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分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

更新時(shí)間: 2024-11-27   點(diǎn)擊次數(shù): 95次

摘 要:針對(duì)光伏發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性特征,研發(fā)了分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略,并在鎮(zhèn)江地調(diào)開(kāi)展分布式電源光儲(chǔ)協(xié)控試點(diǎn)應(yīng)用,開(kāi)展光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制策略研究,實(shí)時(shí)采集分布式光伏電站、儲(chǔ)能電站、試點(diǎn)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù),根據(jù)氣象信息預(yù)測(cè)光伏出力,實(shí)時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能出力,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能對(duì)分布式電源功率波動(dòng)的平抑。

關(guān)鍵詞:分布式光伏;儲(chǔ)能;協(xié)調(diào)控制;告警策略

0引言

目前鎮(zhèn)江地區(qū)光伏發(fā)電屬于隨機(jī)性、間歇性電源,出力存在較大的波動(dòng)性。因此大量的分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)會(huì)嚴(yán)重降低負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率,造成電網(wǎng)波動(dòng),影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。鎮(zhèn)江于2018年建成投運(yùn)8座電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站,儲(chǔ)能電站具備靈活的充放電能力,能夠毫秒級(jí)實(shí)現(xiàn)充放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。儲(chǔ)能的運(yùn)行特性可有效平滑分布式電源的波動(dòng)性。針對(duì)光伏發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性特征,對(duì)分布式光伏進(jìn)行有效的有功無(wú)功控制,提高分布式光伏的靈活性,是保障含大量分布式光伏的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。發(fā)揮儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)作用,通過(guò)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能平抑分布式光伏出力波動(dòng),是提高分布式光伏的可觀性和可控性的有效手段。

1策略描述

1.1數(shù)據(jù)架構(gòu)鏈路

在整體數(shù)據(jù)匯集方面通過(guò)現(xiàn)有電網(wǎng)模型擴(kuò)展10千伏的分布式電站模型,并實(shí)現(xiàn)圖模一體管理;分布式光伏控制平臺(tái)獲取實(shí)時(shí)處理計(jì)算的模型,并完成從地區(qū)調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)接入運(yùn)行實(shí)時(shí)信息并下發(fā)控制指令。

圖1 數(shù)據(jù)流向圖

如圖1所示,鎮(zhèn)江光儲(chǔ)協(xié)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)源主要有兩個(gè):1區(qū)調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng),3區(qū)新能源管理系統(tǒng)。其中新能源管理系統(tǒng)主要提供分布式光伏區(qū)域超短期功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。光儲(chǔ)協(xié)控命令通過(guò)光纖專(zhuān)線(xiàn)通道下發(fā)。

1.2控制策略流程

綜合考慮上一時(shí)間間隔的儲(chǔ)能出力、儲(chǔ)能SOC值,以及預(yù)測(cè)的下一時(shí)間間隔分布式光伏總出力,對(duì)下一時(shí)間儲(chǔ)能出力進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)光伏變化為正且儲(chǔ)能SOC在可行范圍時(shí),儲(chǔ)能吸收電能,當(dāng)光伏變化為負(fù)且儲(chǔ)能SOC在可行范圍,儲(chǔ)能設(shè)備放電。同時(shí)考慮儲(chǔ)能設(shè)備充放電功率約束,當(dāng)SOC即將越限,考慮SOC補(bǔ)償算法,并增加了儲(chǔ)能指令延時(shí)的補(bǔ)償算法[1]。

2策略特點(diǎn)

(1)本策略保留原有儲(chǔ)能電站及調(diào)度通道、安全策略不變動(dòng),光儲(chǔ)協(xié)控系統(tǒng)與D5000前置系統(tǒng)通過(guò)104規(guī)約進(jìn)行通信。上行通道將儲(chǔ)能電站遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給光儲(chǔ)協(xié)控系統(tǒng);同時(shí),光儲(chǔ)協(xié)控系統(tǒng)通過(guò)該接口將遙調(diào)遙控命令由D5000前置系統(tǒng)下發(fā)給儲(chǔ)能電站,實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)協(xié)控系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電站的充放電控制。

(2)儲(chǔ)能控制策略修正了對(duì)指令時(shí)滯的預(yù)補(bǔ)償量計(jì)算,從控制策略層面,在計(jì)算出儲(chǔ)能指令后,按預(yù)測(cè)原理給儲(chǔ)能指令增加延時(shí)補(bǔ)償量以提高數(shù)據(jù)同步性。減小了時(shí)滯對(duì)濾波效果的影響。

(3) 儲(chǔ)能控制策略修正了SOC水平控制策略,設(shè)置SOC在25%-75%中時(shí)采用濾波控制策略,當(dāng)達(dá)到此邊界時(shí)就切換為限制光伏*大變化率的SOC修正充放電控制,在維持光伏發(fā)電波動(dòng)量不超過(guò)給定的*大值的前提下,執(zhí)行電池充放電,快速修正SOC回到濾波控制范圍中。

