本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和用電負(fù)荷的快速增加，對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量、供電可靠性和輸電容量的要求也日益增加。柔性直流技術(shù)能夠快速獨(dú)立地控制有功功率和無功功率，不增加交流系統(tǒng)的短路容量，沒有電磁環(huán)網(wǎng)問題以及可以方便的接入分布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車及直流負(fù)荷，因此柔性直流技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。

柔性直流配電網(wǎng)通過電壓源型換流站接入交流電網(wǎng)，由于直流配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部接有風(fēng)電、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能等不同類型的分布式電源以及交直流負(fù)荷，這些電源以及負(fù)荷的有功功率可能隨機(jī)的大幅度波動(dòng)，從而導(dǎo)致柔性直流換流站與交流電網(wǎng)之間交換的有功功率也出現(xiàn)隨機(jī)的大幅度波動(dòng)，影響交流電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此需對(duì)柔性直流配電網(wǎng)和交流電網(wǎng)之間交換的有功功率進(jìn)行控制。目前國(guó)內(nèi)外直流配電網(wǎng)的建設(shè)還不是很完善，關(guān)于直流配電網(wǎng)和交流電網(wǎng)之間交換的有功功率波動(dòng)率的要求還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)對(duì)于光伏發(fā)電站和風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)均有有功功率變化速率的要求。GB/T19964-2012標(biāo)準(zhǔn)中光伏發(fā)電站有功功率變化只有1min功率變化要求，即光伏發(fā)電站有功功率變化速率應(yīng)不超過10％裝機(jī)容量/min；GB/T19963-2011標(biāo)準(zhǔn)中風(fēng)電場(chǎng)具有1min和10min兩種有功功率變化要求，因此對(duì)于直流配電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)波動(dòng)率的要求可借鑒光伏發(fā)電站和風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。

平滑功率波動(dòng)的一個(gè)重要途徑是將儲(chǔ)能系統(tǒng)和光伏發(fā)電站或者風(fēng)電場(chǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，該領(lǐng)域內(nèi)一些成果已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)。直流配電網(wǎng)內(nèi)部本身已包含儲(chǔ)能系統(tǒng)，利用該儲(chǔ)能系統(tǒng)與柔性直流換流站相配合來平滑功率波動(dòng)具有很好的發(fā)展前景。

針對(duì)直流配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部風(fēng)電、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能等不同類型的分布式電源以及交直流負(fù)荷的有功功率可能隨機(jī)的大幅度波動(dòng)，從而導(dǎo)致柔性直流換流站與交流電網(wǎng)之間交換的有功功率也出現(xiàn)隨機(jī)的大幅度波動(dòng)，影響交流電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的問題，急需提出一種解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法，以有效降低直流配電網(wǎng)的功率波動(dòng)，提高整體系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法，包括以下步驟：

步驟一，通過實(shí)時(shí)采集t時(shí)刻定直流電壓控制換流站的有功功率P_D、定有功功率控制換流站的有功功率P_S、儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量狀態(tài)SOC(state of charge，荷電狀態(tài))和t時(shí)刻前第一周期T1內(nèi)所有采樣點(diǎn)的P_D；P_D、P_S和P_B均以流入直流配電網(wǎng)為正方向；

步驟二，計(jì)算所述第一周期T1內(nèi)有功功率變化最大值f(t)；

步驟三，按換流站容量比例分?jǐn)偣β什▌?dòng)，通過下述公式(一)計(jì)算獲得定功率換流站定功率參考值為P_ref：

P_all＝P_D+P_S

其中W₁為定直流電壓換流站容量；W₂為定有功功率換流站容量；P_all為交直流電網(wǎng)間交換的總功率；

步驟四，根據(jù)功率波動(dòng)越限情況和儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量狀態(tài)，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)出力P_B；

步驟五，將產(chǎn)生的功率指令P_ref和P_B發(fā)送給定功率控制換流站和儲(chǔ)能系統(tǒng)，等待下一個(gè)采樣周期到來，若仍在系統(tǒng)運(yùn)行周期T內(nèi)則流程轉(zhuǎn)至步驟一；若超出系統(tǒng)運(yùn)行周期T，則流程停止。

