基於變流器控制的風儲能量管理系統及其控制方法
2023-10-18 07:37:04
基於變流器控制的風儲能量管理系統及其控制方法
【專利摘要】一種基於變流器控制的風儲能量管理系統，包含風電機組、風電系統交流母線、風電系統變壓器、電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器，以及交流母線。所述的風電機組連接到風電系統交流母線，風電系統交流母線通過風電系統變壓器連接到交流母線。所述的電池組通過儲能DC/DC變流器連接到儲能系統直流母線，儲能系統直流母線通過儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器連接到交流母線；所述的交流母線通過併網開關連接到電網。風儲能量管理系統控制方法包含風儲能量管理方法和儲能系統內部能量均衡方法。
【專利說明】基於變流器控制的風儲能量管理系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於變流器控制的風儲能量管理系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]國家大力推廣貫徹節能減排，倡導可再生能源發電。以風力發電為代表的新能源正逐步成為我國重要的能源資源，在滿足能源需求、改善能源結構、減少環境汙染、保護生態環境、促進經濟社會發展等方面發揮重要作用。但風電的隨機性、波動性和間歇性使其難以有效預測、調度，大大影響了其併網電量。風儲聯合發電方式能夠綜合匹配利用風能，並通過儲能裝置的強大控制功能改善聯合電站的發電特性並存儲限電時段多餘的風電機組電量，減少風電場棄風。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有能量管理系統不能充分利用儲能系統減少風電場棄風、缺乏儲能系統內部能量均衡策略等缺點，提出一種具有新的拓撲結構的基於變流器控制的風儲能量管理系統。
[0004]本發明一種基於變流器控制的風儲能量管理系統，包含風電機組、風電系統交流母線、風電系統變壓器、電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器，以及交流母線。所述的電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器組成儲能系統。所述的風電機組連接到風電系統交流母線，風電系統交流母線通過風電系統變壓器連接到交流母線。所述的電池組通過儲能DC/DC變流器連接到儲能系統直流母線，儲能系統直流母線通過儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器連接到交流母線；所述的交流母線通過併網開關連接到電網。本發明基於變流器控制的風儲能量管理系統，其特徵在於所述的儲能系統通過220V交流母線充電，並可將電能回饋到220V交流母線和48V直流母線。
[0005]本發明風儲能量管理系統的控制策略包含風儲能量管理策略和儲能系統內部能量均衡策略。
[0006]所述的風儲能量管理策略包含以下步驟:
[0007]1、將風電機組設定為額定功率模式；
[0008]I1、實時監測風電機組輸出功率是否與發電計劃相同，若與發電計劃相同則結束控制，若與發電計劃不相同則進入步驟III ；
[0009]II1、判斷是否需要增大風電機組和儲能系統的整體功率輸出，若需增大風電機組和儲能系統整體的功率輸出則進入步驟IV，若需減少風電機組和儲能系統的整體功率輸出則進入步驟V;
[0010]IV、判斷風電機組是否為額定功率模式，若風電機組不是額定功率模式，則調整為額定功率模式進入步驟II，若風電機組是額定模式，則進入步驟VI ；
[0011]V、判斷儲能系統電池荷電狀態SOC是否小於SOC上限，若儲能系統SOC小於SOC上限，則控制儲能DC/AC變流器充電進入步驟II，若儲能系統SOC不小於SOC上限，則進入步驟VII ；
[0012]V1、判斷儲能系統SOC是否大於SOC下限，若儲能系統SOC大於SOC下限，則控制儲能DC/AC變流器放電，進入步驟II，若儲能系統SOC不大於SOC下限，控制儲能系統進入熱備用狀態，結束控制；
[0013]VI1、判斷風電機組是否為額定功率模式，若風電機組是額定功率模式，則控制風電機組變漿距調節，減少風電機組功率輸出，進入步驟II，若風電機組處於額定功率模式，則切除部分風電機組，結束控制。
[0014]所述的儲能系統內部能量均衡策略包含以下步驟:
