CN105515012A - 一种储能参与电力系统电压控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种储能参与电力系统电压控制方法及装置，包括：监测储能电站控制点的电压，当控制点的电压偏差绝对值超过阈值时，按如下方式控制电压，直至控制点的电压偏差绝对值小于阈值：根据电压偏差情况确定总的无功调节需求；根据动态无功调节裕度，确定总的无功正向和负向调节裕度；根据总的无功正向和负向调节裕度，修正总的无功调节需求；根据修正的总的无功调节需求，确定总的无功指令值；将总的无功指令值按等功率因数分配给各储能电池，修改各储能电池的无功出力；通过改变各储能电池的无功出力改变控制点的电压。采用本发明方法可以使储能电站对电力系统电压进行调节，且在控制电力系统电压时不影响储能电站的有功输出。

Description

一种储能参与电力系统电压控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统电压控制技术领域，特别涉及一种储能参与电力系统电压控制方法及装置。

背景技术

随着电化学储能技术突飞猛进的发展，规模化储能技术得到了广泛应用，贯穿于电力系统的发、输、供、配、用各个环节。通常储能电站通过电力电子换流器与电力系统相连，储能电站工作在单位功率因数有功功率控制模式，主要发挥其有功调节能力，通过跟踪计划、平滑处理等控制策略优化电力系统有功特性。一般的储能电站不参与对电力系统电压的控制，当储能电站参与对电力系统电压的控制时，会影响储能电站的有功输出。

发明内容

本发明实施例提供了一种储能参与电力系统电压控制方法，使得储能电站可以对电力系统电压进行调节，且对电力系统电压进行控制时不会影响储能电站的有功输出。该储能参与电力系统电压控制方法包括：

对储能电站控制点的电压进行实时监测，当储能电站控制点的电压偏差绝对值大于等于电压偏差阈值时，按照如下方式对储能电站控制点的电压进行控制，直至储能电站控制点的电压偏差绝对值小于电压偏差阈值：

根据储能电站控制点的电压偏差情况，确定储能电站总的无功调节需求；

根据储能电站中每个储能电池的动态无功调节裕度，确定储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度；

根据所述储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正；

根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值；

将储能电站总的无功指令值按照等功率因数分配原则分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力；通过改变每个储能电池的无功出力，改变储能电站控制点的电压；

其中，所述储能电站控制点的电压偏差绝对值为储能电站控制点的实时电压与储能电站控制点的控制目标电压的差值绝对值。

在一个实施例中，所述储能电站总的无功调节需求按照如下公式确定：

ΔQ_{BESS_ref}＝-k(V-V_ref)；

其中，ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

k为储能电站控制点的无功与电压的灵敏度；

V为储能电站控制点的实时电压；

V_ref为储能电站控制点的控制目标电压。

在一个实施例中，所述储能电站中的每个储能电池的动态无功调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_i}^{\lim it}=\sqrt{S_i^2-P_{BESS\_i}^2};$

其中，为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

S_i为第i个储能电池的额定视在功率；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力。

在一个实施例中，所述储能电站总的无功正向调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_\lim }^{+}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}-Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功正向调节裕度；

n为储能电站中储能电池的个数；

为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

所述储能电站总的无功负向调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_\lim }^{-}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}+Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功负向调节裕度。

在一个实施例中，按照如下公式对所述储能电站总的无功调节需求进行修正：

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\min ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},Q_{BESS\_\lim }^{+})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}>0\\ \max ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},-Q_{BESS\_\lim }^{-})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}<0\end{array}\right.;$

其中，ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求；

ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

为储能电站总的无功正向调节裕度；

为储能电站总的无功负向调节裕度；

max()为取大值运算；

min()为取小值运算。

在一个实施例中，所述储能电站总的无功指令值按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_ref}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{Q}_{BESS\_i}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;};$

其中，Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值；

n为储能电站中储能电池的个数；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求。

在一个实施例中，所述功率因数按照如下公式确定：

其中，为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

在一个实施例中，按照如下公式确定分配给每个储能电池的无功出力值：

其中，Q_{BESS_ref_i}为分配给第i个储能电池的无功出力值；

为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

本发明实施例还提供了一种储能参与电力系统电压控制装置，使得储能电站可以对电力系统电压进行调节，且对电力系统电压进行控制时不会影响储能电站的有功输出。该储能参与电力系统电压控制装置包括：

