2022-09-20 2022-11-29 上海正泰自动化软件系统有限公司 光伏发电系统频率的调节方法、调节装置和调节系统

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