[0015]1、計算儲能系統電池荷電狀態SOC的參考值SOCref ；
[0016]I1、判斷儲能系統的第η號電池組的SOCn是否與儲能系統的電池荷電狀態SOC的參考值S0CMf相等，若SOCn ^ SOCref則進入步驟III，若SOCn = SOCref則結束控制；
[0017]II1、判斷儲能系統的第η號電池組的SOCn是否大於儲能系統的電池荷電狀態SOC的參考值SOCief，若儲能系統的第η號電池組的SOCn大於儲能系統的電池荷電狀態SOC的參考值SOCief，則進入步驟IV，若儲能系統的第η號電池組的SOCn不大於儲能系統的電池荷電狀態SOC的參考值S0(；ef，則進入步驟V ;
[0018]IV、判斷儲能系統是否為放電狀態，若儲能系統為放電狀態，則控制其第η號儲能DC/DC變流器放電進入步驟II，若儲能系統不是處於放電狀態，則控制其第η號電池組進入熱備用狀態，進入步驟II ;
[0019]V、判斷儲能系統是否為充電狀態，若儲能系統為充電狀態，則控制第η號儲能DC/DC變流器充電，進入步驟11，若儲能系統不是處於充電狀態，則控制其第η號電池組進入熱備用狀態，進入步驟II。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1本發明實施例基於變流器控制的風儲能量管理系統拓撲結構；
[0021]圖2本發明實施例基於變流器控制的風儲能量管理系統風儲能量管理策略；
[0022]圖3本發明實施例基於變流器控制的風儲能量管理系統儲能系統內部能量均衡策略。
【具體實施方式】
[0023]以下結合圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0024]圖1為本發明基於變流器控制的風儲能量管理系統拓撲結構。基於變流器控制的風儲能量管理系統包含風電機組、風電系統交流母線、風電系統變壓器、電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器，以及交流母線。所述的電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器組成儲能系統。所述的風電機組連接到風電系統交流母線，風電系統交流母線通過風電系統變壓器連接到交流母線。所述的電池組通過儲能DC/DC變流器連接到儲能系統直流母線，儲能系統直流母線通過儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器連接到交流母線；所述的交流母線通過併網開關連接到電網。
[0025]本發明風儲能量管理系統的控制策略包含風儲能量管理策略和儲能系統內部能量均衡策略。
[0026]圖2為基於變流器控制的風儲能量管理系統風儲能量管理策略。所述的風儲能量管理策略包含以下步驟:
[0027]1、將風電機組設定為額定功率模式；
[0028]I1、實時監測風電機組輸出功率是否與發電計劃相同，若與發電計劃相同則結束控制，若與發電計劃不相同則進入步驟III ；
[0029]II1、判斷是否需要增大風電機組和儲能系統的整體功率輸出，若需增大風電機組和儲能系統的整體功率輸出則進入步驟IV，若需減少風電機組和儲能系統的整體功率輸出則進入步驟V;
[0030]IV、判斷風電機組是否為額定功率模式，若風電機組不是額定功率模式，則調整為額定功率模式，進入步驟II，若風電機組是額定模式，則進入步驟VI ；
[0031]V、判斷儲能系統電池荷電狀態SOC是否小於SOC上限，若儲能系統電池荷電狀態SOC小於SOC上限，則控制儲能DC/AC變流器充電，進入步驟II，若儲能系統電池荷電狀態SOC不小於SOC上限，則進入步驟VII ；
[0032]V1、判斷儲能系統電池荷電狀態SOC是否大於SOC下限，若儲能系統電池荷電狀態SOC大於SOC下限，則控制儲能DC/AC變流器放電，進入步驟II，若儲能系統電池荷電狀態SOC不大於SOC下限，控制儲能系統進入熱備用狀態，結束控制；
[0033]VI1、判斷風電機組是否為額定功率模式，若風電機組是額定功率模式，則控制風電機組變漿距調節，減少風電機組功率輸出，進入步驟II，若風電機組不是處於額定功率模式，則切除部分風電機組，結束控制。
[0034]圖3為基於變流器控制的風儲能量管理系統儲能系統內部能量均衡策略。儲能系統內部能量均衡策略包含以下步驟:
[0035]1、計算儲能系統荷電狀態SOC的參考值SOCref ；
[0036]I1、判斷儲能系統的第η號電池組的荷電狀態SOCn是否與儲能系統荷電狀態SOC參考值S0CMf相等，若SOCn ^ SOCref則進入步驟III，若SOCn = SOCref則結束控制；