监测控制模块，用于对储能电站控制点的电压进行实时监测，当储能电站控制点的电压偏差绝对值大于等于电压偏差阈值时，按照如下方式对储能电站控制点的电压进行控制，直至储能电站控制点的电压偏差绝对值小于电压偏差阈值：

无功调节需求确定模块，用于根据储能电站控制点的电压偏差情况，确定储能电站总的无功调节需求；

正/负调节裕度确定模块，用于根据储能电站中每个储能电池的动态无功调节裕度，确定储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度；

修正模块，用于根据所述储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正；

无功指令值确定模块，用于根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值；

分配模块，用于将储能电站总的无功指令值按照等功率因数分配原则分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力；通过改变每个储能电池的无功出力，改变储能电站控制点的电压；

其中，所述储能电站控制点的电压偏差绝对值为储能电站控制点的实时电压与储能电站控制点的控制目标电压的差值绝对值。

在一个实施例中，所述无功调节需求确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功调节需求：

ΔQ_{BESS_ref}＝-k(V-V_ref)；

其中，ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

k为储能电站控制点的无功与电压的灵敏度；

V为储能电站控制点的实时电压；

V_ref为储能电站控制点的控制目标电压。

在一个实施例中，所述储能电站中的每个储能电池的动态无功调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_i}^{\lim it}=\sqrt{S_i^2-P_{BESS\_i}^2};$

其中，为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

S_i为第i个储能电池的额定视在功率；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力。

在一个实施例中，所述正/负调节裕度确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功正向调节裕度：

$Q_{BESS\_\lim }^{+}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}-Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功正向调节裕度；

n为储能电站中储能电池的个数；

为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

所述正/负调节裕度确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功负向调节裕度：

$Q_{BESS\_\lim }^{-}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}+Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功负向调节裕度。

在一个实施例中，所述修正模块按照如下公式对所述储能电站总的无功调节需求进行修正：

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\min ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},Q_{BESS\_\lim }^{+})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}>0\\ \max ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},-Q_{BESS\_\lim }^{-})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}<0\end{array}\right.;$

其中，ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求；

ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

为储能电站总的无功正向调节裕度；

为储能电站总的无功负向调节裕度；

max()为取大值运算；

min()为取小值运算。

在一个实施例中，所述无功指令值确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功指令值：

$Q_{BESS\_ref}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{Q}_{BESS\_i}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;};$

其中，Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值；

n为储能电站中储能电池的个数；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求。

在一个实施例中，所述分配模块按照如下公式确定功率因数：

其中，为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

在一个实施例中，所述修改模块按照如下公式确定分配给每个储能电池的无功出力值：

其中，Q_{BESS_ref_i}为分配给第i个储能电池的无功出力值；

为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

本发明实施例中提出的储能参与电力系统电压控制方法，通过监测储能电站控制点的电压，来判断电力系统电压是否发生变化，然后在电力系统电压有变化时，通过改变储能电站中的每个储能电池的无功出力，来控制电力系统电压，使其恢复至正常范围，这样使得储能电站可以对电力系统电压进行调节；由于只是改变储能电站中的每个储能电池的无功出力，因此不会影响储能电站的有功输出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种储能参与电力系统电压控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种含储能电站仿真系统图；

图3是本发明实施例提供的一种电压偏差值随时间变化示意图；

图4是本发明实施例提供的一种无功需求值随时间变化示意图；

图5是本发明实施例提供的一种修正前的无功需求值随时间变化示意图；

图6是本发明实施例提供的一种修正后的无功需求值随时间变化示意图；

图7是本发明实施例提供的一种储能功率因数指令值随时间变化示意图；

图8是本发明实施例提供的一种无功输出值随时间变化示意图；

图9是本发明实施例提供的储能电站并网点的电压随时间变化示意图；

图10是本发明实施例提供的储能电站无功输出随时间变化示意图；

图11是本发明实施例提供的一种储能参与电力系统电压控制装置结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

