[发明专利]一种风储孤网系统的柔性自启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风储孤网系统的柔性自启动方法，特别涉及一种基于Petri网络控制机制的风储孤网系统的柔性自启动方法，属于电网运行与控制技术领域。

背景技术

传统电网在新能源集中接入和运行等问题上面临巨大挑战，一方面受电网输送容量和稳定运行要求等因素的限制，电网对新能源的接纳能力不足；同时新能源的接入改变了电网综合负荷特性，影响电网安全，目前尚无有效应对策略。孤网运行是新能源分散和小规模应用的有效形式，也是实现电网灵活控制和故障后快速恢复的有效支撑。

风储孤网系统在运行中具有较大的技术互补优势，通过配置一定的储能容量和二者间功率的协调控制，可以实现对负荷的连续、平稳供电。目前国内外对风储系统联合运行的研究主要集中风储系统的稳定运行机理、运行方式、控制策略、风储系统建模和仿真等方面，对于大容量风储系统自启动研究开展较少。风储孤网系统稳定运行及自启动实现的核心技术在于风机出力、风机及储能逆变器、储能充/放电转换三者间控制策略。目前，双馈风机采用的控制技术是磁场定向控制或直接转矩控制，两种控制方法的目标是机组的优化运行，但同时都具有无功调节能力，可将机群视为出力波动的大容量同步发电机。储能装置功率的跟踪和响应策略是风储联合系统能够成为实现自启动、稳定运行的重要支撑，储能单元在风储系统运行过程的不同阶段中分别承担风储孤网系统基准、风机启动电源、风机并网接纳、平抑风速变化、调节小系统频率、电压波动、空载设备充电无功平衡、负荷投切震荡等需求，同时储能单元通过吸纳风机出力进行充电。

电网正常运行条件下，风力发电机与电网之间是一种柔性连接关系，通过对发电机转子电流的适当控制，就可在变速运行中的任何转速下实现成功并网；而由风、储两种能源组成的孤立电网，由储能逆变器来担当大电网的功能，实现风电启动和并网，这是一种刚性连接，能否并网运行成功取决于储能逆变器的控制方式。传统的控制方式中，对储能装置的逆变器单元实施了恒频恒压控制。在上述控制方式下，风储系统的运行比较脆弱，对扰动比较敏感，在恶劣的条件下存在启动失败的可能，应用具有较大局限性，不利于风储系统的商业化运行，实用性差。

解决问题的关键是如何跟踪和响应交流系统对储能单元的功率需求，进行柔性控制。该控制的复杂性在于，一方面，控制策略要适应多种运行工况的变动，如储能状态、风机变频器调节状态、风机启动状态等等，运行工况不同，要求储能控制提供的功率特性也不同，而且其特性还与风储系统的运行状态有关。另一方面，储能系统还需要响应和平抑风储系统各种扰动，如风速的变化、风机运行状况的改变、孤立系统负荷的变化等。如何实现适应各种复杂工况的储能系统柔性控制是一个关键问题。

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，基于Petri网络，实现风储系统启动过程中功率需求量的预测，从而提供一种有效和实用化的风储孤网系统的柔性自启动方法。本发明采用的方法，能够更有效和可靠的进行风储孤网系统的自启动，为风储孤网系统的运行和控制提供技术依据和实用化方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种可靠且有效的风储孤网系统的柔性自启动方法。本发明采用的这种自启动方法，考虑启动过程中风电机组有功功率的输出特性，能够更有效和可靠的进行风储孤网系统的自启动，为风储孤网系统的自启动提供技术依据和实用方法。

本发明提出的这种风储孤网系统柔性自启动方法的基本思想是：基于时间Petri网络理论，考虑风储系统启动过程中各种运行条件，建立风储孤网系统功率偏差预测模型，并在考虑功率偏差条件下实施功率和电压调节，从而较大的提高了风储孤网系统自启动的可靠性和实用性。

本发明给出的技术方案是：在由风电机组和储能装置组成的孤立电网供电系统中，由储能装置提供启动电源和基准电压,进行风电机组的启动,通过储能系统逆变器的柔性控制,来实现风电机组启动过程中风储孤网系统的稳定运行。其特点是包括以下步骤：

步骤1)获取风储孤网系统的运行参数；

步骤2)获取风储孤网系统的运行参数；

步骤3)建立基于Petri网的风储孤网系统功率偏差预测模型；

(1)把风储孤网系统功率偏差确定为系统的预测目标；

(2)把影响预测目标主要因素的历史数据作为模型的输入量；

(3)把原始数据、中间预测值和最终预测值定义为Petri网模型中的库所集合；

(4)根据库所集合元素间的关联关系,定义Petri网模型中的变迁集合；

(5)确定Petri网模型中流关系上的权函数；