[发明专利]一种用水电和储能平抑风光功率波动的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电中的控制技术领域，特别涉及一种适用于分布式发电系统功率波动平抑的控制方法。

背景技术

当今社会，能源、环境越来越受到关注，与此同时，新能源分布式发电技术也得到了迅猛发展。新能源分布式发电主要有风力发电、光伏发电等发电形式。然而，这些分布式电源受到自然环境变化的影响，其输出的有功功率往往具有波动性、间歇性的特点，当它们大规模接入电网时，会对电网的稳定性产生极大的负面影响。因此，研究平抑风电和光伏发电输出功率波动的控制方法势在必行。

传统的功率波动平抑方法多用储能系统完成，即调节储能系统的输出功率与新能源电源的输出功率互补，以此来使整个发电系统与电网的交互功率维持恒定。然而，目前储能系统的功率成本平均约2000$/kW，能量成本约400$/kW，投资费用相当高；另外，一些像铅酸电池、锂离子电池这样的储能对环境也有很大的污染，大规模的配置这些储能来进行功率波动平抑事实上违背了开发新能源清洁发电、保护环境的初衷。因此，通过建设大容量的储能电站来满足大规模的风、光发电并网需求既不经济也不环保。

水电是一种能量密度大、发电成本较低的清洁电源，利用水电实现风电功率波动平抑具有很大的研究价值。然而由于水电系统出力调节响应较慢，无法准确地跟踪高频信号；同时水电只能发出功率而不能吸收功率，这也限制了水电在平抑功率波动上的作用。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种用水电和储能平抑风电和光伏发电输出功率波动的控制方法，以减少功率波动平抑成本，提高发电系统运行的安全性和稳定性。

本发明提出的一种水电和储能平抑风光功率波动的控制方法，该方法待控制的分布式发电系统包括风电、水电、光伏发电、储能四个子系统,各子系统均通过开关和变压器与电网相连；

其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)采集该分布式发电系统输入电网有功功率的指令值P_plan，风电子系统输出的有功功率值P_W，光伏发电子系统输出的有功功率值P_S，然后计算风电子系统、光伏发电子系统输出的功率总和P_WS及水电子系统和储能子系统需要补偿的功率P_comp如式(1)所示：

P_WS＝P_W+P_S    (1)

P_comp＝P_plan-P_WS

2)功率分配：将需要补偿的功率P_comp，进行一阶低通滤波，得到的低频信号作为水电子系统出力的参考指令P_Href，和得到的高频信号作为储能子系统出力的参考指令P_Bref，如式(2)所示：

PHref=Pcomp11+Tss]]>

P_Bref＝P_comp-P_Href  (2)

式(2)中T_s是低通滤波的时间常数，取值范围为5-20；s是拉普拉斯算子；

3)限幅配合：先将水电子系统的参考出力指令进行限幅，限幅区间为0到水电子系统的额定功率，再用水电子系统和储能子系统需要补偿的功率P_comp减去经限幅后的水电子系统的参考出力指令得到储能子系统的参考出力指令；对储能子系统的参考出力指令经过一次限幅，限幅区间为储能子系统充电的最大值到放电的最大值之间；再将水电子系统和储能子系统需要补偿的功率P_comp减去储能子系统限幅后的参考出力指令，然后送到水电子系统中进行限幅，得到限幅配合后的水电子系统和储能子系统的参考出力指令分别为P_H和P_B；