一种可并网运行的风储系统的监控装置的制造方法
【专利说明】一种可并网运行的风储系统的监控装置 所属技术领域
[0001 ] 本发明涉一种可并网运行的风储系统的监控装置。
【背景技术】
[0002] 风能作为一种可再生能源，其具有的无污染、容易获得、分布广等特性，使得风力 发电技术在世界范围内得到飞速发展，我国电网中风力发电的规模也在不断增加。由于风 能具有随机性和间歇性的特点，风电场输出功率很不稳定，为了保证大规模风力发电接入 电网后的整个大电网能够稳定安全运行，最有效的方法就是用储能系统联合风电给电网输 出功率。将储能系统与风力发电相结合，就可以有效地平滑风电场的有功功率输出，减少风 电场对电网的冲击。
[0003] 由于风力发电对电网的渗透率的不断增加，其对电网的影响越来越不可忽略，电 网的维护成本也越来越大，因此其应积极参与电网协调建设和调度运行，对电网实现有力 支持和补充。功率的波动性程度直接影响电网原有的潮流分布，当风力发电渗透率处于较 高水平时，波动性和随机性会给电网的原有运行方式带来巨大的冲击。
[0004] 在智能电网和微网等大型储能系统和分布式储能系统应用中，常采用一种直流总 线的连接方式，该连接方式是储能电池模块通过一种双向逆变器接入直流总线，需要接收 能量的时候，电网通过逆变器向储能电池充电；需要向电网送电的时候，储能电池通过双向 逆变器电网输电。
[0005] 风储系统包括并网运行模式和离网运行模式；并网运行模式，微网与大电网并网 运行，通过控制变换器输出电流与电网电压同相位，即传统的电流控制，达到单位功率因数 输出，同时间接控制变换器输出功率；离网运行模式，当电网故障时，微网及时与大电网断 开而独立运行；离网运行模式时，针对不同负载，微网具有良好的输出外特性，通常包括PQ 法，PV法，V/f法等输出外特性控制方法。风储系统在并网运行时，需要解决的关键问题是 安全性和经济性。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种可并网运行的风储系统的监控装置，该监控装置可预测风力发电 设备的发电功率，可实时追踪风储系统和大电网连接点的功率需求，实时检测的蓄电池模 块电池容量，在并网运行时，能合理配置风力发电功率和储能容量，能制定和实施最适宜的 控制策略，保障并网时按照大电网的需求平稳提供功率输出，并提升供电的安全性和经济 性。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种可并网运行的风储系统的监控装置，该监控 装置包括：
[0008] 风力发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的发电 功率进行预测，对风力发电的功率输出进行控制；
[0009] 储能系统监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC和DC/DC双向变换器，控制储能 系统功率输入和输出；
[0010] 大电网联络模块，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调 度信息；
[0011] 并网监控模块，用于控制风储系统连接或隔离大电网，包括AD采集模块和逆变控 制器；
[0012] 负载监控模块，用于实时监控风储系统内的负载；
[0013] 中控模块，用于确定风储系统的运行策略，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，AD采集模块的输入端设置于并网AC/DC双向变换器的输出端，所述逆变 控制器连接至所述并网AC/DC双向变换器的控制端。
[0016] 优选的，所述逆变控制器用于在并网AC/DC双向变换器并网运行前设置电抗模型 值LO，所述AD采集模块用于在所述并网AC/DC双向变换器运行后，采集所述并网AC/DC双 向变换器在η时刻和n+1时刻输出的并网电流值ijn)和ijn+l)，其中，（n，n+1)对应开 关周期T pCT1C]d、所述并网AC/DC双向变换器在η时刻输出的电抗电压值UJn)、所述并网AC/ DC双向变换器在n+1时刻输出的电抗电压值Ujn+Ι)和所述并网AC/DC双向变换器在n+2 时刻输出的并网电流值k(n+2)，其中，（n+1，n+2)对应开关周期T pCT1C]d，并对所述并联电流 值和电抗电压值进行模数转换，将转换后的对应数字信号发送至所述中控模块。
