一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法技术方案

一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，基于风电场实际出力与本地负荷差值，协同上级电网调度计划，以氢储能等效SOC(state of charge)状态为判断依据，控制风电并网与氢储能在风-氢储能耦合系统中的功率分配；通过实时在线方式监测风电场实际出力Pwind、本地负荷Pload与上级电网调度计划Pjh的变化，获取风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload比较结果，并将比较结果结合氢储能等效SOC状态与上级电网调度计划Pjh进行二次比较，系统功率比较器依据两次比较结果，将控制指令送予功率分配执行器，由功率分配执行器控制风电功率的分配，同时将风电并网功率反馈回上级电网调度，上级电网调度部门依据各风电场反馈的并网数据，以“同调等值”原则对风电集群进行调控。

【技术实现步骤摘要】
一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法
本专利技术涉及一种风-氢储能耦合系统控制方法。
技术介绍
由于风电大规模并网对电网的冲击性，风资源本身具有的间歇性和随机性以及风电反调峰特点，风力发电“上网难”和“弃风高”等消纳问题愈加严峻。至今为止，国内外研究人员针对提高风电并网消纳能力提出以下两类解决方案：(1)通过物理储能、电磁储能、化学储能三大储能类型，优化水电，燃气电站等灵活调节电源，提高灵活电源在电网中的比例，为风电快速调峰，提高风电消纳能力提供可能；(2)调度部门控制，基于风电分散式开发，依靠强大的跨区跨国互联电网支撑，有效扩大风电平衡区域。但是，由于我国风能资源分布不均，即主要集中在西北、华北、东北地区，同时又受到跨区输送通道建设不完善、电源结构单一等条件制约，使上述两种方案单一采用时不能达到理想的风电消纳效果。2012年11月，国家电网公司颁布企业标准《分散式风电接入电网技术规定》(Q/GDW1866—2012)，其中明确规定分散式风电场一般位于用户附近，以就地消纳为主，采用多点接入，统一监控的并网方式。由于其以“多点接入、集中控制”为特点，与传统单点接入的分布式风电区别较大，并且目前国内外都缺少相关技术标准和手段，因此，在实现方面还存在一定难度。现有技术条件下，结合现有的方案(1)、(2)，以风电场、电解槽、储氢罐、燃料电池和煤化工生产线为系统主要组成部分，构建以风电分散式开发为主，协同各风电场本地负荷与上级电网调度，实现利用电解水制氢储能的方式消纳多余风电，并在电网需要时，通过氢储能系统调节平易风电波动，提高电网对大规模风电并网的消纳能力，减小大规模风电并网对电网造成的冲击，降低风力发电弃风率，是一种有效手段。在基于氢储能方式，依据上级电网指令，控制风电功率合理分配研究方面，国内外鲜有公开发表的相关文献。国内外学者多针对集中分布的风电场和储能系统进行研究，或针对分散式风电并网监控和调度策略进行阐述。例如文献1(T.Zhou,B.Francois.Modelingandcontroldesignofhydrogenproductionprocessforanactivehydrogen/windhybridpowersystem[J].Int.J.HydrogenEnergy,2009,34(1):21-30.)也主要是针对集中分布的风电场和氢储能系统控制进行研究，并没有谈到风电并网与氢储能协调控制在分散式风电场中的应用。文献2(沈汉琴,黄山峰.基于分散式风电的集控方案设计与实施[J].太阳能,2013,13:22-25.)阐述了包含集控中心和风电机组本地控制等四部分的分散式风电系统，但既没有考虑额氢储能系统对控制架构的影响，也没有对具体的控制策略进行深入研究。又如中国专利201110154373提出了一种风光储输综合发电站有功功率分配方法，依据风光储输综合发电站设定功率，对其各部分进行动态、统一协调，达到提高风能及太阳能资源利用率，延长发电、储能设备寿命的目标。但该分配方案局限于单一风电场结合光伏电站和储能进行有功功率调度分配研究，并没有从全局角度考虑多风电场与储能协调的功率分配问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有大规模风电并网消纳难，弃风大的缺点，提出一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，以实现风电集群协调并网，保证各风电场对应本地负荷正常运行的前提下，多余风电制氢储能，使风电最大限消纳。本专利技术风-氢储能耦合系统控制方法基于风电场实际出力与本地负荷的差值，协同上级电网调度计划，以氢储能等效SOC状态为判断依据，控制风电并网与氢储能在风-氢储能耦合系统中的功率分配；通过实时在线方式监测风电场实际出力Pwind、本地负荷Pload与上级电网调度计划Pjh的变化，获取风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload比较结果，并将比较结果结合氢储能等效SOC状态与上级电网调度计划Pjh进行二次比较；系统功率比较器依据两次比较结果，将控制指令送予功率分配执行器，由功率分配执行器控制风电功率的分配，同时将风电并网功率反馈给上级电网调度，上级电网调度部门依据各风电场反馈的并网数据，以“同调等值”原则对风电集群进行调控。形成局部与全网结合，上级电网调度与分配机构协调控制，进而控制风电场实际出力去向，优化风电实际功率分配值，实现风电并网与风电制氢储能分配控制，使风电平滑并网、完全消纳，并通过并网功率反馈，帮助上级电网调度及时修正调节发出指令，提高风电利用率和风电消纳能力。为达到上述目的，本专利技术采用技术方案是：首先，实时监测得到风电场实际出力Pwind；其次，结合氢储能等效SOC状态，把风电场实际出力Pwind、本地负荷Pload与上级电网调度计划Pjh三者进行比较；接着，执行器依据比较结果对风电场实际出力Pwind进行分配，分配去向有四：本地负荷消纳，并入上级电网，制氢用于储能，以及弃风。其中本地负荷消纳与并入上级电网部分统称为风电并网。最后，风电并网部分将其并网功率反馈回上级电网调度部门。本专利技术的步骤依次如下：首先，采用风电最大功率跟踪(MPPT)方法，经过实时监控得到实际风电场出力Pwind。其次，将风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload进行比较，得到风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre；再以氢储能等效SOC状态为判据，即氢储能系统中储氢罐内压强状态为判据，比较风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre与上级电网调度计划Pjh。依据两次比较结果，得到6种分配去向：(1)当Pre≤0时：风电完全并网，Ps＝Pwind，风电场实际出力Pwind全部用于本地负荷；(2)当氢储能等效SOC＝氢储能等效SOCmax，且0<Pre≤Pjh时：风电完全并网，Ps＝Pwind，风电场实际出力Pwind中，Pload用于本地负荷，电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre用于并入上级电网；(3)当氢储能等效SOC＝氢储能等效SOCmax，且0<Pjh<Pre时：风电用于满足本地负荷和上级电网调度之后，剩余弃风，其中Pload用于本地负荷，Pjh用于并入上级电网，弃风功率Pcur＝|Pjh-(Pwind-Pload)|；(4)当氢储能等效SOC≠氢储能等效SOCmax时：若风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre能够满足氢储能，即(Pre-PH)>0时，消耗氢储能功率PH后，有(Pre-PH)≤Pjh，风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre减去所消耗的氢储能功率PH，即(Pre-PH)全部并入上级电网，Ps＝Pwind-PH；(5)当氢储能等效SOC≠氢储能等效SOCmax时：若风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre能够满足氢储能，即(Pre-PH)>0时，消耗氢储能功率PH后，有(Pre-PH)>Pjh，风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre减去所消耗的氢储能功率PH，即(Pre-PH)用于满足本地负荷和上级电网调度之后，剩余弃风，Ps＝Pload+Pjh，弃风功率Pcur＝Pwind-(Pload+PH+Pjh)；(6)当氢储能等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分散式接入风电场的风‑氢储能耦合系统控制方法，其特征在于，所述的风‑氢储能耦合系统控制方法基于风电场实际出力与本地负荷的差值，协同上级电网调度计划，以氢储能等效SOC状态为判断依据，控制风电并网与氢储能在风‑氢储能耦合系统中的功率分配；通过实时在线方式监测风电场实际出力Pwind、本地负荷Pload与上级电网调度计划Pjh的变化，获取风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload比较结果，并将比较结果结合氢储能等效SOC状态与上级电网调度计划Pjh进行二次比较；系统功率比较器依据两次比较结果，将控制指令送予功率分配执行器，由功率分配执行器控制风电功率的分配，同时将风电并网功率反馈给上级电网调度，上级电网调度部门依据各风电场反馈的并网数据，以“同调等值”原则对风电集群进行调控。