3應(yīng)用實(shí)例

在試運(yùn)行期間,省調(diào)暫時(shí)退出試點(diǎn)區(qū)域電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的有功控制,由分布式電源光儲(chǔ)協(xié)控系統(tǒng)進(jìn)行光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制。根據(jù)光伏的出力情況,實(shí)時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能電站出力,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能對(duì)分布式電源功率波動(dòng)的平抑分析,面向電網(wǎng)需求削峰填谷等功能。

圖2 光伏與光儲(chǔ)協(xié)控混合出力曲線(xiàn)

光伏與光儲(chǔ)協(xié)控混合出力曲線(xiàn)如圖2所示,從圖中可見(jiàn),經(jīng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制后的出力曲線(xiàn)較為平滑,波動(dòng)率明顯降低,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能對(duì)分布式電源功率波動(dòng)的平抑運(yùn)行。

4安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-2000MG 儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能 電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù) 據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、策略管理、歷史曲線(xiàn)等功能。其中策略管理,支持多種控制策 略選擇,包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不 僅可以實(shí)現(xiàn)下級(jí)各儲(chǔ)能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實(shí)現(xiàn)與上級(jí)調(diào) 度系統(tǒng)和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級(jí)調(diào)度指令,又可以 滿(mǎn)足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維,確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.2應(yīng)用場(chǎng)景

適用于工商業(yè)儲(chǔ)能電站、新能源配儲(chǔ)電站。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

4.4系統(tǒng)功能

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)管

對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管,包含市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及用電負(fù)荷,同時(shí)也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(2)智能監(jiān)控

對(duì)系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機(jī)、儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能變流器、用電設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(3)功率預(yù)測(cè)

對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè),并展示合格率及誤差分析。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(4)電能質(zhì)量

實(shí)現(xiàn)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析及錄波展示,并對(duì)電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(5)可視化運(yùn)行

實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)無(wú)人值守,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對(duì)重要負(fù)荷與設(shè)備進(jìn)行不間斷監(jiān)控。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(6)優(yōu)化控制

通過(guò)分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對(duì)負(fù)荷進(jìn)行功率預(yù)測(cè),并結(jié)合分布式電源出力與儲(chǔ)能狀態(tài),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度,以降低尖峰或者高峰時(shí)刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(7)收益分析

用戶(hù)可以查看光伏、儲(chǔ)能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時(shí)可以切換年報(bào)查看每個(gè)月的電量和收益。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(8)能源分析

通過(guò)分析光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)電效率、轉(zhuǎn)化效率,用于評(píng)估設(shè)備性能與狀態(tài)。

分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

(9)策略配置

微電網(wǎng)配置主要對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎(chǔ)參數(shù)、運(yùn)行策略及統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行設(shè)置。其中策略包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。分布式光伏與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用分析

5硬件及其配套產(chǎn)品

序號(hào)

設(shè)備

型號(hào)

圖片

說(shuō)明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置

策略控制:計(jì)劃曲線(xiàn)、需量控制、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源

4

打印機(jī)

HP108AA4

用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運(yùn)行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

播放報(bào)警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

D-LINKDES-1016A16

提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問(wèn)題

7

GPS時(shí)鐘

ATS1200GB

利用gps同步衛(wèi)星信號(hào),接收1pps和串口時(shí)間信息,將本地的時(shí)鐘和gps衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步

8

交流計(jì)量電表

AMC96L-E4/KC

電力參數(shù)測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、

四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能

9

直流計(jì)量電表

PZ96L-DE

可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

APView500

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類(lèi)電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開(kāi)和電網(wǎng)連接

12

箱變測(cè)控裝置

AM6-PWC

置針對(duì)光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測(cè)控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測(cè)控裝置

13

通信管理機(jī)

ANet-2E851

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總:

提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺(tái)據(jù):

14

串口服務(wù)器

Aport

功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。

1)空調(diào)的開(kāi)關(guān),調(diào)溫,及斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn))

2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號(hào)

3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等

4)接入電表、BSMU等設(shè)備

15

遙信模塊

ARTU-K16

1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器:

讀消防VO信號(hào),并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等)

2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號(hào)事件上報(bào))

4)讀取門(mén)禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)

6結(jié)束語(yǔ)

光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用,充分利用儲(chǔ)能與新能源的互補(bǔ)特性,提升新能源消納能力,提升儲(chǔ)能提供電網(wǎng)輔助服務(wù)的動(dòng)態(tài)性能,降低電網(wǎng)運(yùn)行成本,助力分布式新能源全額消納。基于分布式光伏的預(yù)測(cè)結(jié)果,采用儲(chǔ)能電站進(jìn)行補(bǔ)償實(shí)際出力與預(yù)測(cè)之間的差額,將差額保障在調(diào)度運(yùn)行可接納的范圍之內(nèi),降低電網(wǎng)運(yùn)行備用成本。通過(guò)儲(chǔ)能濾除新能源發(fā)電波動(dòng)功率,減小新能源對(duì)電網(wǎng)的影響。



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