一种风电场储能系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种风电场储能系统，该系统可以预测风电场的发电功率，预测负载的变化情况，实时检测的蓄电池模块电池容量和实时获取的配电网的运行情况，制定和实施最适宜的控制策略，保障风电场平稳输出功率，具有很高的安全性和较长使用寿命。
【专利说明】-种风电场储能系统 所属【技术领域】
[0001] 本发明涉一种风电场储能系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，风力发电凭借其绿色环保、资源丰富等优势，得到了世界各国的重视，成 为非化石燃料发电的重要来源。但风能具有随机性和间歇性的特点，独立的风力发电系统 难以提供稳定、连续的功率输出，波动性较大，直接并入电网必然会影响电力系统的安全稳 定运行。因此，从电网安全角度考虑，为风电场引入储能装置来平抑其功率波动，建立风储 联合发电系统是未来风力发电的必然趋势。
[0003] 风储系统是通过储能快速地吸收剩余能量或补充功率缺额来平抑风电场的功率 波动的，所以在利用储能系统平抑风电场的功率波动的时候，无法保证对其进行有规律的 充放电，容易出现过充过放，这不仅会影响其使用寿命，增加投入成本，而且在功率波动剧 烈时可能会使其充放电能力不足，影响风电并网运行的安全。
[0004] 风储系统是通过储能快速地吸收剩余能量或补充功率缺额来平抑风电场的功率 波动的，所以在利用储能系统平抑风电场的功率波动的时候，无法保证对其进行有规律的 充放电，容易出现过充过放，这不仅会影响其使用寿命，增加投入成本，而且在功率波动剧 烈时可能会使其充放电能力不足，影响风电并网运行的安全。如果在制定储能系统充放电 策略时，加入对其S0C(State of Charge，荷电状态）的额外控制，就可以在平抑风电场功率 波动的同时，避免储能系统的过充过放，使其能够长期平滑风电场的输出功率。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种风电场储能系统，该系统可以预测风电场的发电功率，预测负载 的变化情况，实时检测的蓄电池模块电池容量和实时获取的配电网的运行情况，制定和实 施最适宜的控制策略，保障风电场平稳输出功率，具有很高的安全性和较长使用寿命。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种风电场储能系统，该系统包括监控装置、风电 模块、蓄电池模块、负载、直流母线、多个AC/DC和DC/AC模块，
[0007] 该监控装置包括：
[0008] 风电监控模块，用于实时监控风电模块，并对风电模块的发电功率进行预测；
[0009] 蓄电池监控模块，用于实时监控蓄电池模块；
[0010] 负载监控模块，用于实时监控风电场储能系统中的负载，并对负载的功率变化情 况进行预测；
[0011] 配电网联络模块，用于实时从配电网调控中心获知配电网的运行情况以及相关调 度息；
[0012] 并网运行监控模块，用于控制风电场储能系统连接或隔离配电网；
[0013] 中控模块，用于确定风电场储能系统的运行策略，并向上述监控装置中的各模块 发出指令，以执行该运行策略；
[0014] 总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络。
[0015] 优选的，所述总线通信模块通过冗余双CAN总线与其他模块相连。
[0016] 优选的，风电模块包括多个风力发电机和SVG设备。
[0017] 优选的，风电监控模块至少包括风力发电机定压、电流、频率检测设备、风速检测 设备，以及SVG电压和电流检测设备。
[0018] 优选的，蓄电池监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、S0C检测设备以及温度检 测设备。
[0019] 优选的，中控模块117至少包括CPU单元、数据存储单元和显示单元。
[0020] 优选的，并网监控模块至少包括用于检测配电网和风电场储能系统电压、电流和 频率的检测设备、数据采集单元和数据处理单元。
[0021] 优选的，数据采集单元包含采集预处理和A/D转换模块，采集八路遥测信号量，包 含电网侧A相电压、电流，风电场储能系统侧的三相电压、电流。
[0022] 优选的，遥测量可通过终端内的高精度电流和电压互感器将强交流电信号 (5A/110V)不失真地转变为内部弱电信号，经滤波处理后进入A/D芯片进行模数转换，经转 换后的数字信号经数据处理单元计算，获得风电场储能系统侧的三相电压电流值和配电网 侧相电压电流值。
[0023] 本发明的风电场储能系统，具有如下优点：（1)准确预测风电场的功率变化情况； (2)控制策略兼顾配电网调度要求、储能系统运行情况和负载的负荷需求，满足用户同时， 兼顾了供电可靠性，保障储能系统的安全性，延长了系统储能系统的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1示出了本发明方法所使用的一种风电场储能系统及其监控装置的框图；
[0025] 图2示出了本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 图1是示出了本发明的一种风电场储能系统，该系统包括监控装置11、风电模块 12、蓄电池模块13、负载17、直流母线、多个AC/DC和DC/AC模块14-16。
[0027] 该监控装置11包括：风电监控模块114,用于实时监控风电场储能系统10中的风 电模块12,并对风电模块12的发电功率进行预测；蓄电池监控模块115,用于实时监控风 电场储能系统10中的蓄电池模块13 ;负载监控模块116,用于实时监控风电场储能系统10 中的负载17,并对负载17的功率变化情况进行预测；配电网联络模块112,用于实时从配电 网20调控中心获知配电网20的运行情况以及相关调度信息；并网监控模块113,用于风电 场储能系统10连接或隔离配电网20 ;中控模块117,用于确定风电场储能系统10的运行策 略，并向上述各模块发出指令，以执行该供电策略；总线模块111，用于该监控装置11的各 个模块的通信联络。
