一種隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及隨機波動風控制系統(tǒng)，尤其涉及一種隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]由于風能的隨機性、間歇性特點，風電場送出的能量是隨機波動的，這是風力發(fā)電區(qū)別于其他發(fā)電方式的最主要的特點，也成為制約風力發(fā)電規(guī)模的最主要的問題。隨著風電場規(guī)模的增大，這種波動對電力系統(tǒng)的影響也越來越顯著。風能資源豐富的地區(qū)人口稀少，電網(wǎng)結(jié)構相對薄弱，風電功率的注入改變了電網(wǎng)的潮流分布，對局部電網(wǎng)的節(jié)點電壓產(chǎn)生較大的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術之不足，提供一種隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，具體有以下技術方案實現(xiàn):
所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，包括風力發(fā)電機組、控制器、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器、能量調(diào)節(jié)模塊、鋰電池系統(tǒng)、檢測模塊，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器的交流側(cè)連接三相電網(wǎng)，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器分別與檢測模塊連接，鋰電池系統(tǒng)依次連接交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器，控制器分別連接檢測模塊、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器和能量調(diào)節(jié)模塊。
[0004]所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的進一步設計在于，所述儲能電池組的電池子模塊控制單元為底層模塊控制單元，直接對單體電池進行通信控制，所述電池子模塊控制單元通過CAN總線與電池模塊管理單元進行通信，對蓄電池進行旁路放電，其CAN信息標識符為九位；每個電池子模塊控制單元可以實現(xiàn)六個單體電壓的測量，并具有六個溫度傳感器信號，實現(xiàn)對六個單體電池的溫度采集。
[0005]所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的進一步設計在于，所述檢測模塊包括第一檢測單元，用于檢測風電場輸出電壓和電流信號；
第二檢測單元，用于檢測輸入電網(wǎng)的電壓和電流信號。
[0006]所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的進一步設計在于，所述能量調(diào)節(jié)模塊在風電場、并網(wǎng)變壓器以及風電機組連接形成的功能單元，用于檢測風力發(fā)電機的輸出電壓、電流信號和電網(wǎng)的電壓、電流信號。
[0007]所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的進一步設計在于，所述的風電機組為四個，它們的功率輸出端與并網(wǎng)雙向逆變器的輸出端并聯(lián)；它們的信號輸出端與中央儲能控制系統(tǒng)的信號輸入端連接。
[0008]所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的進一步設計在于，所述鋰電池系統(tǒng)包括多個電池子模塊控制單元和一個電池模塊管理單元，電池模塊管理單元通過網(wǎng)絡與電池子模塊控制單元通信連接。
[0009]所述隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)的進一步設計在于，所述的中央儲能控制系統(tǒng)與工控機通信連接。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點如下:
本發(fā)明提供的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)掌握同一風帶上多風電場輸出功率波動特性，及其相關性和互補特性，并構建相關性和互補特性模型；提出多隨機波動風電場匯流接入的非機理等效模型及其參數(shù)辨識方法；掌握多隨機波動風電場匯流接入對江蘇電網(wǎng)穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量的影響規(guī)律。
【具體實施方式】
[0011 ] 下面對本發(fā)明方案進行詳細說明。
[0012]本實施例提供的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，由風力發(fā)電機組、控制器、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器、能量調(diào)節(jié)模塊、鋰電池系統(tǒng)以及檢測模塊組成。交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器的交流側(cè)連接三相電網(wǎng)，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器設于檢測模塊中，鋰電池系統(tǒng)連接交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器，控制器分別連接檢測模塊、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器和能量調(diào)節(jié)模塊。
[0013]檢測模塊由第一檢測單元和第二檢測單元組成。第一檢測單元和第二檢測單元分別連接風力發(fā)電機組和三相電網(wǎng)。
[0014]第一檢測單元用于檢測風電場輸出電壓和電流信號，第二檢測單元用于檢測輸入電網(wǎng)的電壓和電流信號。
[0015]能量調(diào)節(jié)模塊在風電場與并網(wǎng)變壓器之間設置有一個風電機組，用于檢測風力發(fā)電機的輸出電壓、電流信號和電網(wǎng)的電壓、電流信號；風電機組的信號控制端連接有一個中央儲能控制系統(tǒng)；中央儲能控制系統(tǒng)通過CAN總線與一個鋰電儲能系統(tǒng)和一個并網(wǎng)雙向逆變器連接；鋰電儲能系統(tǒng)通過并網(wǎng)雙向逆變器并聯(lián)在風電機組輸出端與并網(wǎng)變壓器的連接處；并網(wǎng)雙向逆變器對風電機組的功率輸出進行鎖相、鎖頻和調(diào)幅；的中央儲能控制系統(tǒng)通過CAN通信方式與鋰電儲能系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)進行相互通信，接收來自風電機組檢測所得的電壓、電流信號和電網(wǎng)的電壓、電流信號，并經(jīng)控制策略的運算與決策，對并網(wǎng)雙向逆變器和鋰電儲能系統(tǒng)的鋰電池組的充放電進行控制。
