CN104600730A - 一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法 - Google Patents

一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法 Download PDF

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张百华
丁钊
陈满
李勇琦
王小军
张效宇
韩健
陈建卫
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Peak and Frequency Regulation Power Generation Co of China Southern Power Grid Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
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Abstract

本发明公开了一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法。各储能变流器间无互联线，每台储能变流器独立采集各自交流侧的三相电压和三相电流、独立控制；所述大容量储能***离网运行时，各储能变流器采用下垂控制；根据光伏发电、风力发电及负荷情况有选择性的使各储能变流器转为离网工作模式或退出离网工作模式；根据各储能元件的工作状态转换对应储能变流器的工作模式。本发明实现了储能变流器的即插即用，解决了大容量储能***独立运行时扩容难问题，提高了***的可用性及稳定性，***运行方式更加灵活，方便对储能元件进行维护和检修，提高了储能元件的使用都寿命。

Description

一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法
技术领域
本发明属于电力***领域，更具体的涉及含分布式电源及多储能变流器的微电网控制技术，适用于大容量储能***多储能变流器离网并列运行控制技术。
背景技术
太阳能发电及风力发电技术发展迅速，且容量越来越大；然而太阳能发电和风力发电天生具有间歇性、不稳定性和不可控性等缺点，若直接并网将会影响电网的稳定运行，储能***能平抑这种间歇式能源的波动性，减小其对电网的影响，使其特性趋于可控制的“电网友好型”。由于储能***的加入，太阳能发电和风力发电可以与储能***一起独立运行，为负荷供电。
储能***主要由储能元件、储能变流器、管理***和监控***四部分组成，储能变流器(PCS)是储能***的核心设备。分布式电源的容量越来越大，储能***的容量也要随之增加，但由于技术原因PCS的容量很难做大，因此在大容量储能***中采用多PCS并联运行的方式来提高***独立运行时的容量。
目前多PCS并联运行多采用集中控制或主从控制方式。集中控制方式的优点是控制简单，而且多PCS间无环流；缺点是对集中控制器的可靠性要求高，一旦集中控制器出现问题，整个***无法运行，而且***运行模式单一，扩容困难。主从控制方式取消了集中控制器，避免了由于集中控制器问题导致***无法运行的情况；但主从控制方式需要选择一台PCS作为主机，导致***中主电源容量过低，抗负荷波动能力变差；虽然可以切换主机，但切换过程需要停电。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法。本发明兼顾了集中控制和主从控制的特点，采用分布式控制方式，扩容方便，做到了PCS的即插即用。
本发明的具体实现方案如下：
一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法，其特征在于：
各储能变流器间无互联线，分别通过变压器并联至储能***的交流母线，每台储能变流器独立采集各自交流侧的三相电压和三相电流、独立控制；所述大容量储能***离网运行时，各储能变流器采用下垂控制；根据光伏发电、风力发电及负荷情况有选择性的使各储能变流器转为离网工作模式或退出离网工作模式；根据各储能元件的工作状态转换对应储能变流器的工作模式。
一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将各储能变流器交流侧分别通过变压器并联至储能***交流母线，直流侧分别连接对应的储能元件；各储能变流器采用下垂控制，独立采集交流侧三相电压和三相电流、独立控制，各储能变流器间无互连线；
(2)所述大容量储能***离网运行时，若储能元件出现异常，则立刻停机检修；否则进入步骤(3)；
(3)所述大容量储能***离网运行时，储能元件电量低于额定电量的10％，若此时储能变流器处于充电状态，则保持当前运行状态，否则转为充电状态给储能元件充电；若储能元件电量高于10％进入步骤(4)；
(4)所述大容量储能***离网运行时，储能元件电量高于额定电量的90％，若此时储能变流器处于放电状态，则保持当前运行状态，否则转为放电状态给储能元件放电；若储能元件电量低于90％进入步骤(5)；
(5)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器输出功率低于额定功率的5％则退出离网运行；否则进入步骤(6)；
(6)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器的输出功率高于额定功率的95％，若此时有备用储能变流器则将其投入运行分担功率，最终使各储能变流器输出功率均小于额定功率的95％；否则进入步骤(7)；
(7)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器的输出功率高于额定功率的95％且无备用储能变流器时，需要根据储能变流器状态调整风力发电和光伏发电功率：
若储能***处于充电状态，应当减小光伏、风力发电功率使储能变流器的输出功率小于额定功率的95％；
若储能***处于放电状态，并且此时光伏和风机发电功率可以增加，则增加风机、光伏发电功率，否则切除负荷以保证储能变流器的安全可靠运行。
