一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置11包括：可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊114，用于實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)10中的可再生能源發(fā)電設備12，并對可再生能源發(fā)電設備12的發(fā)電功率進行預測；蓄電池監(jiān)控模塊115，用于實時監(jiān)控風電場儲能系統(tǒng)10中的蓄電池模塊13；配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊112，用于實時從配電網(wǎng)20調(diào)控中心獲知配電網(wǎng)20的運行情況以及相關調(diào)度信息；并網(wǎng)監(jiān)控模塊116，用于控制風電場儲能系統(tǒng)10連接或隔離配電網(wǎng)20；中控模塊117，用于確定電池儲能系統(tǒng)10的運行策略，并向上述各模塊發(fā)出指令，以執(zhí)行該供電策略；SVG監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控SVG模塊14；總線模塊111，用于該監(jiān)控裝置11的各個模塊的通信聯(lián)絡。
【專利說明】一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置 所屬【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置。

【背景技術】
[0002] 近年來，隨著能源需求和環(huán)境保護雙重壓力下，以光伏、風力發(fā)電和燃氣發(fā)電為代 表的分布式發(fā)電技術得到了快速發(fā)展。并且，微網(wǎng)這一新興的概念也隨著分布式能源的廣 泛使用而得以提出。然而，由于分布式能源自然的不連續(xù)性，導致系統(tǒng)的穩(wěn)定性正逐漸受到 威脅，為了充分發(fā)揮可再生能源發(fā)電的優(yōu)勢和效益，平衡其隨機波動，維護系統(tǒng)穩(wěn)定，改善 電能質(zhì)量，提供不間斷供電功能等，就必須同時在系統(tǒng)中配備一定容量的儲能單元。
[0003] 在微網(wǎng)儲能系統(tǒng)應用中，常采用一種直流總線的連接方式，該連接方式是儲能電 池模塊通過一種雙向逆變器接入直流總線，需要接收能量的時候，電網(wǎng)通過逆變器向儲能 電池充電；需要向電網(wǎng)送電的時候，儲能電池通過雙向逆變器電網(wǎng)輸電。此外，在微網(wǎng)儲能 系統(tǒng)中，還可配制SVG設備，用于在并網(wǎng)運行時，為配電網(wǎng)進行無功補償。
[0004] 但是，儲能成本較高，考慮到微網(wǎng)運行的經(jīng)濟成本，應在保證微網(wǎng)系統(tǒng)安全運行的 情況下，盡量延長儲能的壽命。此外，如何實現(xiàn)儲能系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，實行最佳供電策略，以 滿足經(jīng)濟性、安全性，也是急需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置。該監(jiān)控裝置可以 預測可再生能源發(fā)電設備，實時檢測的蓄電池模塊電池容量和實時獲取的配電網(wǎng)的運行情 況，制定和實施最適宜的控制策略，保障儲能系統(tǒng)在并網(wǎng)時按照配電網(wǎng)的需求平穩(wěn)提供有 功功率和無功功率，并提升儲能系統(tǒng)的安全性和使用壽命。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝 置，包括：
[0007] 可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)的可再生能源發(fā)電設 備，并對可再生能源發(fā)電設備的發(fā)電功率進行預測；
[0008] 蓄電池監(jiān)控模塊，可實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)的蓄電池模塊的SOC ;
[0009] 配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊，用于實時從配電網(wǎng)調(diào)控中心獲知配電網(wǎng)的運行情況以及相關調(diào) 度信息；
[0010] SVG監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)的SVG模塊，控制SVG的無功輸出；
[0011] 并網(wǎng)運行監(jiān)控模塊，用于控制儲能系統(tǒng)連接或隔離配電網(wǎng)；
[0012] 中控模塊，用于確定儲能系統(tǒng)的運行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指 令，以執(zhí)行該運行策略；
[0013] 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個模塊的通信聯(lián)絡。
[0014] 優(yōu)選的，所述可再生能源發(fā)電設備為風電設備，可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊至 少包括風力發(fā)電機定壓、電流、頻率檢測設備、風速檢測設備。
[0015] 優(yōu)選的，所述可再生能源發(fā)電設備為風電設備監(jiān)控模塊實時獲取風電模塊的運行 數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)。
[0016] 優(yōu)選的，蓄電池監(jiān)控模塊至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC檢測設備以及溫度檢 測設備，
