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分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

更新時間: 2024-11-27   點擊次數(shù): 139次

摘 要:針對光伏發(fā)電的隨機性、波動性、間歇性特征,研發(fā)了分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略,并在鎮(zhèn)江地調(diào)開展分布式電源光儲協(xié)控試點應用,開展光儲協(xié)調(diào)控制策略研究,實時采集分布式光伏電站、儲能電站、試點變電站運行數(shù)據(jù),根據(jù)氣象信息預測光伏出力,實時調(diào)整儲能出力,實現(xiàn)儲能對分布式電源功率波動的平抑。

關(guān)鍵詞:分布式光伏;儲能;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)電屬于隨機性、間歇性電源,出力存在較大的波動性。因此大量的分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)會嚴重降低負荷預測準確率,造成電網(wǎng)波動,影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。鎮(zhèn)江于2018年建成投運8座電網(wǎng)側(cè)儲能電站,儲能電站具備靈活的充放電能力,能夠毫秒級實現(xiàn)充放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。儲能的運行特性可有效平滑分布式電源的波動性。針對光伏發(fā)電的隨機性、波動性、間歇性特征,對分布式光伏進行有效的有功無功控制,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)定運行的重要手段。發(fā)揮儲能的調(diào)節(jié)作用,通過光儲協(xié)調(diào)控制,實現(xiàn)儲能平抑分布式光伏出力波動,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)匯集方面通過現(xiàn)有電網(wǎng)模型擴展10千伏的分布式電站模型,并實現(xiàn)圖模一體管理;分布式光伏控制平臺獲取實時處理計算的模型,并完成從地區(qū)調(diào)控自動化系統(tǒng)接入運行實時信息并下發(fā)控制指令。

圖1 數(shù)據(jù)流向圖

如圖1所示,鎮(zhèn)江光儲協(xié)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源主要有兩個:1區(qū)調(diào)度自動化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)域超短期功率預測數(shù)據(jù)。光儲協(xié)控命令通過光纖專線通道下發(fā)。

1.2控制策略流程

綜合考慮上一時間間隔的儲能出力、儲能SOC值,以及預測的下一時間間隔分布式光伏總出力,對下一時間儲能出力進行計算,當光伏變化為正且儲能SOC在可行范圍時,儲能吸收電能,當光伏變化為負且儲能SOC在可行范圍,儲能設備放電。同時考慮儲能設備充放電功率約束,當SOC即將越限,考慮SOC補償算法,并增加了儲能指令延時的補償算法[1]。

2策略特點

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

(2)儲能控制策略修正了對指令時滯的預補償量計算,從控制策略層面,在計算出儲能指令后,按預測原理給儲能指令增加延時補償量以提高數(shù)據(jù)同步性。減小了時滯對濾波效果的影響。

(3) 儲能控制策略修正了SOC水平控制策略,設置SOC在25%-75%中時采用濾波控制策略,當達到此邊界時就切換為限制光伏*大變化率的SOC修正充放電控制,在維持光伏發(fā)電波動量不超過給定的*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應用實例

在試運行期間,省調(diào)暫時退出試點區(qū)域電網(wǎng)側(cè)儲能電站的有功控制,由分布式電源光儲協(xié)控系統(tǒng)進行光儲協(xié)調(diào)控制。根據(jù)光伏的出力情況,實時調(diào)整儲能電站出力,實現(xiàn)儲能對分布式電源功率波動的平抑分析,面向電網(wǎng)需求削峰填谷等功能。

圖2 光伏與光儲協(xié)控混合出力曲線

光伏與光儲協(xié)控混合出力曲線如圖2所示,從圖中可見,經(jīng)光儲協(xié)調(diào)控制后的出力曲線較為平滑,波動率明顯降低,實現(xiàn)儲能對分布式電源功率波動的平抑運行。

4安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-2000MG 儲能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲能 電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實現(xiàn)了儲能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù) 據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理,支持多種控制策 略選擇,包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不 僅可以實現(xiàn)下級各儲能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實現(xiàn)與上級調(diào) 度系統(tǒng)和云平臺的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級調(diào)度指令,又可以 滿足遠程監(jiān)控與運維,確保儲能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行。

4.2應用場景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

4.4系統(tǒng)功能

(1)實時監(jiān)管

對微電網(wǎng)的運行進行實時監(jiān)管,包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷,同時也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(2)智能監(jiān)控

對系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監(jiān)測,掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(3)功率預測

對分布式發(fā)電系統(tǒng)進行短期、超短期發(fā)電功率預測,并展示合格率及誤差分析。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(4)電能質(zhì)量

實現(xiàn)整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。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)進行監(jiān)測分析及錄波展示,并對電壓、電流瞬變進行監(jiān)測。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(5)可視化運行

實現(xiàn)微電網(wǎng)無人值守,實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監(jiān)控。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(6)優(yōu)化控制

通過分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對負荷進行功率預測,并結(jié)合分布式電源出力與儲能狀態(tài),實現(xiàn)經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度,以降低尖峰或者高峰時刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(7)收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(8)能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發(fā)電效率、轉(zhuǎn)化效率,用于評估設備性能與狀態(tài)。

分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

(9)策略配置

微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎參數(shù)、運行策略及統(tǒng)計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。分布式光伏與儲能協(xié)調(diào)控制策略的應用分析

5硬件及其配套產(chǎn)品

序號

設備

型號

圖片

說明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

內(nèi)部設備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務器、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)至服務器及協(xié)同控制裝置

策略控制:計劃曲線、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)控主機提供后備電源

4

打印機

HP108AA4

用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復限,系統(tǒng)事故,設備故障,保護運行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

播放報警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡交換機

D-LINKDES-1016A16

提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題

7

GPS時鐘

ATS1200GB

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

8

交流計量電表

AMC96L-E4/KC

電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復費率電能計量、

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

9

直流計量電表

PZ96L-DE

可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。可帶RS485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500

實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

防孤島保護裝置,當外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接

12

箱變測控裝置

AM6-PWC

置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控,通訊一體化裝置,具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置

13

通信管理機

ANet-2E851

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數(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、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺據(jù):

14

串口服務器

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)的開關(guān),調(diào)溫,及斷電(二次開關(guān)實現(xiàn))

2)上傳配電柜各個空開信號

3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等

4)接入電表、BSMU等設備

15

遙信模塊

ARTU-K16

1)反饋各個設備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務器:

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

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

4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)

6結(jié)束語

光儲協(xié)調(diào)控制策略的應用,充分利用儲能與新能源的互補特性,提升新能源消納能力,提升儲能提供電網(wǎng)輔助服務的動態(tài)性能,降低電網(wǎng)運行成本,助力分布式新能源全額消納。基于分布式光伏的預測結(jié)果,采用儲能電站進行補償實際出力與預測之間的差額,將差額保障在調(diào)度運行可接納的范圍之內(nèi),降低電網(wǎng)運行備用成本。通過儲能濾除新能源發(fā)電波動功率,減小新能源對電網(wǎng)的影響。



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