基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法和系统

技术领域

本发明涉及新能源电力系统技术领域，尤其涉及一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法和系统。

背景技术

随着光伏、风电等分布式新能源电力在配电网中的渗透率不断提高，为保障配电网的安全稳定运行，储能得到了充分的发展。当前的储能通常以集中接入的形式布置，储能在一个光伏电站或风电场以多点接入的分散式布置方式还很少，分散式布置的储能系统可解决已建新能源场站征地困难的问题，且具有布置地点灵活、扩容方便的特点。储能系统的关键设备储能变流器具备四象限运行功能，可以根据需要调节电流和电压的相位差，实现无功功率的发出和吸收。但是如何解决分散式储能参与下的配电网侧新能源场站的无功功率需求问题，提高分散式储能参与下的新能源场站对配电网的无功调节响应能力，目前仍没有较为理想的方案。因此，研究如何解决分散式储能参与下的配电网侧新能源场站的无功功率需求问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法和系统，用于解决分散式储能参与下的配电网侧新能源场站对电网的无功调节响应能力差的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法，包括：

建立智慧能源管理系统，智慧能源管理系统包括自下而上的现场设备层、网络通讯层、数据集成层、应用层和可视化层；

将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行；

当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，同时，通过调节变压器的分接头改变电压来提高电能质量，通过投切电容器无功电源实现无功就地平衡来降低网损；

当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，对于无载调压变压器，根据实际积累的数据选择电压分接头，使电压偏差保持在正常范围内；

当无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节，调节公式为：

TE

其中，TE

可选地，每套无功补偿设备配置相同的控制器，每套控制器包含上层控制单元、无功功率分配单和下层控制单元，每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其余为备控制器，备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控制器故障时，其中一套备控制器自动升为主控制器，故障的主控制器降为备控制器。

可选地，每套无功补偿设备包括采集模块、比较模块、确定模块和调整模块；

采集模块用于采集光伏并网系统的并网点的实时电压；

比较模块用于比较并网点的实时电压与配电网额定电压的大小、与配电网电压动作死区上限和下限的大小、与高电压穿越上限的大小；

确定模块用于根据电压比较结果确定并网逆变器的控制模式；

调整模块用于根据并网逆变器的控制模式调整输入并网逆变器的无功电流参考值和有功电流参考值。

可选地，上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。

可选地，下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

本发明第二方面提供了一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节系统，包括：

系统构建模块，用于建立智慧能源管理系统，智慧能源管理系统包括自下而上的现场设备层、网络通讯层、数据集成层、应用层和可视化层；

接入模块，用于将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行；

第一调节模块，用于当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，同时，通过调节变压器的分接头改变电压来提高电能质量，通过投切电容器无功电源实现无功就地平衡来降低网损；

第二调节模块，用于当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，对于无载调压变压器，根据实际积累的数据选择电压分接头，使电压偏差保持在正常范围内；

第三调节模块，用于当无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节，调节公式为：

TE

其中，TE

可选地，每套无功补偿设备配置相同的控制器，每套控制器包含上层控制单元、无功功率分配单和下层控制单元，每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其余为备控制器，备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控制器故障时，其中一套备控制器自动升为主控制器，故障的主控制器降为备控制器。

可选地，每套无功补偿设备包括采集模块、比较模块、确定模块和调整模块；

采集模块用于采集光伏并网系统的并网点的实时电压；

比较模块用于比较并网点的实时电压与配电网额定电压的大小、与配电网电压动作死区上限和下限的大小、与高电压穿越上限的大小；

确定模块用于根据电压比较结果确定并网逆变器的控制模式；

调整模块用于根据并网逆变器的控制模式调整输入并网逆变器的无功电流参考值和有功电流参考值。

可选地，上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。

可选地，下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法具有以下优点：

本发明提供的基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法，将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行，当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，当无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节。提高了分散式储能参与下的新能源场站对电网的无功调节响应能力，解决了分散式储能参与下的新能源场站对电网的无功调节响应能力差的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中提供的一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法的流程示意图；

图2为本发明中提供的一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法的实施例，包括：

步骤101、建立智慧能源管理系统，智慧能源管理系统包括自下而上的现场设备层、网络通讯层、数据集成层、应用层和可视化层。

需要说明的是，现场设备层主要任务为运用各类传感器、测量计、节能终端等设备自动采集能源数据。网络通讯层主要任务为将传感器采集完成的数据以一定格式传输给各类接口。数据集成层主要任务为把不同来源、格式、特点性质的能源数据按照企业需求集中起来。应用层主要任务为导入、维护、发布、分析数据，其中重要的功能是分析能源信息，包括能源运行监视、数据进行追踪、能耗数据分析等，将时间段内能源运行情况进行多维度分析对比、对标。可视化层主要任务为将企业能源运行情况用饼图、柱状图、线图、区域图等各种图形展示出来。