[0017] 所述中控模块将接收到的来自AD采集模块的数字信号的所述并网电流值iJn)、 i>+l)、开关周期TpCT1C]d和η时刻输出的电抗电压值Mn)代入下式（1)，以得到关于并网 电抗值L和等效串联电阻R的第一关系式，
[0019] 所述中控模块将接收到的来自AD采集模块的数字信号的并网电流值ijn+l)、 i>+2)、开关周期TpCT1jPn+2时刻输出的电抗电压值Mn+1)代入下式（2)，以得到关于 并网电抗值L和等效串联电阻R的第二关系式，
[0021] 所述中控模块根据所述第一关系式和第二关系式计算并网电抗值L和等效串联 电阻R，判断所述并网电抗值L等于所述电抗模型值L0,如果否，则所述AD采集模块和所述 控制器重复上述动作，直至所述并网电抗值L等于所述电抗模型值LO。
[0022] 优选的，所述中控模块中包括风力发电和储能容量配置单元，用于配置风力发电 设备的出力和储能系统的能量出入。
[0023] 优选的，并网时，所述风力发电和储能容量配置单元采用小波包分解方法将风电 波动功率分解为低频部分和高频部分，把低频部分作为风电并网的期望值，高频部分由储 能系统平抑。
[0024] 优选的，风力发电设备监控模块至少包括风力发电设备电压、电流检测设备、风力 检测设备。
[0025] 优选的，所述风力发电设备监控模块实时获取风力发电设备的运行数据，并存储 数据。
[0026] 优选的，储能系统监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、SOC获取设备以及温度 检测设备。
[0027] 优选的，所述SOC获取设备包括：第一获取模块，用于获取电池的工作状态；第一 确定模块，用于根据电池的工作状态确定用于估算电池荷电状态的估算方法；计算模块，用 于按照估算方法计算电池处于不同的工作状态下的电池荷电状态值。
[0028] 优选的，第一确定模块包括：第一确定子模块，用于在获取到的工作状态为静止状 态的情况下，确定估算方法为第一估算方法，其中，第一估算方法包括开路电压法；第二确 定子模块，用于在获取到的工作状态为恢复状态的情况下，确定估算方法为第二估算方法； 第三确定子模块，用于在获取到的工作状态为充放电状态的情况下，确定估算方法为第三 估算方法，其中，第三估算方法包括卡尔曼滤波法。
[0029] 本发明的可并网运行风储发电系统的监控装置具有如下优点：（1)准确预测风力 发电系统与大电网连接点的电流变化，有效抑制并网时的功率波动；（2)控制策略兼顾配 大电网调度要求和储能系统运行情况，满足大电网的调度需求和微电网内部负载需求的同 时，合理配置风力发电设备输出和储能容量，兼顾了供电可靠性和经济性。
【附图说明】
[0030] 图1示出了本发明的一种可并网运行风储系统及其监控装置的结构框图；
[0031] 图2示出了本发明的风储系统的运行及监控方法。
【具体实施方式】
[0032] 图1是示出了本发明的一种可并网运行风储系统10,该风储系统10包括：风力发 电设备14、储能系统13、用于将风储系统10与大电网20连接和隔离的并网AC/DC双向变 换器12、直流母线、用于连接风力发电设备14和直流母线的换流AC/DC双向变换器15、负 载16以及监控装置11。
[0033] 参见图1，该储能系统13包括蓄电池模块131、与上述直流母线连接的双向DC/DC 变换器132。
[0034] 该监控装置11包括：风力发电设备监控模块113,用于实时监控风力发电设备14， 并对风力发电设备14的发电功率进行预测，对风力发电的功率输出进行控制；储能系统监 控模块115,可实时监控蓄电池模块131的SOC和DC/DC双向变换器132,控制储能系统13 功率输入和输出；大电网联络模块112,用于实时从大电网20调控中心获知大电网的运行 情况以及相关调度信息；并网监控模块116,用于控制风储系统连接或隔离大电网，包括AD 采集模块和逆变控制器；负载监控模块114,用于实时监控风储系统内的负载16 ;中控模块 117,用于确定风储系统的运行策略，并向上述监控装置11中的各模块发出指令，以执行该 运行策略；总线模块111，用于该监控装置11的各个模块的通信联络，所述总线通信模块 111通过冗余双CAN总线与其他模块相连。
[0035] 优选的，AD采集模块的输入端设置于并网AC/DC双向变换器12的输出端，所述逆 变控制器连接至所述并网AC/DC双向变换器12的控制端。
[0036] 优选的，所述逆变控制器用于在并网AC/DC双向变换器12并网运行前设置电抗模 型值LO，所述AD采集模块用于在所述并网AC/DC双向变换器12运行后，采集所述并网AC/ DC双向变换器12在η时刻和n+1时刻