一种新能源电站发电功率调控方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体涉及一种新能源电站发电功率调控方法及系统。

背景技术

当前以新能源为主体的新型电力系统正在如火如荼的推进和建设当中，在电力系统的发电、输电、配电和用电端都在进行源网荷储的全方面研究和示范当中，在以新能源集中式发电和分布式发电配置储能的规划、运行控制、设备开发、示范方面进行了大量的研究工作。对于风光储一体化电站中进行有效的多能互补控制以及储能独立参与调度运行是当前研究的热点。

全国各大厂家、研究机构推出了多种应用于新能源发电配置储能的整体控制系统和设备，比如光储联合发电监控系统、光储协调控制装置等，但是在光储联合发电监控系统的运行方式如何与现有调度系统进行有效的信息交互，以及如何通过储能独立控制实现储能共享应用辅助服务，截止目前还没有一个有效的解决方案。据调查，现有光储一体化电站基本处于光伏独立运行模式，目前的调度系统只认识光伏或风电，从内部控制的角度无法单独控制储能，因此，储能基本没有参与，即便是有参与也是人为操作进行独立储能控制。不过人为操作出错率较高且用时比较长，导致对一体化电站的调控精确度低和效率低，如图1所示，为某个光储电站控制系统架构图，该光储电站控制系统包括调度系统、运动装置、光伏监控及功率控制系统和储能监控及功率控制系统，调度系统通过运动装置分别连接光伏监控及功率控制系统和储能监控及功率控制系统。光伏监控及功率控制系统连接光伏逆变器。储能监控及功率控制系统连接储能逆变器。调度系统只能通过远动装置下发光伏AGC命令；如果控制储能需要调度员通过打电话告知场站进行储能的充放电控制。为了更好的让光储一体化电站通过独立控制储能实现共享应用，满足大电网电力平衡以及稳定运行控制的要求，急需提出调度与光储一体化电站的协调控制运行方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源电站发电功率调控方法及系统，用以解决现有技术中光电一体化电站中人为操作实现一体化电站功率调控效率低和精确度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明的一种新能源电站发电功率调控方法，包括以下步骤：

在光伏电站/风电场站与储能电站一体化运行时，获取光伏电站/风电场站当前输出功率和调度发送的调度功率；

若光伏电站/风电场站当前输出功率与所述调度功率的差值大于零，且储能可充电功率大于所述差值，则设定储能充电功率为所述差值；

若所述差值大于零，且储能可充电功率不大于所述差值，则设定储能充电功率为全充状态功率，重新为储能电站中各储能单元进行功率分配；设定光伏电站/风电场站输出功率值减小量为光伏电站/风电场站当前出力减去调度设定出力再减去储能全充功率，重新为光伏电站/风电场站中各发电单元进行功率分配。

上述技术方案的有益效果为：本发明首先检测光伏电站/风电场站当前输出功率，然后依据光伏电站/风电场站当前输出功率与调度发送的预设功率进行比较，根据两功率的大小关系进行调控光伏电站/风电场站和储能电站的功率，具体地，若光伏电站/风电场站当前输出功率与所述调度功率的差值大于零，且储能可充电功率大于所述差值，则设定储能充电功率为所述差值；若所述差值大于零，且储能可充电功率不大于所述差值，则设定储能放电功率为全放状态功率，以满足调度功率，从而实现风/光储一体化电站功率联合调控，且无需人为操作调控，降低出错率，本发明调控效率高且精确度高。

进一步地，为了提高一体化电站功率联合调控效率，若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，则设定储能放电功率为所述调度功率与光伏电站/风电场站输出功率的差值。

进一步地，为了提高一体化电站功率调控灵活性，在光伏电站/风电场站独立运行时，获取光伏电站/风电场站当前输出功率和调度发送的调度功率；

若光伏电站/风电场站当前输出功率大于所述调度功率，则设定光伏电站/风电场站输出功率为调度功率；若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，且光伏电站/风电场站输出功率达到最大限值，则保持当前光伏电站/风电场站出力不变；若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，且光伏电站/风电场站当前输出功率没有达到最大限值，则设定光伏电站/风电场站输出功率为调度功率。

进一步地，为了提高一体化电站功率调控灵活性，在储能电站独立运行时，获取储能电站当前输出功率和调度发送的调度功率；

若储能电站当前储能调节能力大于所述调度功率，则设定储能充电或放电功率为调度功率，并重新对储能电站中各储能单元进行功率分配；若当前储能调节能力小于等于所述调度功率，则储能电站充放电功率保持不变；所述储能调节能力对应的为储能电站的可充电功率或者可放电功率。

本发明还提供一种新能源电站发电功率调控系统，该系统包括，处理器和第一测控装置；所述处理器连接所述第一测控装置；所述第一测控装置用于检测光伏电站/风电场站当前输出功率；

