本實用新型涉及“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著全球能源、環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，風(fēng)能、太陽能等分布式可再生能源因其資源豐富、污染小等優(yōu)點而備受關(guān)注；但是，由于風(fēng)能和太陽能具有容量小、間歇性和隨機性等特點，仍存在著位置分散、難以實現(xiàn)大規(guī)模儲能、發(fā)電隨機性大和穩(wěn)定性低等諸多瓶頸問題，在一定程度上也限制了其上網(wǎng)運行能力。而大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源則是保障我國能源安全戰(zhàn)略、加快生態(tài)文明建設(shè)的必然要求，也是促進(jìn)我國能源消費革命變革的必然選擇。構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)不但是一種集能源生產(chǎn)、消費以及政策體制的重要變革手段，而且還會對人類社會生活方式產(chǎn)生一次根本性革命。

建立可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制的虛擬電廠(virtual power plant,VPP)是實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的重要手段，其本質(zhì)是把分散在四處、與不同層級的電網(wǎng)相連的新能源電站和儲能等設(shè)備集合起來進(jìn)行集中控制調(diào)度并完成市場運營。目前，我國由于能源體制中發(fā)電、輸配電、用電三方的相對獨立，國內(nèi)尚未形成相關(guān)成熟的VPP成套解決技術(shù)，VPP基本處于前期研究階段。

其中，儲能配比大規(guī)模風(fēng)電構(gòu)建的虛擬電廠，常在功率平滑、發(fā)電質(zhì)量提高、頻率影響方面進(jìn)行有功功率輸出支撐。但是，風(fēng)電機組無功控制能力跟隨發(fā)電機定子側(cè)有功功率的不同而不同，且有功功率越大，機組可調(diào)節(jié)的無功功率范圍越??；亦即不具備動態(tài)無功補償能力，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較大時，風(fēng)電機組有功出力值增大，造成風(fēng)電機組對外可調(diào)節(jié)的無功范圍變小，從而減小了風(fēng)電機組對風(fēng)電場接入系統(tǒng)控制點電壓的調(diào)節(jié)能力，這將進(jìn)一步加劇風(fēng)電場接入系統(tǒng)電壓的不穩(wěn)定性。

此外，在集中式風(fēng)電場配比儲能，由于儲能成本等因素其儲能配置比例不會太大，儲能削峰填谷、調(diào)頻、減少旋轉(zhuǎn)備用的作用微乎其微。

因此，如何將上述問題加以解決，而研究出一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)，即為本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究方向所在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的是提供一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)，通過虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心對儲能系統(tǒng)的充放電進(jìn)行協(xié)調(diào)控制來實現(xiàn)對風(fēng)電集群有功功率的穩(wěn)定輸出進(jìn)而增大風(fēng)電機組集群的無功電壓調(diào)節(jié)范圍，從而提高風(fēng)電集群的電壓穩(wěn)定性。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)，包括：連接于區(qū)域電網(wǎng)中的多個風(fēng)儲單元，所述區(qū)域電網(wǎng)由虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心根據(jù)所接受的大電網(wǎng)的電網(wǎng)調(diào)度命令進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和調(diào)度，其中，每個風(fēng)儲單元包括：風(fēng)電機組、接口單元、儲能系統(tǒng)及負(fù)載，所述風(fēng)電機組、所述儲能系統(tǒng)及所述負(fù)載通過所述接口單元通過升壓變后接入公共連接點，所述多個風(fēng)儲單元形成風(fēng)儲集群，所述風(fēng)儲集群匯流升壓后輸送至不同用戶負(fù)荷終端，并由虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制與調(diào)度。

較佳的實施方式中，還包括智能計量系統(tǒng)，與所述多個風(fēng)儲單元及所述虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心相連，用于采集多個風(fēng)儲單元的參數(shù)并監(jiān)控狀態(tài)。

較佳的實施方式中，還包括智慧能量管理系統(tǒng)，與所述多個風(fēng)儲單元及所述虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心相連，接收所述虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心的指令并對所述多個風(fēng)儲單元的風(fēng)電機組的機端潮流、負(fù)載和儲能系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

較佳的實施方式中，所述風(fēng)電機組為雙饋異步風(fēng)電機組、永磁直驅(qū)風(fēng)電機組以及雙饋-直驅(qū)混合風(fēng)電機組中的一種或任意組合。

較佳的實施方式中，所述儲能系統(tǒng)為全釩液流電池、鉛酸電池、鉛炭電池、鋰離子電池、鋅溴液流電池、鈉硫電池、儲氫-燃料電池、超級電容器、超導(dǎo)儲能系統(tǒng)、壓縮空氣儲能、飛輪儲能中的一種或任意組合。

較佳的實施方式中，所述區(qū)域電網(wǎng)為35kV電網(wǎng)。

較佳的實施方式中，所述負(fù)載為可控負(fù)載。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1)本實用新型所構(gòu)建的基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠與在集中式風(fēng)電場配置儲能相比具有更強的并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定能力；

2)本實用新型所提供的技術(shù)方案在穩(wěn)壓的同時還可以大幅削減無功補償設(shè)備的容量，甚至通過虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心的合理控制與調(diào)度僅依靠風(fēng)電機組的無功出力和儲能系統(tǒng)靈活的四象限無功有功交換輔助無需無功補償設(shè)備即可實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性要求；

3)與集中式風(fēng)儲電場相比本實用新型所構(gòu)建的基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠中各風(fēng)儲單元之間存在著出力互補效應(yīng)，在一定程度上提高了滲透率，使儲能的削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓、減少旋轉(zhuǎn)備用的功能更加突出，進(jìn)而有效彌補了風(fēng)電的間歇性和波動性，使得風(fēng)電出力更加穩(wěn)定可控。

