CN102110989B - 一种用于发电站的功率调节***及功率调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率调节***，该***包括功率调节单元，该功率调节单元用于对电网进行充电或放电操作，其中，该***还包括数据采集单元，该数据采集单元与所述功率调节单元连接，所述数据采集单元用于实时采集从发电站输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率并根据当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率，并将需求调节功率发送到功率调节单元，功率调节单元接收所述需求调节功率并根据该需求调节功率相应实时调整充电或放电操作。本发明提供的一种功率调节***使得从发电站输出的发电功率在允许的变化范围内波动，增强了功率调节的实时性和输入电网的发电功率的稳定性。

Description

一种用于发电站的功率调节***及功率调节方法

技术领域

本发明涉及新能源发电站电力***，更具体地涉及一种用于发电站的功率调节***及功率调节方法。

背景技术

由于新能源电站的发电功率受环境影响较大，发电功率的变化幅度很大，不能直接接入电网进行供电。因此为了实现发电功率的稳定，当前的发电站在功率调节***的配合下进行工作，但当前的功率调节***主要根据电网的电量的变化进行调节，即当检测到电网电量小于预定值时，则对电网进行充电，而当检测到电网电量大于预定值时，则对电网进行放电。这样的调节过程是在电网的电量已经发生变化的基础上的，不能满足电网的稳定性需要，实时性不高，不能实时确保电网的电量总是在电网所允许的变化范围内。

发明内容

为了解决现有的发电站的功率调节***不能实时确保电网稳定性的问题，本发明提供了一种功率调节***及功率调节方法。

本发明提供了一种用于发电站的功率调节***，该***包括功率调节单元，该功率调节单元用于对电网进行充电或放电操作，其中，该***还包括数据采集单元，该数据采集单元与所述功率调节单元连接，所述数据采集单元用于实时采集从发电站输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率并根据当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率，并将需求调节功率发送到功率调节单元，功率调节单元接收所述需求调节功率并根据该需求调节功率相应实时调整充电或放电操作。

本发明提供了一种用于发电站的功率调节方法，该方法包括：实时采集发电站输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率；根据当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率；以及根据所述需求调节功率实时调整对电网的充电或放电操作。

本发明提供的用于发电站的功率调节***及功率调节方法可以通过数据采集单元实时采集从发电站输出的电压和电流，通过功率调节单元对发电站输出的功率进行实时调节，从而使得从发电站输出的发电功率在允许的变化范围内波动，增强了功率调节的实时性，解决了现有技术中的功率调节***不能实时确保电网的功率变化在允许的变化范围内的问题，增加了从发电站输入至电网的发电功率的稳定性。

附图说明

图1是本发明提供的一种功率调节***与发电站和电网连接的示意图；以及

图2是本发明的用于发电站的功率调节***的一个实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

图1是本发明提供的一种功率调节***与发电站和电网连接的示意图。如图1所示，本发明提供的一种用于发电站的功率调节***包括功率调节单元2，该功率调节单元2用于对电网进行充电或放电操作，其中，该***还包括数据采集单元1，该数据采集单元1与所述功率调节单元2连接，所述数据采集单元1用于实时采集从发电站3输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率并根据当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率，并将需求调节功率发送到功率调节单元2，功率调节单元2接收所述需求调节功率并根据该需求调节功率相应实时调整充电或放电操作。

其中，变压器4是现有技术中发电站对电网供电时所通常需要的装置，连接在发电站和电网母线之间，用于使发电站输出的低压与电网的高压进行相互转换，这是因为发电站输出的电压通常较低，而电网上的电压通常较高，需要变压器进行转换。发电站3的交流侧与功率调节单元2的交流侧并联在一起连接到变压器4上，然后经过变压器4的调节再连接到电网母线5上，为电网供电。发电站3只能对电网进行充电，即仅能向电网传送功率；而功率调节单元2可以对电网进行充电，也可以对电网进行放电，即功率调节单元2与电网之间的功率传输是双向的，从而可以对提供到电网的功率进行调节。

本发明提供的数据采集单元1在使用时与发电站3连接，用于实时采集发电站3输出的当前电压U1和当前电流I1。其中，所述数据采集单元1被配置为按照如下过程来计算需求调节功率：

a)根据采集到的发电站3输出的当前电压U1和当前电流I1来计算当前发电功率P1，根据功率允许变化率R计算当前允许最小功率P1_min以及当前允许最大功率P1_max，计算公式为：