所述处理器用于执行计算机指令，实现如下方法：

在光伏电站/风电场站与储能电站一体化运行时，获取光伏电站/风电场站当前输出功率和调度发送的调度功率；

若光伏电站/风电场站当前输出功率与所述调度功率的差值大于零，且储能可充电功率大于所述差值，则设定储能充电功率为所述差值；

若所述差值大于零，且储能可充电功率不大于所述差值，则设定储能放电功率为全放状态功率，重新为储能电站中各储能单元进行功率分配；设定光伏电站/风电场站输出功率值减小量为光伏电站/风电场站当前出力减去调度设定出力再减去储能全放功率，重新为光伏电站/风电场站中各发电单元进行功率分配。

上述技术方案的有益效果为：本发明首先通过第一测控装置检测光伏电站/风电场站当前输出功率，然后风/光储联合发电监控系统依据光伏电站/风电场站当前输出功率与调度发送的预设功率进行比较，根据两功率的大小关系进行调控光伏电站/风电场站和储能电站的功率，具体地，若光伏电站/风电场站当前输出功率与所述调度功率的差值大于零，且储能可充电功率大于所述差值，则设定储能充电功率为所述差值；若所述差值大于零，且储能可充电功率不大于所述差值，则设定储能放电功率为全放状态功率，以满足调度功率，从而实现风/光储一体化电站功率联合调控，且无需人为操作调控储能电站的功率，调控效率高、精确度也高。

进一步地，为了提高一体化电站功率调控的灵活性，所述处理器还用于执行计算机指令，实现如下方法：

若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，则设定储能放电功率为所述调度功率与光伏电站/风电场站输出功率的差值。

进一步地，为了提高一体化电站功率调控的灵活性，所述处理器还用于执行计算机指令，实现如下方法：

在光伏电站/风电场站独立运行时，获取光伏电站/风电场站当前输出功率和调度发送的调度功率；若光伏电站/风电场站当前输出功率大于所述调度功率，则设定光伏电站/风电场站输出功率为调度功率；若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，且光伏电站/风电场站输出功率达到最大限值，则保持当前光伏电站/风电场站出力不变；若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，且光伏电站/风电场站当前输出功率没有达到最大限值，则设定光伏电站/风电场站输出功率为调度功率。

进一步地，所述系统还包括与所述处理器连接的第二测控装置；所述第二测控装置用于检测储能电站输出功率；所述处理器还用于执行计算机指令，实现如下方法：

在储能电站独立运行时，获取储能电站当前输出功率和调度发送的调度功率；若储能电站当前储能调节能力大于所述调度功率，则设定储能充电或放电功率为调度功率，并重新对储能电站中各储能单元进行功率分配；若当前储能调节能力小于等于所述调度功率，则储能电站充放电功率保持不变；所述储能调节能力对应的为储能电站的可充电功率或者可放电功率。

附图说明

图1是本发明背景技术提到的光储一体化电站系统架构图；

图2是本发明的风光储一体化电站电气结构示意图图；

图3是本发明的光储一体化电站二次系统控制结构图；

图4是本发明的一种新能源电站发电功率调控方法整体流程图；

图5是本发明的光储一体化运行模式控制流程图；

图6是本发明的光伏和储能独立模式控制流程图。

具体实施方式

本发明的在于为光储一体化电站控制系统设定多个运行模式，然后由调度系统进行模式切换控制，实现一体化运行模式、光伏独立运行模式与储能独立运行模式的有效切换，然后接收调度命令，依据调度需求和风/光储各场站的输出功率，对风/光储的出力进行有效调控，以满足调度需求，实现了一体化电站功率的联合调控，调控效率高；且各场站可以独立运行，灵活性高，是当前国内首次提出具有现场应用和推广价值的解决方案。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

系统实施例：

本发明的一种新能源电站发电功率调控系统的实施例，本实施例以光储一体化电站为例进行说明，本发明的一种新能源电站发电功率调控系统(光储一体化电站二次控制系统)如图3所示，该系统包括处理器、第一测控装置、第二测控装置和第三测控装置，该处理器包括光储联合发电监控系统、光伏监控及功率控制系统和储能监控及功率控制系统。光储联合发电监控系统用于通过远动装置与调度系统连接，光储联合发电监控系统还分别与光伏监控及功率控制系统、储能监控及功率控制系统、第一测控装置、第二测控装置和第三测控装置连接。为了便于管理，本系统分为场站协调层和场站控制层，此外，与光储联合发电监控系统连接的远动装置以及间接连接的调度系统位于系统调度层。

系统调度层：根据电网整体功率需求和功率预测结果，给光储电站下发有功和无功控制指令。

场站协调层：光储联合发电监控系统位于场站协调层。光储联合发电监控系统接收调度下发的控制指令，主要完成长时间尺度的控制功能，比如有功功率和无功功率分配和移峰填谷等功能。

