[发明专利]一种含电解水制氢风电场的一次调频控制方法及控制装置

说明书

一种含电解水制氢风电场的一次调频控制方法及控制装置，所述含电解水制氢设备的风电场控制装置包括：主控制器模块、第一通信模块、第二通信模块辅、信号采集模块、助供电单元和监视与数据存储单元；所述的一次调频控制方式基于频率偏差主动条件风电场的上网功率，上网功率通过调节制氢设备的功率实现，即风电场上网功率等于风电机组发电功率减制氢设备消耗功率。本发明专利能使风电场具备了类似常规火电厂的一次调频能力，具有很好的电网友好性，并能够通过电解水制氢降低弃风电量损失，提高风电场的经营效益。

技术领域

本发明专利涉及一种含电解水制氢风电场的一次调频控制方法及控制装置，特别涉及风力发电电解水制氢领域。

背景技术

可再生能源电解水制氢技术因可以提供清洁无污染的氢能源，同时可以降低电解水制氢的成本，而被认为是未来最有潜力的制氢方式。另外，可再生能源制氢也是一种增加可再生能源消纳、提供调峰资源的重要途径。

风力发电作为可再生能源发电重要组成部分，由于其自身间歇性、波动性等特点，无法像火电厂一样主动调频控制，给电网稳定运行带来巨大挑战。结合电解水制氢和风力发电的特点，通过调节电解水制氢的功率进而调节风电场的上网功率，实现了风电场的一次调频功能，同时通过控制电解水装置的功率平抑风电上网功率的波动，使得风电场具有更好的电网适应性，同时降低弃风率，提升风电场发电企业的经济效益。

发明内容

本发明目的在于基于现有风电场功率波动大的特点，提供一种含电解水制氢设备的风电场能量管理系统及一次调频控制方法，能够满足电网对风电场的一次调频要求，降低弃风电量。

本发明专利所述的一种含电解水制氢风电场的一次调频控制装置包括：主控制器模块、第一通信模块、第二通信模块辅、信号采集模块、助供电单元和监视与数据存储单元；所述的一次调频控制方法基于频率偏差主动调节电解水制氢功率，从而调节风电场的上网功率，进而实现一次调频的功能。

本发明专利所述的主控制器模块采用具有实时操作系统的PLC，PLC的运算周期为100ms，本专利所述的一次调频方法基于PLC实现，主控制器模块与信号采集模块、第一通信模块、第二通信模块通过高速总线进行通信。

本发明专利所述的信号采集模块包括3个电压互感器、3个电流互感器、1个电压电流采集处理模块。电压电流采集模块直接采集电压互感器和电流互感器信号，同时能够给予电压互感器信号计算电网的频率。电压电流采集模块还能够基于高速总线与主控制器模块通信。

本发明专利所述的第一通信模块具备以太网接口，采用IEC60870-5-104通信规约，第二通信模块具备以太网接口，采用EtherCAT通信规约。

本发明专利所述的辅助供电单元由主电源和备用电源模块构成，主电源模块由230V供电，备用电源模块为220V直流；主电源输出24.8V，备用电源输出24V，主电源模块和备用电源模块输出经过二极管解耦模块后并联，为主控模块、信号采集模块、第一通信模块和第二通信模块供电。

本发明专利所述的一次调频控制方法基于频率的偏差值进行电解水功率给定的控制，当电网频率高于设定频率时，主动增加电解水制氢单元的功率，从而降低风电场的上网功率；当电网频率低于设定频率时，主动降低电解水制氢单元的功率，从而提高风电场的上网功率；一次调频控制方法在主控制器模块中实现，通过第一通信模块接收电网调度指令，通过第二通信模块采集风电机组和电解水制氢单元信号，同时发送控制指令。

本发明专利所述的一次调频控制方法还可以控制风电机组的功率，当需求上网功率＞风电机组发电功率总和-电解水制氢单元最大功率时，无需对风电机组限功率运行，但当需求上网功率＜风电机组发电功率总和-电解水制氢单元最大功率时，对风电机组进行限功率控制，限功率采用等功率裕度的方法计算每台风电机组的功率设定值。

附图说明

图1一种含电解水制氢风电场的一次调频控制装置示意图