[发明专利]基于电池储能的近海可再生能源综合发电协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源发电技术领域，特别涉及了基于电池储能的近海可再生能源综合发电协调控制方法。

背景技术

近海可再生能源综合发电系统融合了近海风电、波浪能发电和潮流能发电，其输出功率具有较大的随机波动特性。因此，如何平抑综合发电系统输出功率波动，成为综合发电系统并网运行的重要问题。储能作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效技术而备受关注。储能设备多种多样，其中电池储能经济性较优，工程应用技术最成熟。然而，对于并网运行的近海可再生能源综合发电系统而言，电池储能的容量是预先配置好的。在实际情况中，可再生能源发电系统实际功率波动可能会超过电池的最大调节范围，从而一方面导致储能系统不能正常工作，另一方面导致电池的频繁过充电过放电从而缩短电池使用寿命。

发明内容

为了解决上述背景技术存在的技术问题，本发明旨在提供基于电池储能的近海可再生能源综合发电协调控制方法，从而提高综合发电系统输出的电能质量，有效延长电池使用寿命，节省运行成本。

为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：

基于电池储能的近海可再生能源综合发电协调控制方法，应用于包括风力发电装置、波浪能发电装置和潮流能发电装置的近海可再生能源综合发电系统，根据电池的荷电状态将控制策略分为三种控制模式：当荷电状态在0.2～0.8之间时，触发正常控制模式；当荷电状态大于0.8时，触发电池过充控制模式；当荷电状态小于0.2时触发电池过放控制模式；在触发正常控制模式时，综合发电系统的3个发电机侧控制器的目标是功率最大跟踪控制；电网侧控制器的目标是维持电网侧输出功率平稳；电池储能控制器的目标是维持直流电容电压恒定；在触发电池过充控制模式时，综合发电系统中的风电机组和潮流能机组的发电机侧控制器通过超速-变桨距控制实现功率减载，使电池恢复到正常工作状态；在触发电池过放控制模式时，通过减小综合发电系统电网侧控制器的功率设定值使电池恢复到正常工作状态，电网侧控制器功率设定值的减小量由当前荷电状态与最小荷电状态的差值经过比例积分控制器后给定。

其中，上述的超速-变桨距控制在实施时优先启用超速法，当超速法无法满足减载需求时再启用变桨距法，其步骤如下：

步骤1：根据如下公式计算综合发电系统机侧功率减载量：

ΔP(k)＝2·P_{g_ref}(k-1)-2·[P_wind(k-1)+P_wave(k-1)+P_tidal(k-1)]

其中，k为当前采样时刻，ΔP(k)为功率减载量，P_{g_ref}(k-1)为上一个采样时刻电网侧控制器的功率设定值，P_wind(k-1)、P_wave(k-1)、P_tidal(k-1)分别为上一个采样时刻风力发电装置、波浪能发电装置以及潮流能发电装置机侧功率值；

步骤2：根据功率特性曲线，分别计算风机和潮流能机组有功功率减载ΔP(k)所对应的发电机转速ω_{rwind_d}(k)和ω_{rtidal_d}(k)；

步骤3：将ω_{rwind_d}(k)和ω_{rtidal_d}(k)与风机和潮流能机组对应的最大转速ω_{rwind_max}和ω_{rtidal_max}相比较，得到：

Δω_wind(k)＝ω_{rwind_max}-ω_{rwind_d}(k)，

Δω_tidal(k)＝ω_{rtidal_max}-ω_{rtidal_d}(k)；

步骤4：若Δω_wind(k)和Δω_tidal(k)都大于0，则仅对两者中值较大的发电机组实施超速控制，使其减载ΔP(k)；

步骤5：若Δω_wind(k)和Δω_tidal(k)中一个大于0，另外一个小于0，则对大于0的发电机组实施超速控制，使其减载ΔP(k)；