场站控制层：包括第一测控装置、第二测控装置、第三测控装置、光伏监控及功率控制系统和储能监控及功率控制系统。光伏监控及功率控制系统主要完成光伏状态监测，有功和无功功率分配功能；本实施例中为光储一体化电站，若为风储一体化电站，则处理器还包括风电监控及功率控制系统，风电监控及功率控制系统主要完成风电状态监测，有功和无功功率分配功能；储能监控及功率控制系统主要完成电池和变流器的状态监测，有功和无功功率分配功能。

本发明中的光储一体化电站电气接线简图如图2所示，光伏电站和储能电站分别通过升压变接入35kV母线，通过汇集后通过升压变升压至110kV接入大电网。测控装置(测控装置)主要完成测量点的电压、电流、功率等信息，通过网络上传给光伏/储能监控及功率控制系统、光储联合发电监控系统，测控装置A(第一测控装置)部署于光伏电站升压变高压侧，将测量数据上送给光伏监控系统及光储联合发电监控系统；测控装置B(第二测控装置)部署于储能电站升压变高压侧，测控装置C(第三测控装置)部署于集中升压站高压侧，将测量数据上送给储能监控及功率控制系统及风光储联合发电监控系统。

本实施例中为该系统设定了多种运行模式，下面进行详细介绍：

本发明将光储电站运行控制设置为三种运行模式，分为光储一体化运行模式、光伏独立运行模式和储能独立运行模式。

光储一体化运行模式：光储一体化电站作为一个联合能量体，接收调度功率指令，根据光伏和储能可调能力进行合理功率分配，满足调度要求。

光伏独立运行模式：光伏电站作为独立调节对象，按照调度下发的光伏控制指令，根据光伏可调能力进行合理功率分配，满足调度要求。

储能独立运行模式：储能电站作为独立调节对象，按照调度下发的储能控制指令，根据储能可调能力进行合理功率分配，满足调度要求。

为了更好的执行调度下发的三种运行模式控制指令，本发明设置了模式指令设定和识别，具体如下所示：

(1)光储一体化电站AGC控制设置“运行控制模式指令”、“风光控制指令”、“储能控制指令”等三个遥调点，由调度系统下发至场站端的光储联合发电监控系统，再由光储联合发电监控系统进行功率指令下发。

(2)“运行控制模式指令”用来标识目前是光储一体化运行模式(数值为0)还是光伏和储能独立运行模式(数值为1)。

(3)在光储一体化运行模式下(运行模式指令为0)，光伏控制指令有效、储能控制指令无效，这时的光伏控制指令表示光储一体化运行模式，该模式下以满足调度要求为目标，协调光伏和储能进行功率合理分配。

(4)在光伏和储能分别运行模式下(运行模式指令为1)：光伏控制指令和储能控制指令都是有效指令，光伏电站执行光伏控制指令，储能站执行储能控制指令。

本发明在于将光储运行分为光储一体化模式、光伏运行模式和储能运行模式，并且通过设置运行模式指令识别，进行不同模式下的运行控制，从而实现对一体化电站功率联合调控以及灵活调控。

该系统通过本发明的一种新能源电站发电功率调控方法实现一体化运行模式和独立运行模式下对各场站的功率调控功能。下面介绍本发明的一种新能源电站发电功率调控方法。

整体策略：光储电站整体控制策略分为三种光储一体化运行模式、光伏独立运行模式和储能独立运行模式，光储电站初始模式默认为光储一体运行模式，按照与调度系统的约定，设定模式识别指令M，整体控制流程如图4所示：

当M＝0时，光储联合发电监控系统接收调度功率调节指令，按照光储一体化模式运行，实时检测测控装置C的输出功率，自主协调光伏和储能出力，满足调度功率指令要求。

当M＝1时，光储联合发电监控系统接收调度功率调节指令，按照光伏独立运行模式和储能独立运行模式运行，光储联合发电监控系统分别接收调度下发的光伏和储能调控指令，光伏监控及功率控制系统实时检测测控装置A的输出功率，储能监控及功率控制系统实时检测测控装置B的输出功率，满足调度对光伏和储能的功率指令要求。

分级策略：分为光储一体运行模式控制流程、光伏独立运行模式和储能独立运行模式。下面对分级策略进行详细介绍。

在光储一体化运行模式时，一体化电站功率调控流程，如图5所示：

(1)首先接收调度发送的一体化场站调度功率调节指令，该调度功率调节指令也称为调度功率或者功率调节指令。

(2)判定当前光伏电站输出功率是否大于调度下发的一体化场站功率调节指令，如果不是，设定储能放电功率为功率调节指令与光伏输出功率之差的绝对值。储能监控及功率控制系统会根据储能调节能力自主判定出力，如果当前储能调节能力小于差值的绝对值，就按照当前出力输出功率。如果当前储能调节能力大于等于差值的绝对值，就按照上述绝对值作为输出功率。

