CN108448651B - 一种分散式风电的风储联合系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种分散式风电的风储联合系统及控制方法。控制方法包括：当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差；根据电压偏差和频率偏差以及接入电网等级确定调节优先级；基于频率偏差计算用于调节频率偏差的第一附加有功功率；基于电压偏差计算用于调节电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率；根据调节优先级、第一附加有功功率、第二附加有功功率和第二附加无功功率，计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率；基于第三附加有功功率和第三附加无功功率，控制风储联合系统发出功率。

Description

一种分散式风电的风储联合系统及控制方法

技术领域

以下描述涉及风电领域，具体地说，涉及一种分散式风电的风储联合系统及控制方法。

背景技术

随着我国能源转型改革的推进，风力发电等可再生能源逐步替代传统的化石能源成为能源发展的主要方向。传统的风电建设主要利用地区风电资源丰富的禀赋，以大规模的集中式风电开发为主，但是由于网架结构、负荷特点的限制，随着风电开发规模的增大，集中式的风电出现了严重的弃风现象，制约了风电行业发展。

随着风电技术的发展，适用于低风速的风力发电机逐渐开发完成，风电建设转向了中低风速区，分散式风电发展成为了现代风电发展的重要方向。分散式风电更接近负荷侧，能够解决集中式风电发展中存在的弃风限电问题，但分散式风电的分散式多点接入方式给传统配电网的运行模式带来了较大挑战，提高分散式风电并网友好性是推动分散式风电持续发展的必然要求。

由于分散式风电接入配电网后存在有功功率和无功功率的耦合问题，传统的风电建设中仅考虑有功功率和无功功率调节电网频率和电网电压的方式不再适合分散式风电。

发明内容

为了解决分散式风储系统接入配电网存在的有功功率和无功功率耦合问题并提高分散式风电并网友好性，本发明提供一种分散式风电的风储联合系统及控制方法。

根据本发明的一个方面，提供一种分散式风电的风储联合系统的控制方法。所述控制方法可包括：当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差；根据所述电压偏差和所述频率偏差以及确定的接入电网等级，来确定调节优先级；基于所述频率偏差来计算用于调节所述频率偏差的第一附加有功功率；基于所述电压偏差来计算用于调节所述电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率；根据确定的调节优先级、所述第一附加有功功率、所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率，来计算需要所述风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率；基于所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率，来控制所述风储联合系统发出功率。

根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的方法的程序指令。

根据本发明的另一方面，提供一种计算装置。所述计算装置可包括：处理器；以及存储器，存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的方法的程序指令。

根据本发明的另一方面，提供一种分散式风电的风储联合系统。所述风储联合系统可包括：接入电网等级识别模块，被配置为：当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差；优先级确定模块，被配置为：根据所述电压偏差和所述频率偏差以及确定的接入电网等级，来确定调节优先级；计算模块，被配置为：基于所述频率偏差来计算用于调节所述频率偏差的第一附加有功功率；基于所述电压偏差来计算用于调节所述电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率；根据确定的调节优先级、所述第一附加有功功率、所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率，来计算需要所述风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率；控制模块：基于所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率，来控制所述风储联合系统发出功率。

本发明所提供的方法、计算机可读存储介质、装置和系统能够对电网的电压偏差调节和频率偏差调节进行综合权衡，确定调节优先级，进而在考虑分散式风电接入配电网时存在的有功功率和无功功率的耦合问题的情况下，确定风力发电机组和储能装置需要额外调节的有功功率和无功功率的分配，并且最大化的利用风力发电机组和储能装置的调节能力，并且优先最大化利用风力发电机组的调节能力，有效提高分散式风电的并网可靠性以及该并网的电能质量。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的分散式风电的风储联合系统的控制方法的示例。

图2A是示出根据本发明实施例的确定优先级的方法的示例。

图2B是概括地示出根据图1的步骤105至步骤109获取需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的方法的流程图。

图3是示出根据本发明实施例的计算用于频率电压偏差的第一附加有功功率的方法的示例。

图4是示出根据本发明实施例的计算用于调节电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率的方法的示例。

图5是示出根据本发明实施例的在确定的调节优先级为频率优先调节时计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的方法的示例。

图6是示出根据本发明实施例的在确定的调节优先级为电压优先调节时计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的方法的示例。

图7是示出根据本发明实施例的在确定的调节优先级为频率电压协调调节时计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的方法的示例。