其中，所述步驟二具體包括：

對(duì)于定直流電壓換流站的有功功率，假設(shè)采樣時(shí)間步長(zhǎng)為Δt，任一時(shí)刻t定直流電壓換流站的有功功率為P_D(t)，t的單位為小時(shí)，(t-T1)時(shí)刻即第一周期前的有功功率為P_D(t-T1)，(t-T1)到t時(shí)刻這第一周期內(nèi)有功功率最大值為P_Dmax，最小值為P_Dmin，所述P_Dmax和P_Dmin出現(xiàn)時(shí)刻分別記為t_max和t_min，則通過下述公式(二)計(jì)算獲得任一時(shí)刻有功功率變化最大值f(t)：

其中，在步驟四中，具體包括通過下述公式(三)至公式(五)計(jì)算P_B的步驟：

其中：P_m為儲(chǔ)能系統(tǒng)額定的充/放電功率；F_en為有功功率允許運(yùn)行最大波動(dòng)值。

其中，所述第一周期T1為1/6h，所述Δt為0.5s，所述系統(tǒng)運(yùn)行周期T為24h。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例，在采用換流站按容量比例來分?jǐn)傊绷髋潆娋W(wǎng)的功率后，系統(tǒng)的功率波動(dòng)也得到了分?jǐn)?，一定程度抑制了功率波?dòng)；在采用本發(fā)明的方法后，換流站配合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充/放電使系統(tǒng)功率波動(dòng)得到了最大程度的抑制；使儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC一直處于合理的范圍內(nèi)，使儲(chǔ)能系統(tǒng)具有足夠的充/放電能力。

故實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)與柔性直流換流站相配合有效的抑制了功率波動(dòng)，減小了換流站因功率波動(dòng)而需考慮的備用容量，顯著提高了系統(tǒng)電能質(zhì)量，具有廣泛的適應(yīng)性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。

圖1是本發(fā)明提出的儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法中的所應(yīng)用的直流配電網(wǎng)絡(luò)示意圖；

圖2是本發(fā)明提出的儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法的主流程示意圖；

圖3a是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中原始功率波動(dòng)曲線示意圖；

圖3b是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中及儲(chǔ)能配合換流站運(yùn)行方法下系統(tǒng)功率波動(dòng)曲線示意圖；

圖3c是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中換流站按比例分?jǐn)偤蟮墓β什▌?dòng)曲線示意圖；

圖4是應(yīng)用本發(fā)明的儲(chǔ)能配合換流站運(yùn)行方法后的儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC曲線。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示和圖2所示，本發(fā)明提出了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，其應(yīng)用于圖1示出的具有兩端手拉手結(jié)構(gòu)的柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)中，在該柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)中，兩端換流站通過變壓器接入110kV交流電網(wǎng)，兩端換流站中左側(cè)換流站作為定直流電壓站，右側(cè)換流站采用定有功功率控制；配電網(wǎng)內(nèi)部通過相應(yīng)的換流器或變換器接入交、直流負(fù)荷，光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)；該方法包括以下步驟：

步驟S10，通過實(shí)時(shí)采集t時(shí)刻換流站兩端的有功功率，即定直流電壓控制換流站的有功功率P_D、定有功功率控制換流站的有功功率P_S、儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量狀態(tài)SOC和t時(shí)刻前第一周期(如10min)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的P_D；P_D、P_S和P_B均以流入直流配電網(wǎng)為正方向；

步驟S11，計(jì)算該第一周期(如10min)內(nèi)有功功率變化最大值f(t)，對(duì)于定直流電壓換流站的有功功率，設(shè)采樣時(shí)間步長(zhǎng)為Δt，任一時(shí)刻t定直流電壓換流站的有功功率為P_D(t)，t的單位為小時(shí)，(t-T1)時(shí)刻即第一周期前的有功功率為P_D(t-T1)，(t-T1)到t時(shí)刻這十分鐘內(nèi)有功功率最大值為P_Dmax，最小值為P_Dmin，出現(xiàn)時(shí)刻分別記為t_max和t_min，其中，如果第一周期為10min，則T1為1/6h(小時(shí))；則通過下述公式(二)計(jì)算獲得任一時(shí)刻有功功率變化最大值f(t)：