(3)如果判定当前光伏电站输出功率大于调度下发的光伏功率调节指令，进一步，再判定储能可充电功率是否大于调度功率指令与光伏输出功率之差的绝对值：如果是，设定储能充电功率为调度指令与光伏输出功率之差；如果不是，设定储能充电功率为全充电状态，通过储能监控及功率控制系统对各储能单元进行功率分配，下一步限制光伏出力，设定光伏输出功率值的减小量为光伏当前出力-调度设定出力-储能全充功率，通过光伏监控及功率控制系统对各光伏队列进行功率分配。

光伏独立运行模式下，光伏电站功率独立调控流程策略，具体调控流程如图6所示：

(1)接收调度发送的对于光伏电站的功率调节指令；

(2)判定当前光伏电站输出功率是否大于调度下发的功率调节指令，如果是，限制光伏出力，设定光伏电站输出功率为功率调节指令；

(3)如果当前光伏电站输出功率小于等于调度下发功率调节指令，再判定光伏输出功率是否满发，满发为光伏输出功率达到最大限值：如果满发了，保持当前光伏出力不变；如果当前光伏输出功率没有满发，设定光伏电站输出功率为功率调节指令，通过读取测控装置A检测到的光伏馈线输出功率情况，对各光伏阵列进行功率调整，其中，光伏馈线输出功率与光伏输出功率一致。

储能独立运行模式下，储能电站功率独立调控流程策略，具体调控流程如图6所示：

(1)接收调度下发的储能功率调节指令；

(2)判定当前储能调节能力是否大于调度下发功率指令：如果是，设定储能充电或放电功率为调度控制指令，通过储能监控及功率控制系统进行功率分配下发给各变流器执行，通过读取测控装置B检测到的储能馈线输出功率情况，对各储能单元进行功率调整；其中，储能调节能力对应的为储能电站的可充电功率或者可放电功率；储能电站的可充电功率对应储能充电功率；储能电站的可放电功率对应放电功率。如果当前储能调节能力小于等于调度下发功率指令，设定储能充放电状态为调度要求状态，储能电站充放电功率保持不变，具体地，调度要求状态为调度根据大电网电力平衡需要，在储能电站调节能力范围内，对储能电站独立下发控制命令，控制储能电站充电或者放电。

本实施例提出的光储一体化电站联合发电功率调控方法同样适应于风储一体化电站的联合调控。本发明中光伏和储能的功率分配可以采用多种方法，比如光伏采用功率均分，储能考虑SOC进行功率分配等，本发明不做限制。

本发明的目的在于提出调度系统与场站光储联合发电监控系统之间协调运行的三种不同模式的识别方法，同时提出基于不同运行模式的光储电站有功功率调控方法。本发明首先检测光伏电站当前输出功率，然后依据光伏电站当前输出功率与调度发送的预设功率进行比较，根据两功率的大小关系进行调控光伏电站和储能电站的功率，以满足调度设定功率，从而实现光储一体化电站功率联合调控，且无需人为操作调控储能电站的输出功率，调控效率高；且光伏电站和储能电站还能够独立运行，灵活性高。

方法实施例：

本发明的一种新能源电站发电功率调控方法的实施例，如图5所示，本发明设定一体化运行模式和独立运行模式，可以满足一体化电站联合调控和各场站独立运行。在一体化运行模式下，获取光伏电站/风电场站当前输出功率和调度发送的调度功率；若光伏电站/风电场站当前输出功率与所述调度功率的差值大于零，且储能可充电功率大于所述差值，则设定储能充电功率为所述差值；若所述差值大于零，且储能可充电功率不大于所述差值，则设定储能充电功率为全充状态功率，重新为储能电站中各储能单元进行功率分配；设定光伏电站/风电场站输出功率值减小量为光伏电站/风电场站当前出力减去调度设定出力再减去储能全充功率，重新为光伏电站/风电场站中各发电单元进行功率分配；当为光伏电站时，所述发电单元为光伏阵列；当为风电场站时，所述发电单元为风机；若光伏电站/风电场站当前输出功率小于等于所述调度功率，则设定储能放电功率为所述调度功率与光伏电站/风电场站输出功率的差值。在独立运行模式下，依据各场站各自的输出功率和调度预设功率进行比较调控，具体如系统实施例中光伏电站功率独立调控流程策略和储能电站功率独立调控流程策略。本发明方法如系统实施例中一种新能源电站发电功率调控方法一致，该方法已在系统实施例中进行了详细介绍，故此处不再赘述。