风储合成能量监控系统研究.pdf

第４３卷第１４期２０１５年７月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｏ１．４３Ｎｏ．１４Ｊｕ１．１６．２０１５风储合成能量监控系统研究宋勇辉，陈江（新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐８３００４７）摘要：为了适应风电场输出电能的随机性与间歇性，基于储能装置设计了风储合成监控系统。该监控系统通过检测风电出力与储能系统荷电状态，并采用ＯＰＣ技术实现与上位机的通讯，实现储能出力和风电出力的协调控制。同时，监控系统设计了风电出力预测功能与实际出力之间的比较功能，对监控系统的准确性进行了一个自我评价。实验结果表明，利用储能装置设计出的风储合成监控系统来抑制风电随机波动，可调整风电的出力波形，使这种“”可再生的清洁能源达到了可控、可调状态。关键词：监控：储能装置：波动；电能质量ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍＳＯＮＧＹｏｎｇｈｕｉ，ＣＨＥＮＪｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｎｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００４７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｄａｐｔｔｏｔｈｅｒａｎｄｏｍａｎｄｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｓｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ，ｗｉｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｓｓｔｏｒａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｎｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒｂｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｗｉｎｄｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔａｎｄｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｕｓｉｎｇｔｈｅＯＰＣｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｕｐｐｅｒｍａｃｈｉｎｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔａｎｄｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｔｕａｌｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｓｅｌｆａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈａｔｓｙｎｔｈｅｔｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｃａｎｓｕｐｐｒｅｓｓｗｉｎｄｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｖｏｌａｔｉｌｉｔｙａｎｄａｄｊｕｓｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｆｏｒｍａｎｄｍａｋｅｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｒｅｎｅｗａｂｌｅｃｌｅａｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅａｎｄａｄｊｕｓｔａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅ；ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ中图分类号：ＴＭ７７文献标识码：Ａ——文章编号：１６７４３４１５（２０１５）１４－０１０６０７０引言在风电场发电时，由于风能的随机性与间歇性，使得风力发电直接并网会对电网造成较大冲击，这样既影响电网电能质量，又影响电力系统的安全性【ｌ之】。储能系统（ＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍ）具有动态吸收和释放能量的特点，科学合理地在风电场配置一定容量的储能系统能有效弥补风电输出电能的波动特性，从而改善风电输出功率的可控性与稳定性。风电场与储能系统联合运行过程中，风力大小、储能系统功率的运行状态等，都需要实时监控。通过信息检测，有效的控制并网电流及预防设备故障。所以建立风储合成能量监控系统就成为新能源发电领域中的一个研究重点。目前，风电储能监控系统的研究还在试验阶段，文献［３］描述了监控系统搭建的必要性，但是，并未给出系统模型。文献［４］介绍了风光储发电监控系统的功能和组成，但是，并未对系统具体模块进行描述也未对风力电能进行预测。本文描述了凤储合成能量监控系统的构建并对系统模块进行了描述，并给出风电出力预测结果。该系统建成后，还可以改善电能质量及优化系统运行经济性ｐ。。Ｊ。１系统功能设计１．１系统结构如图１所示，风储合成能量监控系统包括风电场、储能系统、并网控制系统、风电功率预测模块、以及相应模块的后台计算等。其中风电场是将流动的风能转化成二次电能并将其送入电网；储能系统宋勇辉，等风储合成能量监控系统研究≥丑，－ｖ＼ｊ｛｛】ｊ斛时间／ｓ图１３风电、储能与风电储能出力曲线Ｆｉｇ．１３Ｃｕｒｖｅｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｌ５１．０Ｏ一０．５：／—／／／一ｕ：：：＼：、风电＋储能４结束语风储合成监控系统基于智能电网调度技术支０持系统平台，面向应用业务设计，实现了风储合成系统的监视与协调控制。通过储能系统与风电系统的协调，既充分利用了新能源，又降低了新能源对电网的冲击和影响，同时又提高了电力系统运行的稳定性，这对促进国家电网发展和电力调度控制的智能化建设具有深远的意义。参考文献［１］李剑楠，乔颖，鲁宗相，等．大规模风电多尺度出力波０２００４００６００８００时间／ｓ图１４系统接入风电与储能时频率偏差曲线Ｆｉｇ．