可再生能源发电厂快速频率响应的制作方法

本公开涉及一种控制可再生能源发电厂的方法。本发明的各方面涉及发电厂控制器和可再生能源发电厂。

背景技术：

1、电力网络监管机构和运营商希望联网发电厂遵守"电网规范"，并为电力网络提供辅助服务。

2、例如，国家或国际电力网络具有标称频率，也称为公用频率或主频率，通常为50赫兹或60赫兹。当电力网络的频率偏离标称频率附近的正常运行范围时，一些运营商会要求发电厂为电力网络提供支持。这种频率变化是不被期望的，因为被供应电力的设备被配置为在特定频率下以相对较小地容差运行。因此，当频率偏离标称频率时，即使偏离不到1赫兹，迅速纠正偏差(通常最多在偏差发生后的几秒钟内纠正)也是重要的。

3、已针对可再生能源发电厂开发了一系列控制策略，用于抵消电力网络的频率偏差。然而，减少纠正频率偏差所需的时间和提供快速频率响应仍然是一个目标。

4、本发明正是在这一背景下设计的。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种控制连接到电力网络的可再生能源发电厂的方法。该可再生能源发电厂包括：一个或多个可再生能源发电机，所述一个或多个可再生能源发电机具有用于向电力网络供应额外有功功率的有功功率储备；具有有功功率存储的能量存储系统。该方法包括，响应于检测到电力网络上的频率事件：基于频率事件确定可再生能源发电厂的有功功率请求；以及实施功率序列，以管理能量存储系统和一个或多个可再生能源发电机的额外有功功率贡献，从而满足有功功率请求。该功率序列包括：响应于检测到频率事件，启动第一功率阶段，其中，在第一功率阶段期间，通过以下方式控制能量存储系统的有功功率贡献：确定有功功率请求与一个或多个可再生能源发电机的有功功率输出之间的初始功率不足(短缺)；基于初始功率不足确定能量存储系统的第一有功功率设定点，将第一有功功率设定点调度(分派)给能量存储系统，以使能量存储系统增加从有功功率存储到电力网络的有功功率输出；以及检测能量存储系统的有功功率输出何时等于第一有功功率设定点；以及一旦能量存储系统的有功功率输出等于第一有功功率设定点，则启动第二功率阶段，其中，在第二功率阶段期间，通过以下方式控制能量存储系统的有功功率贡献：确定有功功率请求和一个或多个可再生能源发电机的有功功率输出之间的后续功率不足；以及基于后续功率不足确定和调度能量存储系统的第二有功功率设定点。

2、频率事件可以包括欠频事件。在欠频事件期间，电力网络的频率水平降低到网络的标称频率以下。

3、通过这种方式，功率序列的第一阶段被配置为快速增加或提升能量存储系统的有功功率输出，从而充分利用动态有功功率存储对频率偏差提供快速频率响应。功率序列的第二阶段被配置为继续满足有功功率请求，同时通过最大限度地减少能量存储系统的有功功率贡献，最大限度地节省有功功率存储中的能量储备。

4、第一功率阶段或第二功率阶段可进一步包括：基于有功功率请求确定一个或多个可再生能源发电机的第三有功功率设定点，以及将第三有功功率设定点调度给一个或多个可再生能源发电机，以使一个或多个可再生能源发电机使用有功功率储备增加对电力网络的有功功率输出。例如，第三有功功率设定点可以与有功功率请求相对应。通过这种方式，可再生能源发电机的有功功率输出会增加，以最大限度地提高可再生能源发电机对有功功率请求的贡献，从而使能量存储系统的有功功率输出在第二功率阶段最小化。

5、例如，如果初始功率不足大于第一有功功率设定点，或者如果初始功率不足大于能量存储系统的功率限制，则可以在第一功率阶段期间确定第三有功功率设定点并将其调度给一个或多个可再生能源发电机。替代地，如果初始功率不足小于或等于第一有功功率设定点或能量存储系统的功率限制，则可以在第二功率阶段期间确定第三有功功率设定点，并将其调度给一个或多个可再生能源发电机。

6、将第三有功功率设定点调度给一个或多个可再生能源发电机，可以使得(即控制)一个或多个可再生能源发电机以第一升降速率提升有功功率储备的有功功率输出。将第一有功功率设定点调度给能量存储系统可以使得(即控制)能量存储系统以比第一升降速率更大的升降速率提升能量存储的有功功率输出。

7、例如，将第一有功功率设定点调度给能量存储系统，可以使得(即控制)能量存储系统以能量存储系统的最大升降速率提升能量存储的有功功率输出。通过这种方式，能量存储系统的有功功率输出可以响应于频率偏差尽可能快地增加。

8、例如，如果一个或多个可再生能源发电机的有功功率储备大于或等于确定的后续功率不足，则将第二有功功率设定点调度给能量存储系统可以使得(即控制)能量存储系统在第二功率阶段以第二升降速率降低能量存储的有功功率输出。可选地，第二升降速率的大小可以与第一升降速率相等。

9、例如，将第三有功功率设定点调度给一个或多个可再生能源发电机，可以使得(即控制)一个或多个可再生能源发电机在第二功率阶段最大化有功功率储备的有功功率贡献。

10、可选地，功率序列可以被实施为对频率事件提供快速频率响应。例如，有功功率请求可以对应于可再生能源发电厂为提供快速频率响应而向电力网络提供的有功功率量。

11、可选地，能量存储系统可以是电池能量存储系统。

12、可选地，可再生能源发电厂可以是混合发电厂。

13、可选地，一个或多个可再生能源发电机包括一个或多个：风力涡轮发电机和/或光伏发电机。

14、第二有功功率设定点可以在第二功率阶段期间连续或定期重新确定。例如，第二有功功率设定点可以根据上述步骤连续或定期重新确定，其中功率不足可以在每次迭代时重新确定。