对于储能电站(每个储能电站由很多储能电池通过串并联组成)而言，可以参与电压控制，一般通过dq轴的变换实现储能电站有功/无功解耦控制，并且由于储能电站(电池储能系统)通过电力电子元器件与电力系统连接，通过优化变流器的控制策略可以实现储能电池对无功的快速准确调节。但由于储能电站参与电压控制会影响其有功输出，因此储能电站的调压功能一般考虑作为电力系统的辅助或紧急调压手段。针对风电汇集地区频发因短路等故障引起的风电机组低电压脱网的情况，本发明提出一种储能参与电力系统电压控制方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101：对储能电站控制点的电压进行实时监测，当储能电站控制点的电压偏差绝对值大于等于电压偏差阈值时，按照如下方式对储能电站控制点的电压进行控制，直至储能电站控制点的电压偏差绝对值小于电压偏差阈值：

步骤102：根据储能电站控制点的电压偏差情况，确定储能电站总的无功调节需求；

步骤103：根据储能电站中每个储能电池的动态无功调节裕度，确定储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度；

步骤104：根据所述储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正；

步骤105：根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值；

步骤106：将储能电站总的无功指令值按照等功率因数分配原则分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力；通过改变每个储能电池的无功出力，改变储能电站控制点的电压；

其中，所述储能电站控制点的电压偏差绝对值为储能电站控制点的实时电压与储能电站控制点的控制目标电压的差值绝对值。

具体实施时，为了避免储能电站频繁参与电力系统无功调节，通过设定电压偏差阈值作为储能电站参与无功调节的门槛，当实际的电压偏差超过电压偏差阈值时，认为电力系统电压进入紧急状态，储能电站参与储能参与电力系统电压控制。

步骤101具体为：连续监视储能电站控制点电压偏差情况，当储能电站控制点电压偏差的绝对值大于等于阈值时，即|V-V_ref|≥ΔV_limit，则进入紧急电压支撑控制环节；当储能电站控制点电压偏差在阈值范围内时，即|V-V_ref|<ΔV_limit，则循环监视储能电站控制点电压。其中，V为储能电站控制点的实时电压；V_ref为储能电站控制点的控制目标电压；ΔV_limit为电压偏差阈值。电压偏差阈值ΔV_limit的设定可以根据当地历史电压的情况进行设定，通过对历史电压数据进行统计分析，考虑一定的可信度，设置适当的电压偏差阈值。

下面是紧急电压支撑控制环节的具体步骤。

具体实施时，步骤102具体为；根据储能电站控制点的电压偏差情况，按照发电机规则确定储能电站的有功、无功方向，以发出无功为正，根据电压下垂控制策略确定储能电站总的无功调节需求，计算公式如下：

ΔQ_{BESS_ref}＝-k(V-V_ref)(1)

式(1)中，ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；k为储能电站控制点的无功与电压的灵敏度(即无功/电压灵敏度)，可以根据该点历史运行数据统计得到。

具体实施时，在进行步骤103之前需要计算储能电站中的每个储能电池的动态无功调节裕度，计算公式如下：

$Q_{BESS\_i}^{\lim it}=\sqrt{S_i^2-P_{BESS\_i}^2}---\left(2\right)$

式(2)中，为第i个储能电池的动态无功调节裕度；S_i为第i个储能电池的额定视在功率；P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力。

在得到每个储能电池的动态无功调节裕度以后，执行步骤103。具体的，储能电池的无功正向调节裕度为储能电池的动态无功调节裕度减去储能电池当前的无功出力，将每个储能电池的无功正向调节裕度加和，可以得到储能电站总的无功正向调节裕度，有：

$Q_{BESS\_\lim }^{+}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}-Q_{BESS\_i})---\left(3\right)$

式(3)中，为储能电站总的无功正向调节裕度；n为储能电站中储能电池的个数；为第i个储能电池的动态无功调节裕度；Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力。

储能电池的无功负向调节裕度为储能电池的动态无功调节裕度加上储能电池当前的无功出力，将各储能电池的无功负向调节裕度加和，可以得到储能电站总的无功负向调节裕度，有：

$Q_{BESS\_\lim }^{-}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}+Q_{BESS\_i})---\left(4\right)$

式(4)中，为储能电站总的无功负向调节裕度。

具体实施时，在确定了储能电站总的无功调节需求之后，执行步骤104，即根据储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正，修正原则如下所示：

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\min ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},Q_{BESS\_\lim }^{+})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}>0\\ \max ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},-Q_{BESS\_\lim }^{-})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}<0\end{array}\right.---\left(5\right)$