[0037]II1、判斷儲能系統的第η號電池組的荷電狀態SOCn是否大儲能系統荷電狀態SOC的參考值於S0CMf，若SOCn大於S0CMf則進入步驟IV，若SOCn不大於S0CMf則進入步驟V ；
[0038]IV、判斷儲能系統是否為放電狀態，若儲能系統為放電狀態，則控制其第η號儲能DC/DC變流器放電進入步驟II，若儲能系統不是處於放電狀態，則控制其第η號電池組進入熱備用狀態，進入步驟II ;
[0039]V、判斷儲能系統是否為充電狀態，若儲能系統為充電狀態，則控制第η號儲能DC/DC變流器充電，進入步驟11，若儲能系統不是處於充電狀態，則控制第η號電池組進入熱備用狀態進入步驟II。
【權利要求】
1.一種基於變流器控制的風儲能量管理系統，其特徵在於:所述的風儲能量管理系統包含風電機組、風電系統交流母線、風電系統變壓器、電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器，以及交流母線；所述的電池組、儲能DC/DC變流器、儲能系統直流母線、儲能DC/AC變流器、儲能系統變壓器組成儲能系統；所述的風電機組連接到風電系統交流母線，風電系統交流母線通過風電系統變壓器連接到交流母線；所述的電池組通過儲能DC/DC變流器連接到儲能系統直流母線，儲能系統直流母線通過儲能DC/AC變流器和儲能系統變壓器連接到交流母線；所述的交流母線通過併網開關連接到電網。
2.權利要求1所述的基於變流器控制的風儲能量管理系統的控制方法，其特徵在於:所述的風儲能量管理系統控制方法包含風儲能量管理策略和儲能系統內部能量均衡策略。
3.根據權利要求2所述的基於變流器控制的風儲能量管理系統的控制方法，其特徵在於:所述的風儲能量管理系統的管理策略步驟如下: . 1、將風電機組設定為額定功率模式； I1、實時監測風電機組的輸出功率是否與發電計劃相同，若與發電計劃相同則結束控制，若與發電計劃不相同則進入步驟III ; II1、判斷是否需要增大風電機組和儲能系統的整體功率輸出，若需增大風電機組和儲能系統的整體功率輸出，則進入步驟IV，若需減少風電機組和儲能系統的整體功率輸出，則進入步驟V ； IV、判斷風電機組是否處於額定功率模式，若風電機組不是處於額定功率模式，則調整為額定功率模式，進入步驟II，若風電機組處於額定模式，則進入步驟VI ； V、判斷儲能系統的電池荷電狀態SOC是否小於SOC上限，若儲能系統的電池荷電狀態SOC小於SOC上限，則控制儲能DC/AC變流器充電，進入步驟II，若儲能系統的電池荷電狀態SOC不小於SOC上限，則進入步驟VII ； V1、判斷儲能系統的電池荷電狀態SOC是否大於SOC下限，若儲能系統的電池荷電狀態SOC大於SOC下限，則控制儲能DC/AC變流器放電，進入步驟II，若儲能系統的電池荷電狀態SOC不大於SOC下限，控制儲能系統進入熱備用狀態，結束控制； VI1、判斷風電機組是否為額定功率模式，若風電機組處於額定功率模式則控制風電機組變漿距調節，減少風電機組的功率輸出，進入步驟II，若風電機組不是處於額定功率模式，則切除部分風電機組，結束控制。
4.根據權利要求2所述的基於變流器控制的風儲能量管理系統的控制方法，其特徵在於:所述的儲能系統內部能量均衡策略步驟如下: . 1、計算儲能系統電池荷電狀態SOC的參考值SOCm； I1、判斷儲能系統的第η號電池組的SOCn是否與儲能系統電池荷電狀態SOC的參考值SOCref相等，若SOCn關SOCref則進入步驟III，若SOCn = SOCref則結束控制； II1、判斷儲能系統的第η號電池組的SOCn是否大於儲能系統的電池荷電狀態SOC的參考值S0CMf，若SOCn大於S0CMf則進入步驟IV，若SOCn不大於S0CMf則進入步驟V ； IV、判斷儲能系統是否為放電狀態，若儲能系統為放電狀態，則控制其第η號儲能DC/DC變流器放電進入步驟II，若儲能系統不是處於放電狀態，則控制第η號電池組進入熱備用狀態， 進入步驟II ； V、判斷儲能系統是否為充電狀態，若儲能系統為充電狀態，則控制第η號儲能DC/DC變流器充電進入步驟11，若儲能系統不是處於充電狀態，則控其制第η號電池組進入熱備用狀態進入步驟II。
【文檔編號】H02J3/32GK104410091SQ201410614114
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】萬同山 申請人:深圳市西林電氣技術有限公司