P1＝U1×I1，

P1_min＝P0×(1-R)，

P1_max＝P0×(1+R)，

其中，U1是数据采集单元1所采集的发电站的当前电压，I1是数据采集单元1所采集的发电站的当前电流，P0是上一采集时刻数据采集单元1所计算的发电站的功率，R根据发电站的发电功率的波动对电网的影响来确定，如果发电站的功率对电网的影响不大，则R可以设定得大一些，否则，R设定得小一些，R的值一般小于5％(可根据实际需要来确定)，上一采集时刻与当前时刻的间隔(即实时采集的时间间隔)根据实际需要来设定，通常小于1分钟。

b)计算需求调节功率PA：

如果P1_min≤P1≤P1_max，则PA＝0；

如果P1＜P1_min，则PA＝P1_min-P1；

如果P1＞P1_max，则PA＝P1_max-P1。

其中，所述功率调节单元2用于：当接收到的需求调节功率PA为0时，不进行充电或放电操作；当接收到的需求调节功率PA为正数时，对电网进行充电，充电量等于所述需求调节功率的绝对值；当接收到的需求调节功率PA为负数时，对电网进行放电，放电量等于所述需求调节功率的绝对值。

图2是本发明的用于发电站的功率调节***的一个实施方式的示意图。如图2所示，所述功率调节单元2包括控制器7和至少一个功率调节模块6，该控制器7用于周期性地收集各功率调节模块6的状态信息来分别确定各功率调节模块6的可调节功率、分别计算各功率调节模块6的可调节功率比例并将可调节功率比例发送到各功率调节模块6，各功率调节模块6还接收该可调节功率比例，根据所述需求调节功率及该可调节功率比例计算各功率调节模块6的目标调节功率并对电网进行相应的充电或放电操作。

功率调节模块6为可以对电网功率进行调节的任何装置，例如电池阵列等。所述各功率调节模块6的状态信息包括各功率调节模块6的温度、所存储的功率以及额定功率等。

控制器7根据所收集到的各功率调节模块6的状态信息来分别确定各功率调节模块6的可调节功率，例如，可调节功率需要满足小于所存储的功率且小于额定功率的条件，而且各功率调节模块6的温度需要不超过其阈值温度。因此，控制器7可以将各功率调节模块6的可调节功率限定为小于所存储的功率且小于额定功率的功率，并在各功率调节模块6的温度超过其阈值温度时适当减小可调节功率的大小或使可调节功率为0。其中，所述控制器7收集各功率调节模块6的状态信息的周期依据功率调节模块6的数量而定，周期大于所有功率调节模块6的信息传输开始到信息传输结束的时间且大于数据采集单元1的实时采集的时间间隔，周期越小越好。

其中，所述控制器7根据以下公式来计算所述各功率调节模块6的可调节功率比例：

功率调节模块的可调节功率比例＝该功率调节模块的可调节功率/所有功率调节模块的可调节功率之和；以及

所述各功率调节模块6根据以下公式来计算所述各功率调节模块6的目标调节功率：

功率调节模块的目标调节功率＝需求调节功率×该功率调节模块的可调节功率比例。

这样，就计算出了每个功率调节模块的调节功率，使用多个功率调节模块可以在其中一个功率调节模块不能工作时仍能使用其它功率调节模块来调节。

所述功率调节单元2还包括网关8，该网关8通过实时网络9分别与所述数据采集单元1和所述各功率调节模块6连接，以从所述数据采集单元1接收所述需求调节功率并转发到所述各功率调节模块6，并且该网关8还通过非实时网络10分别与所述控制器7和所述各功率调节模块6连接，以从所述各功率调节模块6接收所述各功率调节模块6的状态信息并转发到所述控制器7。由于各功率调节模块6的状态信息不需要实时获得，所以通过非实时网络10来传输。

本发明提供的用于发电站的功率调节方法包括：实时采集发电站输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率；根据当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率；以及根据所述需求调节功率实时调整对电网的充电或放电操作。

其中，计算所述需求调节功率的步骤包括：

a)计算当前发电功率、当前允许最小功率以及当前允许最大功率，计算公式为：

当前发电功率＝当前电压×当前电流，

当前允许最小功率＝上一采集时刻的发电功率×(1-功率允许变化率)，

当前允许最大功率＝上一采集时刻的发电功率×(1+功率允许变化率)；以及

b)如果当前允许最小功率≤当前发电功率≤当前允许最大功率，则需求调节功率＝0；

如果当前发电功率＜当前允许最小功率，则需求调节功率＝当前允许最小功率-当前发电功率；

如果当前发电功率＞当前允许最大功率，则需求调节功率＝当前允许最大功率-当前发电功率。

当需求调节功率为0时，不进行充电或放电操作；当需求调节功率为正数时，对电网进行充电，充电量等于所述需求调节功率的绝对值；当需求调节功率为负数时，对电网进行放电，放电量等于所述需求调节功率的绝对值。