步骤102、将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行。

步骤103、当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，同时，通过调节变压器的分接头改变电压来提高电能质量，通过投切电容器无功电源实现无功就地平衡来降低网损。

需要说明的是，将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行，当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，同时，通过调节变压器的分接头改变电压来达到提高电能质量的目的，通过投切电容器无功电源实现无功就地平衡来达到降低网损的目的。

步骤104、当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，对于无载调压变压器，根据实际积累的数据选择电压分接头，使电压偏差保持在正常范围内。

需要说明的是，当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，对于无载调压变压器，根据实际运行积累的数据，合理、阶段性地选择电压分接头，改变变压器的变比，使出现最大负荷时的电压负偏差与出现最小负荷时的电压正偏差得到调整，使电压偏差保持在正常合理的范围内。

步骤105、当无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节。

需要说明的是，按时间参数调节的调节公式为：

TE

其中，TE

在一个实施例中，每套无功补偿设备配置相同的控制器，每套控制器包含上层控制单元、无功功率分配单和下层控制单元，每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其余为备控制器，备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控制器故障时，其中一套备控制器自动升为主控制器，故障的主控制器降为备控制器。上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。上层控制单元的状态至少包括上层控制单元的输入、输出和积分器的输入、输出；同时，上层控制单元进行如下自动操作：

实时能源监测与数据分析：实时监测储能系统中能量的产生、储存和消耗等情况，并采集相关数据；通过对这些数据进行分析和处理，能够获取系统的能源状况，为后续能源管理提供准确的基础；

能源调度和优化：根据储能系统的运行情况和外部能源需求，制定能源调度策略。根据能源的供需关系、电价等因素，智能地调整能量的充放电时机和方式，以较大程度地提高能源利用效率和经济性；

故障诊断与安全保护：通过对储能系统的工作状态和性能指标进行监测，能够及时发现并诊断故障和异常情况。在发生故障时，会采取相应的安全保护措施，确保储能系统的稳定运行和安全性。

下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

每套无功补偿设备包括：并联电容器、串联电容器、并联电抗器、串联电抗器、同期调相机和静止型动态无功补偿装置，还包括采集模块、比较模块、确定模块和调整模块；

采集模块用于采集光伏并网系统的并网点的实时电压；

比较模块用于比较并网点的实时电压与配电网额定电压的大小、与配电网电压动作死区上限和下限的大小、与高电压穿越上限的大小；

确定模块用于根据电压比较结果确定并网逆变器、AC接触器、电力调度控制器的控制模式；

调整模块用于根据并网逆变器的控制模式调整输入并网逆变器、AC接触器、电力调度控制器的无功电流参考值和有功电流参考值。

本发明提供的基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节方法，将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行，当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，当无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节。提高了分散式储能参与下的新能源场站对电网的无功调节响应能力，解决了分散式储能参与下的新能源场站对电网的无功调节响应能力差的技术问题。

为了便于理解，请参阅图2，本发明中提供了一种基于分散式储能的配网侧新能源场站无功调节系统的实施例，包括：

系统构建模块，用于建立智慧能源管理系统，智慧能源管理系统包括自下而上的现场设备层、网络通讯层、数据集成层、应用层和可视化层；

接入模块，用于将多套无功补偿设备接入智慧能源管理系统进行管理和运行，多套无功补偿设备分阶段运行；

第一调节模块，用于当以节能为主进行补偿时，无功补偿设备采用无功功率参数调节，当三相负荷平衡时，采用无功补偿设备的功率因子参数进行调节，同时，通过调节变压器的分接头改变电压来提高电能质量，通过投切电容器无功电源实现无功就地平衡来降低网损；

第二调节模块，用于当提供维持配电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿时，按电压参数调节，对于无载调压变压器，根据实际积累的数据选择电压分接头，使电压偏差保持在正常范围内；

第三调节模块，用于当无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节，调节公式为：

TE

其中，TE

每套无功补偿设备配置相同的控制器，每套控制器包含上层控制单元、无功功率分配单和下层控制单元，每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其余为备控制器，备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控制器故障时，其中一套备控制器自动升为主控制器，故障的主控制器降为备控制器。

每套无功补偿设备包括采集模块、比较模块、确定模块和调整模块；

采集模块用于采集光伏并网系统的并网点的实时电压；

比较模块用于比较并网点的实时电压与配电网额定电压的大小、与配电网电压动作死区上限和下限的大小、与高电压穿越上限的大小；

确定模块用于根据电压比较结果确定并网逆变器的控制模式；

调整模块用于根据并网逆变器的控制模式调整输入并网逆变器的无功电流参考值和有功电流参考值。

上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。

下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。