15、根据本发明的另一个方面，提供了一种发电厂控制器，该发电厂控制器被配置用于执行本发明前一个方面所描述的方法。

16、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当指令被计算机执行时，使得计算机执行本发明前一方面所描述的方法。

17、在本申请的范围内，明确的意图是在前述段落、权利要求书和/或以下描述及附图中所列举的各方面、实施例、示例和替代方案，特别是其各个特征，可以独立使用或以任意组合使用。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不相容。申请人保留修改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以使其从属于任何其他权利要求和/或包含任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管原始并未以这种方式提出权利要求。

技术特征：

1.一种控制连接到电力网络(26)的可再生能源发电厂(12)的方法(100)，所述可再生能源发电厂(12)包括：一个或多个可再生能源发电机(22)，所述一个或多个可再生能源发电机(22)具有用于向所述电力网络(26)供应额外有功功率的有功功率储备；以及具有有功功率存储的能量存储系统(18)，所述方法(100)包括：响应于检测到所述电力网络(26)上的频率事件：

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述第一功率阶段或所述第二功率阶段还包括：

3.根据权利要求2所述的方法(100)，其中：

4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法(100)，其中，将所述第三有功功率设定点调度给所述一个或多个可再生能源发电机(22)会使所述一个或多个可再生能源发电机(22)以第一升降速率提升所述有功功率储备的有功功率输出。

5.根据权利要求4所述的方法(100)，其中，将所述第一有功功率设定点调度给所述能量存储系统(18)会使所述能量存储系统(18)以比所述第一升降速率更大的升降速率提升所述能量存储的有功功率输出。

6.根据权利要求5所述的方法(100)，其中，将所述第一有功功率设定点调度给所述能量存储系统(18)会使所述能量存储系统(18)以所述能量存储系统(18)的最大升降速率提升所述能量存储的有功功率输出。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法(100)，其中，如果所述一个或多个可再生能源发电机(22)的有功功率储备大于或等于确定的后续功率不足，则在所述第二功率阶段期间将所述第二有功功率设定点调度给所述能量存储系统(18)会使所述能量存储系统(18)以第二升降速率降低所述能量存储的有功功率输出。

8.根据权利要求7所述的方法(100)，当其从属于权利要求4时，其中，所述第二升降速率与所述第一升降速率的大小相等。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法(100)，其中，在所述第二功率阶段期间，将所述第三有功功率设定点调度给所述一个或多个可再生能源发电机(22)会使所述一个或多个可再生能源发电机(22)最大化所述有功功率储备的有功功率贡献。

10.根据任一项前述权利要求所述的方法(100)，其中，所述功率序列被实施为对所述频率事件提供快速频率响应，并且其中，所述有功功率请求与所述可再生能源发电厂(12)为提供所述快速频率响应而向所述电力网络(26)提供的有功功率量相对应。

11.根据任一项前述权利要求所述的方法(100)，其中，所述能量存储系统(18)是电池能量存储系统。

12.根据任一项前述权利要求所述的方法(100)，其中，所述可再生能源发电厂(12)是混合动力发电厂。

13.根据权利要求12所述的方法(100)，其中，所述一个或多个可再生能源发电机(22)包括一个或多个：风力涡轮发电机和/或光伏发电机。

14.根据任一项前述权利要求所述的方法(100)，其中，在所述第二功率阶段期间，连续或定期重新确定所述第二有功功率设定点。

15.一种发电厂控制器(34)，所述发电厂控制器(34)被配置用于执行权利要求1至14中任一项所述的方法(100)。

技术总结本发明的各方面涉及一种控制连接到电力网络的可再生能源发电厂的方法，该可再生能源发电厂包括：一个或多个可再生能源发电机，该一个或多个可再生能源发电机具有用于向电力网络供应额外有功功率的有功功率储备；以及具有有功功率存储的能量存储系统。该方法包括，响应于检测到电力网络上的频率事件：基于频率事件确定可再生能源发电厂的有功功率请求；以及实施功率序列，以管理能量存储系统和一个或多个可再生能源发电机的额外有功功率贡献，以满足有功功率请求。该功率序列包括：响应于检测到频率事件，启动第一功率阶段，其中，在第一功率阶段期间，通过以下方式控制能量存储系统的有功功率贡献：确定有功功率请求与一个或多个可再生能源发电机的有功功率输出之间的初始功率不足；基于初始功率不足确定能量存储系统的第一有功功率设定点，将第一有功功率设定点调度给能量存储系统，以使能量存储系统增加从有功功率存储到电力网络的有功功率输出；以及检测能量存储系统的有功功率输出何时等于第一有功功率设定点；以及一旦能量存储系统的有功功率输出等于第一有功功率设定点，则启动第二功率阶段，其中，在第二功率阶段期间，通过以下方式控制能量存储系统的有功功率贡献：确定有功功率请求和一个或多个可再生能源发电机的有功功率输出之间的后续功率不足；以及基于后续功率不足确定和调度能量存储系统的第二有功功率设定点。技术研发人员：R·M·特谢拉戈梅斯,I·巴雷拉受保护的技术使用者：维斯塔斯风力系统集团公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29