[发明专利]兆瓦级液流电池储能电站实时功率控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于智能电网以及能量存储与转换技术领域，具体涉及一种基于大功率大容量兆瓦级液流电池储能电站的实时功率控制方法，尤其适用于大规模风光储联合发电系统中兆瓦级电池储能电站的电池功率及电池能量管理方法。

背景技术

国家风光储输示范工程是国家电网公司建设坚强智能电网首批试点工程，以“电网友好型”新能源发电为目标，以“先进性、灵活性、示范性、经济性”为特点，是目前世界上规模最大、集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源综合示范工程。其中，国家风光储输示范工程(一期)拟建设风电100MW、光伏发电40MW和储能装置20MW(包含14MW磷酸铁锂电池储能系统、2MW全钒液流电池储能系统、4MW钠硫电池储能系统)。

随着液流电池及其集成技术的不断发展，应用液流电池储能电站去实现平滑风光功率输出、跟踪计划发电、参与系统调频、削峰填谷、暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑等多种应用，已成为了一种可行方案。其中关键问题之一，是掌握集成化的大规模液流电池储能电站综合控制技术。

通过合理控制连接在储能设备上的换流器，高效实现储能系统的充放电，能在很大程度上解决由于风电及光伏发电随机性、间歇性及波动性等带来的风光发电输出功率不稳定问题，以满足风力及太阳能发电的并网新需求，并有效解决由于风电及光伏发电波动给电网频率波动带来的电能质量等问题。

从电池储能的角度来说，过度的充电和过度的放电都会对电池的寿命造成影响。因此，监控好电池荷电状态、在储能电站内部合理分配好总功率需求值，并将电池的荷电状态控制在一定范围内是必要的。

兆瓦级大功率液流电池储能系统中，液流电池储能系统的内部功率损耗(以下简称功耗)是必须考虑的实际问题。以某175千瓦液流电池储能子单元为例，当处于系统热备状态时，为了维持液流电池储能子单元的正常工作，约有11％上下的系统功耗，并通过由电网侧供电来补偿。而且，随着交流并网侧充放电功率的变化，系统功耗也随之改变。

目前有关基于兆瓦级大功率大容量液流电池储能电站的总功率实时控制方面的专利、文献、技术报告等非常少，需要深入研究和探索。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种操作方便、易于实现的兆瓦级液流电池储能电站的实时功率控制方法。

本发明的控制法方是通过如下技术方案实现的：

一种基于规则的兆瓦级液流电池储能电站实时功率分配方法，该方法包括以下步骤：

步骤A，实时读取液流电池储能电站的总功率需求值和该电站的相关运行数据，并对上述总功率需求值和运行数据进行存储和管理；

步骤B，根据液流电池储能电站的总功率需求值来判断液流电池储能电站的状态，并通过相应的预设规则来计算液流电池储能电站中各液流电池储能子单元的初始功率命令值；

步骤C，对各液流电池储能子单元的初始功率命令值进行实时诊断和修正，以确定待分配给各液流电池储能子单元的功率命令值(P₁、P₂----P_R；R为液流电池储能子单元个数)；

步骤D，将待分配给各液流电池储能子单元的功率命令值进行汇总后输出至液流电池储能电站，以实现对各电池储能子单元进行功率分配和对电池储能电站的实时功率控制。

其中，在步骤A中，所述相关运行数据包括：液流电池储能电站中各液流电池储能子单元的可控状态值、荷电状态(简称SOC)值、最大允许放电功率和最大允许充电功率等。

其中，所述步骤B包括如下步骤：

判断液流电池储能电站的状态；

当液流电池储能电站总功率需求值为正值时，表示该液流电池储能电站将处于放电状态，则基于第一预设规则计算各液流电池储能子单元的初始功率命令值；

当液流电池储能电站当前总功率需求值为负值时，表示该液流电池储能电站将处于充电状态，则基于第二预设规则计算各液流电池储能子单元的初始功率命令值；

当液流电池储能电站当前总功率需求值为零时，表示该液流电池储能电站将处于零功率的热备用状态，则基于第三预设规则计算各液流电池储能子单元的功率命令值。

其中，所述第一预设规则包括：

B11)当液流电池储能电站总功率需求值加上该储能电站中所有可控液流电池储能子单元的平均功耗值之和的总和占该储能电站所有可控液流电池储能子单元最大允许放电功率总和的比例值大于等于预设值时，则通过下式求取所有液流电池储能子单元的初始功率命令值：