式(5)中，ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求。

具体实施时，根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值，即步骤105具体按照如下公式计算储能电站总的无功指令值，有：

$Q_{BESS\_ref}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{Q}_{BESS\_i}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;}---\left(6\right)$

式(6)中，Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值；Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；为各个储能电池当前无功出力加和计算得到的储能电站当前总的无功出力。

具体实施时，在执行步骤106时，首先需要确定功率因数，功率因数计算方法如下：

其中，为储能电站总的功率因数；n为储能电站中储能电池的个数；P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

然后，按照等功率因数的分配原则将储能电站总的无功指令值分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力，各个储能电池按照相同的功率因数运行。下面按照如下公式确定分配给每个储能电池的无功出力值：

$Q_{BESS\_ref\_i}=P_{BESS\_i}/\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{P}_{BESS\_i}*Q_{BESS\_ref}---\left(8\right)$

式(8)的推导如下：

式(8)和(9)中，Q_{BESS_ref_i}为分配给第i个储能电池的无功出力值，也可以说是第i个储能电池下个调节周期的无功参考值。

通过改变每个储能电池的无功出力，就能够改变储能电站控制点的电压。

因为电力系统电压是波动的，理想情况下一个控制周期(即步骤102至步骤106)就可以将电力系统电压恢复到电压偏差阈值以内，但是有一些情况是不能够调节到位的，就需要循环的监视储能电站控制点的电压，通过步骤102至步骤106的控制策略，修改每个储能电池的无功出力，直至储能电站控制点的电压恢复到电压偏差阈值以内为止。

具体的实现案例如下：

在DIgSILENT中搭建储能电站仿真模型，按照图1所示的策略修改储能电站的无功出力，仿真系统如图2所示。其中，储能电站的控制目标是图中35kV母线电压。储能电站装机容量为30MVA(视在功率，兆伏安)，在1s时投入15Mvar(无功功率，兆乏)电容器，使得35kV电压出现升高，分析储能电站的响应。

图3和图4分别是电压偏差值随时间变化示意图和无功需求值随时间变化示意图。如图3所示，电压偏差阈值为0.05p.u.，当实际电压偏差超过0.05p.u.以后，储能电站的无功需求指令从0开始增加，最终稳定在0.2p.u.附近(基值为储能设备额定功率，30MVA)，如图4所示。

图5和图6分别为修正前后的无功需求值随时间变化示意图，如图5所示，由于此时储能电站有功出力较小，因此修正后的无功需求值没有变化，如图6所示。

图7和图8分别是储能功率因数指令值随时间变化示意图与无功输出值随时间变化示意图，如图7所示，稳定情况下储能电站按照功率因数1运行，当电压升高时储能电站开始吸收无功，功率因数指令由1.0逐渐降低为0.92。储能电站的无功随着指令的变化而变化，最终无功从0变为-6.3Mvar，如图8所示。

图9为储能电站并网点的电压变化示意图，图10为储能电站无功输出变化示意图，图9和图10共同详细展示了紧急电压支撑的完整过程。图9中，在1.0s时投入15Mvar电容器，电压随之上升，当电压升高至1.11p.u.时，超过了允许的电压偏差范围。图10中，经过0.01s的量测延迟后，储能电站开始调节其无功，电压随之下降。到1.6s左右电压恢复到允许的电压偏差范围内，无功出力不再增加，而是趋于稳定。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种储能参与电力系统电压控制装置，如下面的实施例所述。由于储能参与电力系统电压控制装置解决问题的原理与储能参与电力系统电压控制方法相似，因此储能参与电力系统电压控制装置的实施可以参见储能参与电力系统电压控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图11是本发明实施例的储能参与电力系统电压控制装置结构框图，如图11所示，包括：

监测控制模块1101，用于对储能电站控制点的电压进行实时监测，当储能电站控制点的电压偏差绝对值大于等于电压偏差阈值时，按照如下方式对储能电站控制点的电压进行控制，直至储能电站控制点的电压偏差绝对值小于电压偏差阈值：

无功调节需求确定模块1102，用于根据储能电站控制点的电压偏差情况，确定储能电站总的无功调节需求；

正/负调节裕度确定模块1103，用于根据储能电站中每个储能电池的动态无功调节裕度，确定储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度；