附圖說明

圖1為本實用新型一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型的提高風(fēng)儲虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的方案設(shè)計圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，為本實用新型的一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本實用新型的一種提高基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠電壓穩(wěn)定性的系統(tǒng)包括：連接于區(qū)域電網(wǎng)中的多個風(fēng)儲單元，區(qū)域電網(wǎng)由虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心根據(jù)所接受的大電網(wǎng)的電網(wǎng)調(diào)度命令進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和調(diào)度，其中，每個風(fēng)儲單元包括：風(fēng)電機組、接口單元、儲能系統(tǒng)及負(fù)載，風(fēng)電機組、儲能系統(tǒng)及負(fù)載通過接口單元通過升壓變后接入公共連接點(PCC)，多個風(fēng)儲單元形成風(fēng)儲集群，所述風(fēng)儲集群匯流升壓后輸送至不同用戶負(fù)荷終端，并由虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制與調(diào)度。

本實用新型還包括智能計量系統(tǒng)及智慧能量管理系統(tǒng)，其中：智能計量系統(tǒng)與多個風(fēng)儲單元及虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心相連，用于采集多個風(fēng)儲單元的參數(shù)并監(jiān)控狀態(tài)。智慧能量管理系統(tǒng)，與所述多個風(fēng)儲單元及虛擬電廠的所述協(xié)調(diào)控制中心相連，接收所述虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心的指令并對所述多個風(fēng)儲單元的風(fēng)電機組的機端潮流、負(fù)載和儲能系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。其中：上述的風(fēng)電機組為雙饋異步風(fēng)電機組、永磁直驅(qū)風(fēng)電機組以及雙饋-直驅(qū)混合風(fēng)電機組中的一種或任意組合；所述儲能系統(tǒng)為全釩液流電池、鉛酸電池、鉛炭電池、鋰離子電池、鋅溴液流電池、鈉硫電池、儲氫-燃料電池、超級電容器、超導(dǎo)儲能系統(tǒng)、壓縮空氣儲能、飛輪儲能中的一種或任意組合；區(qū)域電網(wǎng)為35kV電網(wǎng)，負(fù)載為可控負(fù)載。

本實用新型的具體的結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系及工作方式為：將雙饋異步風(fēng)電機組、全釩液流電池儲能系統(tǒng)、負(fù)載通過接口單元匯流接入10kV變電站，再經(jīng)10kV/35kV升壓變后接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)的公共連接點，在區(qū)域電網(wǎng)中共有N個該種模式的風(fēng)儲單元，共同形成風(fēng)儲集群，風(fēng)儲集群匯流升壓至35kV后輸送至不同用戶負(fù)荷終端從而形成虛擬電廠，虛擬電廠升壓至220kV并入大電網(wǎng)。大電網(wǎng)將系統(tǒng)調(diào)度的指令發(fā)送給虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心，虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心接收智能計量系統(tǒng)采集的各個風(fēng)儲集群單元的運行參數(shù)并對這些參數(shù)信息進(jìn)行優(yōu)化組合及處理后給智慧能量管理系統(tǒng)發(fā)送指令，智慧能量管理系統(tǒng)則對各個集群單元的機端潮流、負(fù)載和儲能系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

其中提高電壓穩(wěn)定性的方案如圖2所示：

實時監(jiān)測并網(wǎng)點電壓是否存在故障性波動，出現(xiàn)故障性波動時直接閉鎖虛擬電廠內(nèi)的無功控制器；非故障性波動則可劃分為下述兩種狀態(tài)：

1)當(dāng)并網(wǎng)點電壓上升時，表明區(qū)域電網(wǎng)處于用電低谷期，此時虛擬電廠的智慧能量管理系統(tǒng)下發(fā)指令，使全釩液流電池儲能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，一方面吸收風(fēng)電集群產(chǎn)生的盈余的有功功率，另一方面及時吸收區(qū)域電網(wǎng)過剩的無功功率，以增強系統(tǒng)電壓的安全穩(wěn)定裕度并避免雙饋風(fēng)電機組的大規(guī)模脫網(wǎng)運行；

2)當(dāng)并網(wǎng)點電壓下降時，表明區(qū)域電網(wǎng)處于用電高峰期，此時虛擬電廠的智慧能量管理系統(tǒng)下發(fā)指令，使全釩液流電池儲能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，以減小雙饋風(fēng)電機組有功功率出力負(fù)擔(dān)，增大風(fēng)電機組無功電壓可調(diào)節(jié)范圍并向電網(wǎng)連續(xù)、穩(wěn)定地提供一定的無功以提高電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。

綜上所述，本實用新型的優(yōu)點在于：

1)本實用新型所構(gòu)建的基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠與在集中式風(fēng)電場配置儲能相比具有更強的并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定能力；

2)本實用新型所提供的技術(shù)方案在穩(wěn)壓的同時還可以大幅削減無功補償設(shè)備的容量，甚至通過虛擬電廠協(xié)調(diào)控制中心的合理控制與調(diào)度僅依靠風(fēng)電機組的無功出力和儲能系統(tǒng)靈活的四象限無功有功交換輔助無需無功補償設(shè)備即可實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性要求；

3)與集中式風(fēng)儲電場相比，本實用新型所構(gòu)建的基于風(fēng)儲集群的虛擬電廠中各風(fēng)儲單元之間存在著出力互補效應(yīng)，在一定程度上提高了滲透率，使儲能的削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓、減少旋轉(zhuǎn)備用的功能更加突出，進(jìn)而有效彌補了風(fēng)電的間歇性和波動性，使得風(fēng)電出力更加穩(wěn)定可控。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。