步驟S12，按換流站容量比例分?jǐn)偣β什▌?dòng)，通過下述公式(一)計(jì)算獲得定功率換流站定功率參考值P_ref：

P_all＝P_D+P_S

其中W₁為定直流電壓換流站容量；W₂為定有功功率換流站容量為；P_all為交直流電網(wǎng)間交換的總功率，通過該步驟可以達(dá)到分?jǐn)偨恢绷麟娋W(wǎng)間交換的總功率和初步抑制系統(tǒng)功率波動(dòng)的目的；

步驟S13，根據(jù)功率波動(dòng)越限情況和儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量狀態(tài)，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)出力P_B，具體通過下述公式(三)至公式(五)計(jì)算P_B：

其中P_m為儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定充/放電功率；F_en為有功功率允許運(yùn)行最大波動(dòng)值；通過該步驟可以進(jìn)一步抑制直流配網(wǎng)系統(tǒng)的功率波動(dòng)；

步驟S14，將產(chǎn)生的功率指令P_ref和P_B發(fā)送給定功率控制換流站和儲(chǔ)能系統(tǒng)，等待下一個(gè)采樣周期到來，若仍在系統(tǒng)運(yùn)行周期T內(nèi)轉(zhuǎn)步驟S10；若超出系統(tǒng)運(yùn)行周期T，系統(tǒng)停止。

為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解這種儲(chǔ)能系統(tǒng)配合換流站平抑柔性直流配電網(wǎng)功率波動(dòng)的方法，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例對(duì)具體的技術(shù)實(shí)施方式介紹如下：

為了更好地理解本發(fā)明，針對(duì)一個(gè)兩端手拉手結(jié)構(gòu)的柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說明，如圖1所示，兩端換流站通過變壓器接入110kV交流電網(wǎng)，兩端換流站中左側(cè)換流站作為定直流電壓站，右側(cè)換流站采用定有功功率控制；兩端換流站的容量均為15MVA，直流母線電壓為±10kV，配電網(wǎng)內(nèi)部通過相應(yīng)的換流器或變換器接入交、直流負(fù)荷，光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)；10min內(nèi)系統(tǒng)有功功率允許最大波動(dòng)值F_en為5MW，儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓為400V，容量為10MWh；系統(tǒng)采樣時(shí)間Δt為0.5s，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為24h。

按照本發(fā)明提出的方法按步驟運(yùn)行，得到結(jié)果說明如下：

由圖3a至圖3c可見，在不采取任何措施的情況下，系統(tǒng)的原始功率波動(dòng)較大；在采用換流站按容量比例來分?jǐn)傊绷髋潆娋W(wǎng)的功率后，系統(tǒng)的功率波動(dòng)也得到了分?jǐn)?，一定程度抑制了功率波?dòng)；在采用本發(fā)明的方法后，換流站配合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充/放電使系統(tǒng)功率波動(dòng)得到了最大程度的抑制；由圖4可見，在該控制方法下，儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC一直處于合理的范圍內(nèi)，且大部分時(shí)間維持在0.45-0.55之間，使儲(chǔ)能系統(tǒng)具有足夠的充/放電能力。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下的有益效果：

實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例，在采用換流站按容量比例來分?jǐn)傊绷髋潆娋W(wǎng)的功率后，系統(tǒng)的功率波動(dòng)也得到了分?jǐn)?，一定程度抑制了功率波?dòng)；在采用本發(fā)明的方法后，換流站配合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充/放電使系統(tǒng)功率波動(dòng)得到了最大程度的抑制；使儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC一直處于合理的范圍內(nèi)，使儲(chǔ)能系統(tǒng)具有足夠的充/放電能力。

故實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)與柔性直流換流站相配合有效的抑制了功率波動(dòng)，減小了換流站因功率波動(dòng)而需考慮的備用容量，顯著提高了系統(tǒng)電能質(zhì)量，具有廣泛的適應(yīng)性。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。