修正模块1104，用于根据所述储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正；

无功指令值确定模块1105，用于根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值；

分配模块1106，用于将储能电站总的无功指令值按照等功率因数分配原则分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力；通过改变每个储能电池的无功出力，改变储能电站控制点的电压；

其中，所述储能电站控制点的电压偏差绝对值为储能电站控制点的实时电压与储能电站控制点的控制目标电压的差值绝对值。

下面对该结构进行说明。

具体实施时，无功调节需求确定模块1102按照上述公式(1)确定储能电站总的无功调节需求。

具体实施时，首先按照公式(2)确定储能电站中的每个储能电池的动态无功调节裕度；然后正/负调节裕度确定模块1103会按照上述公式(3)确定储能电站总的无功正向调节裕度；正/负调节裕度确定模块1103会按照上述公式(4)确定储能电站总的无功负向调节裕度。

具体实施时，修正模块1104会按照上述公式(5)对所述储能电站总的无功调节需求进行修正。

具体实施时，无功指令值确定模块1105会按照上述公式(6)确定储能电站总的无功指令值。

具体实施时，分配模块1106按照上述公式(7)确定功率因数，然后分配模块1106按照等功率因数的分配原则将储能电站总的无功指令值分配给每个储能电池，再按照上述公式(9)确定分配给每个储能电池的无功出力值，并修改每个储能电池的无功出力，各个储能电池按照相同的功率因数运行。

综上所述，本发明方法通过监测储能电站控制点的电压，来判断电力系统电压是否发生变化，然后在电力系统电压有变化时，通过改变储能电站中的每个储能电池的无功出力，来控制电力系统电压，使其恢复至正常范围，这样使得储能电站可以对电力系统电压进行调节；由于只是改变储能电站中的每个储能电池的无功出力，因此不会影响储能电站的有功输出。

针对短路等故障引起的电压骤降，充分利用储能电站的无功快速支撑能力，提升短路过程时并网点电压，同时针对短路后出现的高电压过程，发挥电池储能系统无功双向调节的能力，抑制短路故障消除后的高电压过程。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的确定装置来实现，它们可以集中在单个的确定装置上，或者分布在多个确定装置所组成的网络上，可选地，它们可以用确定装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由确定装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，包括：

对储能电站控制点的电压进行实时监测，当储能电站控制点的电压偏差绝对值大于等于电压偏差阈值时，按照如下方式对储能电站控制点的电压进行控制，直至储能电站控制点的电压偏差绝对值小于电压偏差阈值：

根据储能电站控制点的电压偏差情况，确定储能电站总的无功调节需求；

根据储能电站中每个储能电池的动态无功调节裕度，确定储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度；

根据所述储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正；

根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值；

将储能电站总的无功指令值按照等功率因数分配原则分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力；通过改变每个储能电池的无功出力，改变储能电站控制点的电压；

其中，所述储能电站控制点的电压偏差绝对值为储能电站控制点的实时电压与储能电站控制点的控制目标电压的差值绝对值。

2.如权利要求1所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，所述储能电站总的无功调节需求按照如下公式确定：

ΔQ_{BESS_ref}＝-k(V-V_ref)；

其中，ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

k为储能电站控制点的无功与电压的比值的灵敏度；

V为储能电站控制点的实时电压；

V_ref为储能电站控制点的控制目标电压。

3.如权利要求1所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，所述储能电站中的每个储能电池的动态无功调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_i}^{\lim it}=\sqrt{S_i^2-P_{BESS\_i}^2};$

其中，为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

S_i为第i个储能电池的额定视在功率；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力。

4.如权利要求1所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，所述储能电站总的无功正向调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_\lim }^{+}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}-Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功正向调节裕度；

n为储能电站中储能电池的个数；

为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

所述储能电站总的无功负向调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_\lim }^{-}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}+Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功负向调节裕度。

5.如权利要求1所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，按照如下公式对所述储能电站总的无功调节需求进行修正：

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\min ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},Q_{BESS\_\lim }^{+})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}>0\\ \max ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},-Q_{BESS\_\lim }^{-})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}<0\end{array}\right.;$

其中，ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求；

ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

为储能电站总的无功正向调节裕度；

为储能电站总的无功负向调节裕度；

max()为取大值运算；

min()为取小值运算。

6.如权利要求1所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，所述储能电站总的无功指令值按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_ref}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{Q}_{BESS\_i}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;};$