【技术特征摘要】
1.一种分散式接入风电场的风-氢储能耦合系统控制方法，其特征在于，所述的风-氢储能耦合系统控制方法基于风电场实际出力与本地负荷的差值，协同上级电网调度计划，以氢储能等效SOC状态为判断依据，控制风电并网与氢储能在风-氢储能耦合系统中的功率分配；通过实时在线方式监测风电场实际出力Pwind、本地负荷Pload与上级电网调度计划Pjh的变化，获取风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload比较结果，并将比较结果结合氢储能等效SOC状态与上级电网调度计划Pjh进行二次比较；系统功率比较器依据两次比较结果，将控制指令送予功率分配执行器，由功率分配执行器控制风电功率的分配，同时将风电并网功率反馈给上级电网调度，上级电网调度部门依据各风电场反馈的并网数据，以“同调等值”原则对风电集群进行调控；所述的风-氢储能耦合系统控制方法的步骤如下：首先，采用风电最大功率跟踪(MPPT)方法，经过实时监控得到实际风电场出力Pwind；其次，将风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload进行比较，得到风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre；再以氢储能等效SOC状态为判据，即氢储能系统中储氢罐内压强状态为判据，比较风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre与上级电网调度计划Pjh；依据两次比较结果，得到6种分配去向：(1)当Pre≤0时：风电完全并网，Ps＝Pwind，风电场实际出力Pwind全部用于本地负荷；(2)当氢储能等效SOC＝氢储能等效SOCmax，且0<Pre≤Pjh时：风电完全并网，Ps＝Pwind，风电场实际出力Pwind中，Pload用于本地负荷，风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre用于并入上级电网；(3)当氢储能等效SOC＝氢储能等效SOCmax，且0<Pjh<Pre时：风电用于满足本地负荷和上级电网调度之后，剩余弃风，其中Pload用于本地负荷，Pjh用于并入上级电网，弃风功率Pcur＝|Pjh-(Pwind-Pload)|；(4)当氢储能等效SOC≠氢储能等效SOCmax时：若风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre能够满足氢储能，即(Pre-PH)>0时，消耗氢储能功率PH后，有(Pre-PH)≤Pjh，风电场实际出力Pwind与本地负荷Pload的差值Pre减去所消耗的氢储能功率PH，即(Pre-PH),全部并入...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁铁江，段青熙，胡笛，
申请(专利权)人：袁铁江，
类型：发明
国别省市：新疆;65