图8是示出根据本发明实施例的基于第三附加有功功率来计算风力发电机组和/或储能装置需要额外调节的有功功率的方法的示例。

图9是示出根据本发明实施例的基于第三附加无功功率来计算风力发电机组和/或储能装置需要额外调节的有功功率的方法的示例。

图10是示出根据本发明实施例的分散式风电的风储联合系统。

图11是示出根据本发明另一实施例的分散式风电的风储联合系统的示图。

贯穿说明书附图，相同或相似的参考标号将表示相同或相似的元素。

具体实施方式

本发明可具有各种变形和各种实施例，应理解，本发明不限于这些实施例，而是包括本发明的精神和范围内的所有变形、等同物和替换。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不受限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚地那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，可省略本领域中已知的特征的描述。在本发明的示例实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例，而不是为了限制示例实施例。除非上下文另有清楚的指示，否则在此使用的单数形式也意图包括复数形式。

将理解，尽管在本说明书中使用术语“第一”、“第二”和“第三”等来描述各个元素，但是这些元素不应被这些术语所限制。这些术语仅被用于将一个元素与另一元素进行区分。例如，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，第一元素也可被称为第二元素，相似地，第二元素也可被称为第一元素。

图1是示出根据本发明实施例的分散式风电的风储联合系统的控制方法的示例。

参照图1，在步骤101中，确定接入电网等级并计算电压偏差和频率偏差。具体地说，当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差。

可以采用各种方法来判断电网是否处于稳定状态。在一个实施例中，可通过获取包括电网故障状态和电网容量的电网状态信息，来直接判断电网是否处于稳定状态。在另一实施例中，可通过检测电网频率信息和电网电压信息，来判断电网是否处于稳定状态，例如，当电网频率明显偏离50Hz时，证明电网处于故障状态，此时的电压信息不可信，当频率在50Hz左右时，则电网处于稳定状态。然而，本发明构思不限于此，其他判断电网处于稳定状态的方法也是可行的。

此外，可以采用各种方式来确定接入电网等级(也可称为，分散式风电所接入的电网等级、分散式风电的电网模式)。例如，可根据电网处于稳定状态时的电网电压信息和电网频率信息来确定接入电网等级。用于分散式风电的风储联合系统并网的接入电网等级主要包括三种：35kV级、第一容量的10kV级和第二容量的10kV级。

在优选的示例中，第一容量可以为装机容量在300万kw以上，例如，内陆大电网的系统容量；第二容量可以为装机容量在300万kw以下，例如，内陆偏远地区的小电网、海岛孤网的系统容量。

当接入电网等级被确定时，根据国家标准对电能质量的技术规定，该接入电网等级下的电压参考值和频率参考值可被相应地确定。

当电压参考值和频率参考值被相应地确定时，可通过将电网的电压实测值(也可称为，检测的电网电压信息)与电压参考值进行比较，来计算电压偏差；可通过将电网的频率实测值(也可称为，检测的电网频率信息)与频率参考值进行比较，来计算频率偏差。计算的电压偏差和频率偏差需要利用分散式风电的风储联合系统的调节能力来调节，以提高分散式风电并网友好性。

继续参照图1，在步骤103中，确定调节优先级。具体地说，根据电压偏差和频率偏差以及确定的接入电网等级，来确定调节优先级。调节优先级可包括：频率优先调节、电压优先调节、频率电压协调调节。稍后将参照图2来详细地描述确定优先级的方法。

在步骤105中，计算用于调节频率偏差的第一附加有功功率。根据本发明的实施例，可基于频率偏差来计算用于调节频率偏差的第一附加有功功率。换言之，计算的第一附加有功功率是调节电网频率需求的有功功率。稍后将参照图3来详细描述计算第一附加有功功率的方法。

在步骤107中，计算用于调节电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率。根据本发明的实施例，可基于电压偏差来计算用于调节电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率。换言之，计算的第二附加有功功率和第二附加无功功率是调节电网电压需求的有功功率和无功功率。稍后将参照图4来详细描述计算第二附加有功功率和第二附加无功功率的方法。

在步骤109中，计算需要分散式风电的风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率。根据本发明的实施例，可根据确定的调节优先级、第一附加有功功率、第二附加有功功率和第二附加无功功率，来计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率。稍后将参照图5至图7来详细描述计算第三附加有功功率和第三附加无功功率的方法。

在步骤111中，基于步骤109中所计算的第三附加有功功率和第三附加无功功率，来控制风储联合系统发出功率。稍后将参照图8和图9来详细地描述步骤111的操作。

图2A是示出根据本发明实施例的确定优先级的方法的示例。

可基于不同的接入电网等级(例如，35kV级、第一容量的10kV级和第二容量的10kV级)的电压波动范围、频率波动范围，在以电压偏差ΔU为第一坐标分量、以频率偏差Δf为第二坐标分量的二维空间内划分多个分区。根据国家标准对电能质量的技术规定，可接入电网等级与该接入电网等级下所要求的电压波动范围、频率波动范围是相对应的。

参照图2A，电压偏差ΔU作为纵坐标分量(即，第一坐标分量)，频率偏差Δf作为横坐标分量(第二坐标分量)，然而本发明构思不限于此，也可将电压偏差ΔU作为横坐标分量，频率偏差Δf作为纵坐标分量。