其中，Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值；

n为储能电站中储能电池的个数；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求。

7.如权利要求1所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，所述功率因数按照如下公式确定：

其中，为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

8.如权利要求7所述的储能参与电力系统电压控制方法，其特征在于，按照如下公式确定分配给每个储能电池的无功出力值：

其中，Q_{BESS_ref_i}为分配给第i个储能电池的无功出力值；

为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

9.一种储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，包括：

监测控制模块，用于对储能电站控制点的电压进行实时监测，当储能电站控制点的电压偏差绝对值大于等于电压偏差阈值时，按照如下方式对储能电站控制点的电压进行控制，直至储能电站控制点的电压偏差绝对值小于电压偏差阈值：

无功调节需求确定模块，用于根据储能电站控制点的电压偏差情况，确定储能电站总的无功调节需求；

正/负调节裕度确定模块，用于根据储能电站中每个储能电池的动态无功调节裕度，确定储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度；

修正模块，用于根据所述储能电站总的无功正向调节裕度和总的无功负向调节裕度，对储能电站总的无功调节需求进行修正；

无功指令值确定模块，用于根据修正后的储能电站总的无功调节需求，确定储能电站总的无功指令值；

分配模块，用于将储能电站总的无功指令值按照等功率因数分配原则分配给每个储能电池，并修改每个储能电池的无功出力；通过改变每个储能电池的无功出力，改变储能电站控制点的电压；

其中，所述储能电站控制点的电压偏差绝对值为储能电站控制点的实时电压与储能电站控制点的控制目标电压的差值绝对值。

10.如权利要求9所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述无功调节需求确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功调节需求：

ΔQ_{BESS_ref}＝-k(V-V_ref)；

其中，ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

k为储能电站控制点的无功与电压的比值的灵敏度；

V为储能电站控制点的实时电压；

V_ref为储能电站控制点的控制目标电压。

11.如权利要求9所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述储能电站中的每个储能电池的动态无功调节裕度按照如下公式确定：

$Q_{BESS\_i}^{\lim it}=\sqrt{S_i^2-P_{BESS\_i}^2};$

其中，为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

S_i为第i个储能电池的额定视在功率；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力。

12.如权利要求9所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述正/负调节裕度确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功正向调节裕度：

$Q_{BESS\_\lim }^{+}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}-Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功正向调节裕度；

n为储能电站中储能电池的个数；

为第i个储能电池的动态无功调节裕度；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

所述正/负调节裕度确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功负向调节裕度：

$Q_{BESS\_\lim }^{-}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(Q_{BESS\_i}^{\lim it}+Q_{BESS\_i});$

其中，为储能电站总的无功负向调节裕度。

13.如权利要求9所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述修正模块按照如下公式对所述储能电站总的无功调节需求进行修正：

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}\min ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},Q_{BESS\_\lim }^{+})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}>0\\ \max ({\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref},-Q_{BESS\_\lim }^{-})& {\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}<0\end{array}\right.;$

其中，ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求；

ΔQ_{BESS_ref}为储能电站总的无功调节需求；

为储能电站总的无功正向调节裕度；

为储能电站总的无功负向调节裕度；

max()为取大值运算；

min()为取小值运算。

14.如权利要求9所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述无功指令值确定模块按照如下公式确定储能电站总的无功指令值：

$Q_{BESS\_ref}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{Q}_{BESS\_i}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{BESS\_ref}^{\&prime;};$

其中，Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值；

n为储能电站中储能电池的个数；

Q_{BESS_i}为第i个储能电池当前的无功出力；

ΔQ′_{BESS_ref}为修正后的储能电站总的无功调节需求。

15.如权利要求9所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述分配模块按照如下公式确定功率因数：

其中，为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。

16.如权利要求15所述的储能参与电力系统电压控制装置，其特征在于，所述修改模块按照如下公式确定分配给每个储能电池的无功出力值：

其中，Q_{BESS_ref_i}为分配给第i个储能电池的无功出力值；

为储能电站总的功率因数；

n为储能电站中储能电池的个数；

P_{BESS_i}为第i个储能电池当前的有功出力；

Q_{BESS_ref}为储能电站总的无功指令值。