[0017] 優(yōu)選的，所述蓄電池模塊，包括n個電池組及n個DC/DC變流器，n大于等于3,每 個電池組均由一個DC/DC變流器控制器充放電，該n個DC/DC變流器均由蓄電池模塊監(jiān)控 模塊控制。
[0018] 優(yōu)選的，所述SVG監(jiān)控模塊，包括SVG模塊的電壓和電流檢測設備。
[0019] 優(yōu)選的，所述并網(wǎng)監(jiān)控模塊至少包括用于檢測配電網(wǎng)和風電場儲能系統(tǒng)電壓、電 流和頻率的檢測設備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)采集單元包含采集預處理和A/ D轉(zhuǎn)換模塊，采集八路遙測信號量，包含電網(wǎng)側(cè)A相電壓、電流，風電場儲能系統(tǒng)側(cè)的三相電 壓、電流。
[0020] 本發(fā)明的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置具有如下優(yōu)點：（1)準確預測可再生能源發(fā)電 設備的輸出功率變化情況；（2)控制策略兼顧配電網(wǎng)調(diào)度要求和儲能系統(tǒng)運行情況，可同 時為配電網(wǎng)提供有功功率和無功功率，滿足配電網(wǎng)的調(diào)度需求的同時，兼顧了供電可靠性， 保障儲能系統(tǒng)的安全性，延長了系統(tǒng)儲能系統(tǒng)的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1示出了本發(fā)明的一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置的框圖；
[0022] 圖2示出了本發(fā)明的儲能系統(tǒng)的監(jiān)控方法。

【具體實施方式】
[0023] 圖1是示出了一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)10,該系統(tǒng)10包括：可再生 能源發(fā)電設備12、蓄電池模塊13、SVG模塊14、用于將儲能系統(tǒng)10與配電網(wǎng)20連接和隔 離的AC/DC雙向換流模塊一 16、直流母線、用于連接可再生能源發(fā)電設備12和直流母線的 AC/DC雙向換流模塊二15以及監(jiān)控裝置11。
[0024] 參見圖1，該監(jiān)控裝置11包括：可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊114,用于實時監(jiān)控 電池儲能系統(tǒng)10中的可再生能源發(fā)電設備12,并對可再生能源發(fā)電設備12的發(fā)電功率進 行預測；蓄電池監(jiān)控模塊115,用于實時監(jiān)控風電場儲能系統(tǒng)10中的蓄電池模塊13 ;配電 網(wǎng)聯(lián)絡模塊112,用于實時從配電網(wǎng)20調(diào)控中心獲知配電網(wǎng)20的運行情況以及相關調(diào)度信 息；并網(wǎng)監(jiān)控模塊116,用于控制風電場儲能系統(tǒng)10連接或隔離配電網(wǎng)20 ;中控模塊117， 用于確定電池儲能系統(tǒng)10的運行策略，并向上述各模塊發(fā)出指令，以執(zhí)行該供電策略；SVG 監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控SVG模塊14 ;總線模塊111，用于該監(jiān)控裝置11的各個模塊的通信 聯(lián)絡。
[0025] 通信模塊111，用于上述各個模塊之間的通信，所述總線通信模塊111通過冗余雙 CAN總線與其他模塊相連。
[0026] 可再生能源發(fā)電設備12包括多個風力發(fā)電機。風力發(fā)電機的輸出功率由風力發(fā) 電機所在地點的風速、風向和自身特征所決定，可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊114至少包 括風力發(fā)電機定壓、電流、頻率檢測設備、風速檢測設備。
[0027] SVG監(jiān)控模塊，包括SVG模塊的電壓和電流檢測設備。
[0028] 蓄電池監(jiān)控模塊116至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC檢測設備以及溫度檢測設 備，可實時監(jiān)控蓄電池模塊的SOC。
[0029] 中控模塊117至少包括CPU單元、數(shù)據(jù)存儲單元和顯示單元。
[0030] 配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊112至少包括無線通信設備。
[0031] 并網(wǎng)監(jiān)控模塊116至少包括用于檢測配電網(wǎng)和風電場儲能系統(tǒng)電壓、電流和頻率 的檢測設備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)采集單元包含采集預處理和A/D轉(zhuǎn)換模 ±夬，采集八路遙測信號量，包含電網(wǎng)側(cè)A相電壓、電流，風電場儲能系統(tǒng)側(cè)的三相電壓、電 流。遙測量可通過終端內(nèi)的高精度電流和電壓互感器將強交流電信號（5A/110V)不失真地 轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部弱電信號，經(jīng)濾波處理后進入A/D芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號經(jīng) 數(shù)據(jù)處理單元計算，獲得風電場儲能系統(tǒng)10側(cè)的三相電壓電流值和配電網(wǎng)20側(cè)相電壓電 流值。本遙測信號量處理采用了高速高密度同步采樣、頻率自動跟蹤技術還有改進的FFT 算法，所以精度得到充分保證，能夠完成風電場儲能系統(tǒng)10側(cè)有功、無功和電能從基波到 高次諧波分量的測量和處理。