１４Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｖｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｗｉｎｄｐｏｗｅｒａｎｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ图１５系统接入风电时的电压曲线Ｆｉｇ．１５Ｖｏｌｔａｇｅｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｗｉｎｄｐｏｗｅｒ——■———■——■——■—叭厂］—■■１墨．掌１．０００縻；姿藁ｉ：——■■０９９５＿一＿＿＿一。＿＿＿：＿？｛—■■０ｌ９９ｏ＿＿＿＿＿＿动性的统计建模研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，—４０（１９）：７１３．ＬＩＪｉａｎｎａｎ，ＱＩＡＯＹｉｎｇ，ＬＵＺｏｎｇｘｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｗｉｎｄｆａｒｍｓｏｕｔｐｕｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｉｎｓｐｅｃｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｓｃａｌｅｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１９）：７－１３．［２］余民，杨曼宸，蒋传文．风电并网后电力系统可靠性评估和备用优化研究【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，４０（１２）：１００－１０４．ＹＵＭｉｎ，ＹＡＮＧＭｉｎｃｈｅｎ，ＪＩＡＮＧＣｈｕａｎｗｅｎ，ｅｔａ１．ＳｔｕｄｙｏｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｒｅｌｉａｂｉｌｉＶｙａｎｄｒｅｓｅｒｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｗｉｎｄｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１２）：１００－１０４．［３］张龙音．风储系统能量监控系统研究综述［Ｊ］．电子世—界，２０１４（１）：４６２４６３．［４］於益军，雷为民，单茂华，等．风光储联合发电监控系统功能设计与应用［Ｊ】．电力系统自动化，２０１２，３６（２０）：３２．３８．ＹＵＹＵｕｎ，ＬＥＩＷｅｉｍｉｎ，ＳＨＡＮＭａｏｈｕａ，ｅｔａ１．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒ—ｗｉｎｄ－ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｂａｔｔｅｒｙｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１２，３６（２０）：３２－３８．［５］袁小明，程时杰，文劲宇．储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析［Ｊ】．电力系统自动化，２０１３，３７（１）：１４・１８．ＹＵＡＮＸｉａｏｍｉｎｇ，ＣＨＥＮＧＳｈｉｊｉｅ，ＷＥＮＪｉｎｙｕ．Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｇｒｉｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ—ｏｆｌａｒｇｅｓｃａｌｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ—ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１３，３７（１）：１４１８，－１１２－电力系统保护与控制［６］刘世林，文劲宇，孙海顺，等．风电并网中的储能技术研究进展［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１３，４１（２３）：１４６１５３．ＬＩＵＳｈｉｌｉｎ，ＷＥＮＪｉｎｙｕ，ＳＵＮＨａｉｓｈｕｎ，ｅｔａ１．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎ［９］ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｗｉｎｄｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｏｔｈｅｇｒｉｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１３，４１（２３）：１４６－１５３．［７］胡国伟，别朝红，王锡凡．考虑运行可靠性的含风电电力系统优化调度［Ｊ］．电工技术学报，２０１３，２８（５）：５８．６５．ＨＵＧｕｏｗｅｉ，ＢＩＥＺｈａｏｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＸｉｆａｎ．Ｏｐｔｉｍａｌｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｗｉｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ】．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ—Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１３，２８（５）：５８６５．［８］乔颖，鲁宗相，徐飞．风电场集成监控平台的研究【Ｊ］．—电力系统保护与控制，２０１１，３９（６）：１１７１２３．ＱＩＡＯＹｉｎｇ，ＬＵＺｏｎｇｘｉａｎｇ，ＸＵＦｅｉ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ＆ｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｔｆｏｒｍｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，—３９（６）：１１７１２３．杨珍．ＯＰＣ技术研究现状及应用分析［Ｊ］．上海工程技术大学学报，２００８，２２（１）：７４．７８．［１Ｏ］王鲲，袁中凡．ＯＰＣ接口技术在工业自动化中的应用［Ｊ］．中国测试技术，２００５，３６（６）：９５．９９．［１１］ＨＵＡＮＧＪｉａｐｅｎｇ．ＯＰＣ接口技术在企业综合自动化中的应用［ＥＢ／ＯＬ］．收稿日期：２０１５－０２－０９；—修回日期：２０１５－０５１３作者简介；宋勇辉（１９９３－），男，学士，研究方向为电力系统继电保—护；Ｅｍａｉｌ：ｓｏｎｇｙｕｍｏ＠１２６．ｃｏｍ陈江（１９５８一），男，副教授，高级试验师，主要从事电力系统继电保护方面的研究。（编辑张爱琴）