[0028] 通信模块111，用于上述各个模块之间的通信，所述总线通信模块111通过冗余双 CAN总线与其他模块相连。
[0029] 风电模块包括多个风力发电机和SVG设备。风电监控模块114至少包括风力发电 机定压、电流、频率检测设备、风速检测设备，以及SVG电压和电流检测设备。风力发电机的 输出功率由风力发电机所在地点的风速、风向和自身特征所决定。
[0030] 蓄电池监控模块116至少包括蓄电池端电压、电流、S0C检测设备以及温度检测设 备。用于实时监控蓄电池模块的S0C。
[0031] 中控模块117至少包括CPU单元、数据存储单元和显示单元。
[0032] 配电网联络模块112至少包括无线通信设备。该无线通信设备可以为有线设备或 无线设备。
[0033] 并网监控模块113至少包括用于检测配电网和风电场储能系统电压、电流和频率 的检测设备、数据采集单元和数据处理单元。数据采集单元包含采集预处理和A/D转换模 ±夬，采集八路遥测信号量，包含电网侧A相电压、电流，风电场储能系统侧的三相电压、电 流。遥测量可通过终端内的高精度电流和电压互感器将强交流电信号（5A/110V)不失真地 转变为内部弱电信号，经滤波处理后进入A/D芯片进行模数转换，经转换后的数字信号经 数据处理单元计算，获得风电场储能系统10侧的三相电压电流值和配电网20侧相电压电 流值。本遥测信号量处理采用了高速高密度同步采样、频率自动跟踪技术还有改进的FFT 算法，所以精度得到充分保证，能够完成风电场储能系统10侧有功、无功和电能从基波到 高次谐波分量的测量和处理。
[0034] 参见附图2,本发明的方法包括如下步骤：
[0035] S1.风电监控模块实时获取风电模块的运行数据，并存储数据，负载监控模块实时 获取负载的负荷变化情况；
[0036] S2.根据风电模块的运行数据，对未来预定时刻内的风电模块的输出功率进行预 测，根据风电场负载的负荷变化情况，对负载的负荷需求进行预测；
[0037] S3.实时检测获取蓄电池模块的S0C，实时获取配电网的参数和调度信息；
[0038] S4.以配电网的调度信息、当前蓄电池储能的S0C、未来风电模块输出功率、以及 对未来负荷需求的变化作为约束条件，实现蓄电池模块S0C的优化控制。
[0039] 优选的，在步骤S2.采用如下方式预测风电模块的输出功率，所述风电模块包括 风力发电机和SVG :
[0040] S201.采集风电模块中当前各类电量实测值作为各类电量的预测值的初始值，预 测值包括：风机有功预测值' j风机无功预测值《^,、风机机端电压预测值d、SVG无 功预测值ffS、！SVG机端电压预测值风电模块并网点（PCC)母线电压预测值1芯|
[0041] S202.根据所述预测值建立由优化目标函数和约束条件组成的MPC优化控制模 型，并求解风电模块的有功和无功输出的预测值：
[0042] MPC优化控制模型的目标函数如式（1)所示：
【权利要求】
1. 一种风电场储能系统，该系统包括监控装置、风电模块、蓄电池模块、负载、直流母 线、多个AC/DC和DC/AC模块， 该监控装置包括： 风电监控模块，用于实时监控风电模块，并对风电模块的发电功率进行预测； 蓄电池监控模块，用于实时监控蓄电池模块； 负载监控模块，用于实时监控风电场储能系统中的负载，并对负载的功率变化情况进 行预测； 配电网联络模块，用于实时从配电网调控中心获知配电网的运行情况以及相关调度信 息； 并网运行监控模块，用于控制风电场储能系统连接或隔离配电网； 中控模块，用于确定风电场储能系统的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出 指令，以执行该运行策略； 总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述总线通信模块通过冗余双CAN总线与其 他模块相连。
3. 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，风电模块包括多个风力发电机和SVG设 备。
4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，风电监控模块至少包括风力发电机定压、电 流、频率检测设备、风速检测设备，以及SVG电压和电流检测设备。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，蓄电池监控模块至少包括蓄电池端电压、电 流、SOC检测设备以及温度检测设备。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，中控模块117至少包括CPU单元、数据存储 单元和显示单元。
7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，并网监控模块至少包括用于检测配电网和 风电场储能系统电压、电流和频率的检测设备、数据采集单元和数据处理单元。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，数据采集单元包含采集预处理和A/D转换 模块，采集八路遥测信号量，包含电网侧A相电压、电流，风电场储能系统侧的三相电压、电 流。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，遥测量可通过终端内的高精度电流和电压 互感器将强交流电信号（5A/110V)不失真地转变为内部弱电信号，经滤波处理后进入A/D 芯片进行模数转换，经转换后的数字信号经数据处理单元计算，获得风电场储能系统侧的 三相电压电流值和配电网侧相电压电流值。
【文档编号】H02J3/32GK104505850SQ201510002374
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月5日 优先权日:2015年1月5日
【发明者】肖会 申请人:成都鼎智汇科技有限公司