[0032] 參見附圖2,本發(fā)明的方法包括如下步驟：
[0033] S1.可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊實時獲取可再生能源發(fā)電設備的運行數(shù)據(jù)，并 存儲數(shù)據(jù)；
[0034] S2.根據(jù)可再生能源發(fā)電設備的運行數(shù)據(jù)，對未來預定時刻內(nèi)的可再生能源發(fā)電 設備的輸出功率進行預測，實時預測SVG模塊的可輸出無功功率；
[0035] S3.實時檢測獲取蓄電池模塊的SOC，實時獲取配電網(wǎng)的參數(shù)和調(diào)度信息；
[0036] S4.以配電網(wǎng)的調(diào)度信息中的有功需求和無功需求、當前蓄電池儲能的SOC、未來 可再生能源發(fā)電設備輸出功率、以及對SVG模塊的SVG模塊的可輸出無功功率作為約束條 件，實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)的優(yōu)化控制。
[0037] 優(yōu)選的，可再生能源發(fā)電設備包括多個風電設備，所述在步驟S2中，采用如下方 式預測風電模塊的輸出功率，以及SVG模塊的可輸出無功功率：
[0038] S201.采集風電模塊中當前各類電量實測值作為各類電量的預測值的初始值，預 測值包括：風機有功預測值^<，、風機無功預測值*風機機端電壓預測值d svg無功 預測值SVG機端電壓預測值儲能系統(tǒng)并網(wǎng)點（PCC)母線電壓預測值
[0039] S202.根據(jù)所述預測值建立由優(yōu)化目標函數(shù)和約束條件組成的MPC優(yōu)化控制模 型，并求解風電模塊的有功和無功輸出的預測值：
[0040] MPC優(yōu)化控制模型的目標函數(shù)如式⑴所示：

【權利要求】
1. 一種具有無功調(diào)節(jié)功能的電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)控裝置，包括： 可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)的可再生能源發(fā)電設備， 并對可再生能源發(fā)電設備的發(fā)電功率進行預測； 蓄電池監(jiān)控模塊，可實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)的蓄電池模塊的SOC ; 配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊，用于實時從配電網(wǎng)調(diào)控中心獲知配電網(wǎng)的運行情況以及相關調(diào)度信 息； SVG監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)的SVG模塊，控制SVG的無功輸出； 并網(wǎng)運行監(jiān)控模塊，用于控制儲能系統(tǒng)連接或隔離配電網(wǎng)； 中控模塊，用于確定儲能系統(tǒng)的運行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指令，以 執(zhí)行該運行策略； 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個模塊的通信聯(lián)絡。
2. 如權利要求1所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述可再生能源發(fā)電設備為風電設備， 可再生能源發(fā)電設備監(jiān)控模塊至少包括風力發(fā)電機定壓、電流、頻率檢測設備、風速檢測設 備。
3. 如權利要求1或2所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述可再生能源發(fā)電設備為風電設 備監(jiān)控模塊實時獲取風電模塊的運行數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)。
4. 如權利要求3所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，蓄電池監(jiān)控模塊至少包括蓄電池端電 壓、電流、SOC檢測設備以及溫度檢測設備。
5. 如權利要求4所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述蓄電池模塊，包括n個電池組及n 個DC/DC變流器，n大于等于3,每個電池組均由一個DC/DC變流器控制器充放電，該n個 DC/DC變流器均由蓄電池模塊監(jiān)控模塊控制。
6. 如權利要求5所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述SVG監(jiān)控模塊，包括SVG模塊的電 壓和電流檢測設備。
7. 如權利要求6所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述并網(wǎng)監(jiān)控模塊至少包括用于檢測 配電網(wǎng)和風電場儲能系統(tǒng)電壓、電流和頻率的檢測設備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，數(shù) 據(jù)采集單元包含采集預處理和A/D轉(zhuǎn)換模塊，采集八路遙測信號量，包含電網(wǎng)側(cè)A相電壓、 電流，風電場儲能系統(tǒng)側(cè)的三相電壓、電流。
【文檔編號】H02J7/00GK104505907SQ201510011759
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月9日 優(yōu)先權日:2015年1月9日
【發(fā)明者】肖會 申請人:成都鼎智匯科技有限公司