本发明通过下垂控制可使各储能变流器独立进行离网控制，方便扩容，增加了***配置的灵活性及多样性，提高了***运行的可靠性；根据各储能元件的工作状态转换对应储能变流器的工作模式，对于电量过高的储能元件转为有功无功解耦控制(P/Q控制)，对其进行放电使电量保持在合理的范围内；对于电量过低的储能元件对其进行充电；储能元件异常时停机，对相应的储能元件进行检修；提高了储能元件的使用寿命。
本发明的有益效果
本发明实现了储能***中多储能变流器的并联运行，通过合理配置储能***中离网运行的储能变流器的容量增加了多电源***供电的可靠性。
本发明通过分布式控制实现了各PCS独立离网运行，增加了***的灵活性和适应性，使离网运行时主电源的扩容变得简单、可靠。
本发明通过合理配置PCS的工作模式，提高了***运行的稳定性，延长了储能元件的使用寿命。
本发明中各PCS间无互联线，控制方法具有普适性。
附图说明
图1是本发明大容量储能***主回路示意图；
图2是本发明大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法流程示意图。
具体实施方式
下面根据说明书附图并结合具体实施案例对本发明的技术方案进一步详细表述。
图1为本发明大容量储能***主回路示意图。储能***、太阳能发电、风力发电、负荷并联在交流母线上。储能变流器通过变压器连接到交流母线上，直流侧与储能元件相连，储能***中各储能变流器间无互连线，独立采集交流三相电压和交流三相电流，分别计算各自的输出功率，各储能变流器可独立工作在P/Q模式或离网模式。图2所示为本发明大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法流程示意图。所述多储能变流器离网无线并列运行方法包括以下步骤：
(1)将各储能变流器交流侧分别通过变压器并联至储能***交流母线，直流侧分别连接对应的储能元件；各储能变流器采用下垂控制，独立采集交流侧三相电压和三相电流、独立控制，各储能变流器间无互连线；
(2)所述大容量储能***离网运行时，若储能元件出现异常，则立刻停机检修；否则进入步骤(3)；
(3)所述大容量储能***离网运行时，储能元件电量低于额定电量的10％，若此时储能变流器处于充电状态，则保持当前运行状态，否则转为充电状态给储能元件充电；若储能元件电量高于10％进入步骤(4)；
(4)所述大容量储能***离网运行时，储能元件电量高于额定电量的90％，若此时储能变流器处于放电状态，则保持当前运行状态，否则转为放电状态给储能元件放电；若储能元件电量低于90％进入步骤(5)；
(5)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器输出功率低于额定功率的5％则退出离网运行；否则进入步骤(6)；
(6)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器的输出功率高于额定功率的95％，若此时有备用储能变流器则将其投入运行分担功率，最终使各储能变流器输出功率均小于额定功率的95％；否则进入步骤(7)；
(7)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器的输出功率高于额定功率的95％且无备用储能变流器时，需要根据储能变流器状态调整风光处理。若储能***处于充电状态，应当减小光伏、风力发电功率使储能变流器的输出功率小于额定功率的95％；若储能***处于放电状态，此时光伏和风机输出功率可以增加，则增加风机、光伏输出功率，否则切除负荷以保证储能变流器的安全可靠运行。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法，其特征在于：
各储能变流器间无互联线，分别通过变压器并联至储能***的交流母线，每台储能变流器独立采集各自交流侧的三相电压和三相电流、独立控制；所述大容量储能***离网运行时，各储能变流器采用下垂控制；根据光伏发电、风力发电及负荷情况有选择性的使各储能变流器转为离网工作模式或退出离网工作模式；根据各储能元件的工作状态转换对应储能变流器的工作模式。
2.一种大容量储能***中多储能变流器离网无线并列运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将各储能变流器交流侧分别通过变压器并联至储能***交流母线，直流侧分别连接对应的储能元件；各储能变流器采用下垂控制，独立采集交流侧三相电压和三相电流、独立控制，各储能变流器间无互连线；
(2)所述大容量储能***离网运行时，若储能元件出现异常，则立刻停机检修；否则进入步骤(3)；
(3)所述大容量储能***离网运行时，储能元件电量低于额定电量的10％，若此时储能变流器处于充电状态，则保持当前运行状态，否则转为充电状态给储能元件充电；若储能元件电量高于10％进入步骤(4)；
(4)所述大容量储能***离网运行时，储能元件电量高于额定电量的90％，若此时储能变流器处于放电状态，则保持当前运行状态，否则转为放电状态给储能元件放电；若储能元件电量低于90％进入步骤(5)；
(5)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器输出功率低于额定功率的5％则退出离网运行；否则进入步骤(6)；
(6)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器的输出功率高于额定功率的95％，若此时有备用储能变流器则将其投入运行分担功率，最终使各储能变流器输出功率均小于额定功率的95％；否则进入步骤(7)；
(7)所述大容量储能***离网运行时，若储能变流器的输出功率高于额定功率的95％且无备用储能变流器时，需要根据储能变流器状态调整风力发电和光伏发电功率：
若储能***处于充电状态，应当减小光伏、风力发电功率使储能变流器的输出功率小于额定功率的95％；
若储能***处于放电状态，并且此时光伏和风机发电功率可以增加，则增加风机、光伏发电功率，否则切除负荷以保证储能变流器的安全可靠运行。
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