本发明提供的用于发电站的功率调节***及功率调节方法可以通过数据采集单元实时采集从发电站输出的电压和电流，通过功率调节单元对发电站输出的功率进行实时调节，从而使得从发电站输出的发电功率在允许的变化范围内波动，增强了功率调节的实时性，解决了现有技术中的功率调节***不能实时确保电网的功率变化在允许的变化范围内的问题，增加了从发电站输入至电网的发电功率的稳定性。

Claims (8)

1.一种用于发电站的功率调节***，该***包括功率调节单元，该功率调节单元用于对电网进行充电或放电操作，其中，该***还包括数据采集单元，该数据采集单元与所述功率调节单元连接，所述数据采集单元用于实时采集从发电站输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率并根据该当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率，并将所述需求调节功率发送到所述功率调节单元，所述功率调节单元接收所述需求调节功率并根据该需求调节功率相应实时调整充电或放电操作；

其中，所述数据采集单元用于按照如下过程计算所述需求调节功率：

a）计算当前发电功率、当前允许最小功率以及当前允许最大功率，计算公式为：

当前发电功率=当前电压×当前电流，

当前允许最小功率=上一采集时刻的发电功率×（1-功率允许变化率），

当前允许最大功率=上一采集时刻的发电功率×（1+功率允许变化率）；以及

b）如果当前允许最小功率≤当前发电功率≤当前允许最大功率，则需求调节功率=0；

如果当前发电功率<当前允许最小功率，则需求调节功率=当前允许最小功率-当前发电功率；

如果当前发电功率>当前允许最大功率，则需求调节功率=当前允许最大功率-当前发电功率。

2.根据权利要求1所述的***，其中，所述功率调节单元用于：

当接收到的需求调节功率为0时，不进行充电或放电操作；

当接收到的需求调节功率为正数时，对电网进行充电，充电量等于所述需求调节功率的绝对值；

当接收到的需求调节功率为负数时，对电网进行放电，放电量等于所述需求调节功率的绝对值。

3.根据权利要求1所述的***，其中，所述功率调节单元包括控制器和至少一个功率调节模块，该控制器用于周期性地收集各功率调节模块的状态信息来分别确定所述各功率调节模块的可调节功率、分别计算所述各功率调节模块的可调节功率比例并将该可调节功率比例发送到所述各功率调节模块，所述各功率调节模块接收该可调节功率比例，根据所述需求调节功率及该可调节功率比例计算所述各功率调节模块的目标调节功率并对电网进行相应的充电或放电操作。

4.根据权利要求3所述的***，其中，所述控制器根据以下公式来计算所述各功率调节模块的可调节功率比例：

功率调节模块的可调节功率比例=该功率调节模块的可调节功率/所有功率调节模块的可调节功率之和；以及

所述各功率调节模块根据以下公式来计算所述各功率调节模块的目标调节功率：

功率调节模块的目标调节功率=需求调节功率×该功率调节模块的可调节功率比例。

5.根据权利要求3所述的***，其中，所述功率调节单元还包括网关，该网关通过实时网络分别与所述数据采集单元和所述各功率调节模块连接，以从所述数据采集单元接收所述需求调节功率并转发到所述各功率调节模块，并且该网关还通过非实时网络分别与所述控制器和所述各功率调节模块连接，以从所述各功率调节模块接收所述各功率调节模块的状态信息并转发到所述控制器。

6.根据权利要求5所述的***，其中，所述各功率调节模块的状态信息包括所述各功率调节模块的温度、所存储的功率以及额定功率。

7.一种用于发电站的功率调节方法，该方法包括：

实时采集发电站输出的当前电压和当前电流，计算当前发电功率；

根据所述当前发电功率和功率允许变化率来计算需求调节功率；以及

根据所述需求调节功率实时调整对电网的充电或放电操作；

其中，计算所述需求调节功率的步骤包括：

a）计算当前发电功率、当前允许最小功率以及当前允许最大功率，计算公式为：

当前发电功率=当前电压×当前电流，

当前允许最小功率=上一采集时刻的发电功率×（1-功率允许变化率），

当前允许最大功率=上一采集时刻的发电功率×（1+功率允许变化率）；以及

b）如果当前允许最小功率≤当前发电功率≤当前允许最大功率，则需求调节功率=0；

如果当前发电功率<当前允许最小功率，则需求调节功率=当前允许最小功率-当前发电功率；

如果当前发电功率>当前允许最大功率，则需求调节功率=当前允许最大功率-当前发电功率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当需求调节功率为0时，不进行充电或放电操作；当需求调节功率为正数时，对电网进行充电，充电量等于所述需求调节功率的绝对值；当需求调节功率为负数时，对电网进行放电，放电量等于所述需求调节功率的绝对值。

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