[0016]風電機組可以是多個，它們的功率輸出端與并網(wǎng)雙向逆變器的輸出端并聯(lián)；它們的信號控制端與中央儲能控制系統(tǒng)的信號輸入端并聯(lián)。
[0017]鋰電池系統(tǒng)為一個電源管理系統(tǒng)，由多個電池子模塊控制單元和一個電池模塊管理單元構成；電池模塊管理單元通過網(wǎng)絡與電池子模塊控制單元進行通信，收集鋰電池組的單體電池電壓、溫度和模塊的充電狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行處理后，通過CANB總線與中央儲能控制系統(tǒng)ESS進行通信；同時根據(jù)電池組的狀態(tài)通過網(wǎng)絡電池子模塊控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)同步、休眠、模塊間均衡、以及循環(huán)壽命參數(shù)。
[0018]儲能電池組的電池子模塊控制單元為BMS系統(tǒng)底層模塊控制單元，直接對單體電池進行通信控制，電池子模塊控制單元通過CAN總線與電池模塊管理單元進行通信。對蓄電池進行旁路放電，其CAN信息標識符為九位；每個電池子模塊控制單元可以實現(xiàn)六個單體電壓的測量，并具有六個溫度傳感器信號，實現(xiàn)對六個單體電池的溫度采集。中央儲能控制系統(tǒng)ESS由PLC系統(tǒng)或是工控機系統(tǒng)實現(xiàn)。
【主權項】
1.一種隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風力發(fā)電機組、控制器、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器、能量調(diào)節(jié)模塊、鋰電池系統(tǒng)、檢測模塊，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器的交流側(cè)連接三相電網(wǎng)，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器分別與檢測模塊連接，鋰電池系統(tǒng)依次連接交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器，控制器分別連接檢測模塊、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器和能量調(diào)節(jié)模塊。2.根據(jù)權利要求1所述的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池組的電池子模塊控制單元為底層模塊控制單元，直接對單體電池進行通信控制，所述電池子模塊控制單元通過CAN總線與電池模塊管理單元進行通信，對蓄電池進行旁路放電，其CAN信息標識符為九位；每個電池子模塊控制單元可以實現(xiàn)六個單體電壓的測量，并具有六個溫度傳感器信號，實現(xiàn)對六個單體電池的溫度采集。3.根據(jù)權利要求2所述的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測模塊包括 第一檢測單元，用于檢測風電場輸出電壓和電流信號； 第二檢測單元，用于檢測輸入電網(wǎng)的電壓和電流信號。4.根據(jù)權利要求1所述的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述能量調(diào)節(jié)模塊在風電場、并網(wǎng)變壓器以及風電機組連接形成的功能單元，用于檢測風力發(fā)電機的輸出電壓、電流信號和電網(wǎng)的電壓、電流信號。5.根據(jù)權利要求4所述的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的風電機組為四個，它們的功率輸出端與并網(wǎng)雙向逆變器的輸出端并聯(lián)；它們的信號輸出端與中央儲能控制系統(tǒng)的信號輸入端連接。6.根據(jù)權利要求1所述的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鋰電池系統(tǒng)包括多個電池子模塊控制單元和一個電池模塊管理單元，電池模塊管理單元通過網(wǎng)絡與電池子模塊控制單元通信連接。7.根據(jù)權利要求4所述的隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的中央儲能控制系統(tǒng)與工控機通信連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種隨機波動風電場功率波動的控制系統(tǒng)，包括風力發(fā)電機組、控制器、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器、儲能調(diào)節(jié)模塊、鋰電池系統(tǒng)、檢測模塊，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器的交流側(cè)連接三相電網(wǎng)，在拓撲結(jié)構上，交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器設于檢測模塊中，鋰電池系統(tǒng)連接交流轉(zhuǎn)直流濾波器和直流轉(zhuǎn)交流逆變器，控制器分別連接檢測模塊、交流轉(zhuǎn)直流濾波器、直流轉(zhuǎn)交流逆變器和儲能調(diào)節(jié)模塊。有益效果為：掌握同一風帶上多風電場輸出功率波動特性，及其相關性和互補特性，并構建相關性和互補特性模型；提出多隨機波動風電場匯流接入的非機理等效模型及其參數(shù)辨識方法；掌握多隨機波動風電場匯流接入對江蘇電網(wǎng)穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量的影響規(guī)律。
【IPC分類】H02J3/38, H02J3/24
【公開號】CN105322556
【申請?zhí)枴緾N201410378896
【發(fā)明人】楊曉梅, 黃俊輝, 王海潛, 喬黎偉, 談健, 戴琦
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力經(jīng)濟技術研究院
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年8月4日