[发明专利]电池储能电站无功功率分配与控制方法

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，具体涉及一种电池储能电站的无功功率实时分配方法，尤其适用于兆瓦级大规模电池储能电站的无功功率控制方法。

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)。

随着电池及其集成技术的不断发展，应用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，是掌握大规模电池储能电站能量管理技术及功率协调控制方法。暂态无功功率支撑功能将是大规模电池储能系统的重要应用之一，因为储能机组也可作为无功补偿电源为配电网提供无功功率补偿。

目前有关基于大规模集中式电池储能电站的无功功率实时控制与能量管理方面的专利、文献、技术报告等非常少，需要深入研究和探索大规模电池储能电站无功综合优化控制技术，解决大规模集群式储能变流器的有功与无功综合协调控制的关键问题。不能优化控制电池储能电站中各储能变流器的无功功率，将难以充分利用电池储能电站的有功与无功功率，影响电池储能电站高效、安全、稳定运行。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于公开一种电池储能电站无功功率分配与控制方法，该方法在实时分配储能电站的总无功功率需求的同时，具备可以兼顾各储能机组的当前最大允许有功功率和无功功率限制值的特点。

本发明的控制方法是通过如下技术方案实现的：

步骤1），实时读取电池储能电站的相关数据，并对该数据进行存储；

步骤2），计算各储能机组的最大允许无功功率以及无功功率特征值；

步骤3），判断当前电池储能电站总无功功率需求与该储能电站中各可控储能机组最大允许无功功率总和的比值是否小于预设值，如果是，则基于无功功率特征值、通过排除法计算各储能机组的无功功率命令值；否则，跳转至步骤4）；所述可控储能机组最大允许无功功率为储能机组的可控状态值与最大允许无功功率的乘积；

步骤4），基于最大允许无功功率，直接计算各储能机组的无功功率命令值；

步骤5），对各电池储能机组的无功功率命令值汇总后输出至电池储能电站，以实现对电池储能电站的实时无功功率控制与管理。

进一步地，所述电池储能电站的相关数据包括：电池储能电站总无功功率需求值以及电池储能电站中各储能机组的可控状态值、最大可用视在功率、额定功率、有功功率和最大允许有功功率。

进一步地，所述步骤2）具体包括：

各电池储能机组的最大允许无功功率为：各电池储能机组的最大可用视在功率平方值与当前有功功率平方值的差值的平方根；

各电池储能机组的无功功率特征值为：各电池储能机组的最大可用视在功率平方值与当前最大允许有功功率平方值的差值的平方根，然后乘以各电池储能机组的可控状态值，再除以该电池储能机组最大可用视在功率。

进一步地，所述步骤3）中，通过排除法计算各储能机组的无功功率命令值包括如下步骤：

首先，按照无功功率特征值由小至大的顺序对各储能机组进行排序，从无功功率特征值最小的储能机组开始排除，直至剩余储能机组不能满足下述约束条件，则确定出参与电池储能电站总无功功率分配的最少储能机组数为通过上述排除筛选出的最后一次满足下述约束条件的储能机组个数；

所述约束条件为：剩余可控储能机组的最大允许无功功率总和与预设值的乘积大于或等于电池储能电站总无功功率需求值；

然后，分别计算剩余各储能机组的无功功率命令值，该值为剩余各可控储能机组的最大允许无功功率与电池储能电站总无功功率需求值的乘积占剩余所有可控储能机组最大允许无功功率总和的比例值；

最后，将其余未参与电池储能电站总无功功率分配的各储能机组无功功率命令值设为0。

进一步地，所述步骤4）中，计算各储能机组无功功率命令值的方法如下：

各可控储能机组的最大允许无功功率占当前所有可控储能机组最大允许无功功率总和的比例值。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：