如图2A所示，划分的多个分区可包括：死区和A区～I区。

参照图2A，死区可以是-1％U_N＜ΔU＜+1％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域。其中，U_N可表示并网时电压的额定值。A区可以是-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域之中的除了死区之外的区域。B区可以是-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域。C区可以是-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域。D区可以是-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域。E区可以是-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；F区可以是-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域。G区可以是-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域。H区可以是-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域。I区可以是-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域。

基于划分的多个分区的电压和频率范围，判断图1的步骤101中计算的电压偏差和频率偏差所属的分区，然后根据确定的接入电网等级以及电压偏差和频率偏差所属的分区下的电压质量和频率质量，来确定调节优先级。

当电压偏差和频率偏差属于图2A中的死区时，即，电压偏差在-1％U_N＜ΔU＜+1％U_N内，计算的频率偏差在|Δf|＜0.2Hz内，则说明并网时的电网的电压质量和频率质量较好，不需要风储联合系统进行调节。即，当电压偏差和频率偏差死区时，不管在哪种接入电网等级下，均不需要利用风储联合系统进行电压和/或频率的调节。

考虑在步骤101中确定的接入电网等级属于35kV级的情况。如果电压偏差和频率偏差属于图2A中的A区，则表示电网的电能质量较好，此时可利用风储联合系统对电网的频率和电压进行细微调整，考虑到配电网中电压问题相对突出，将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于B区或者G区，则表示电网的电压质量较好，然而频率质量较差，此时可利用风储联合系统优先对电网频率进行调节，即，将调节优先级确定为频率优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于C区或者E区，则表示电网的频率质量较好、电压质量较差，此时可利用风储联合系统优先对电网电压进行调节，即，将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于F区，则表示电网的频率质量和电压质量均较差，但是相对而言，电压质量问题更为突出，因此可将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于H区，则表示电网的频率质量和电压质量均较差，但是相对而言，频率质量问题更为突出，因此可将调节优先级确定为频率优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于D区、I区或者划分的多个区间之外，则表示电网的频率质量和电压质量均较差，此时可利用风储联合系统同时考虑电网频率和电压调节，即，将调节优先级确定为频率电压协调调节。

考虑在步骤101中确定的接入电网等级属于第一容量的10kV级的情况。如果电压偏差和频率偏差属于A区或者C区，则表示电网的电能质量较好，此时可利用风储联合系统对电网的频率和电压进行细微调整，考虑到配电网中电压问题相对突出，可将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于B区、D区、G区或者H区，则表示电网的电压质量较好、频率质量较差，此时可利用风储联合系统优先对电网频率进行调节，即，将调节优先级确定为频率优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于E区，则表示电网的频率质量较好、电压质量较差，此时可利用风储联合系统优先对电网电压进行调节，即，将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于F区，则表示电网的频率质量和电压质量均较差，但是相对而言，电压质量问题更为突出，因此将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于I区或者划分的多个区间之外，则表示电网的频率质量和电压质量均较差，此时可利用风储联合系统同时考虑电网频率和电压调节，即，将调节优先级确定为频率电压协调调节。

考虑在步骤101中确定的接入电网等级属于第二容量的10kV级的情况。如果电压偏差和频率偏差属于A区、B区、C区或者D区，则表示电网的电能质量较好，此时可利用分散式风储对电网的频率和电压进行细微调整，考虑到配电网中电压问题相对突出，可将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于E区或者F区，则表示电网的频率质量较好、电压质量较差，此时可利用风储联合系统优先对电网电压进行调节，即，将调节优先级确定为电压优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于G区或者H区，则表示电网的电压质量较好、频率质量较差，此时可利用风储联合系统优先对电网频率进行调节，即，将调节优先级确定为频率优先调节。如果电压偏差和频率偏差属于I区或者划分的多个区间之外，则电网的频率质量和电压质量均较差，此时可利用风储联合系统同时考虑电网频率和电压调节，即，将调节优先级确定为频率电压协调调节。

图2B是概括地示出根据图1的步骤105至步骤109获取需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的方法的流程图。

参照图2B，基于频率偏差Δf来得到第一有功功率ΔP_fn，然后通过配电网频率控制决策基于风力发电机的状态(也可简称为：风机状态)和储能装置的状态(也可简称为：储能状态)来计算第一附加有功功率ΔP_need.f。稍后将参照图3来详细地描述该过程。

参照图2B，基于电压偏差ΔU来得到计算第二有功功率ΔP_Un和第二无功功率ΔQ_Un，然后通过配电网电压控制决策基于风机状态和储能状态来计算第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U。稍后将参照图4来详细地描述该过程。

参照图2B，通过配电网频率控制决策计算的第一附加有功功率ΔP_need.f以及通过配电网电压控制决策计算的第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U与风机状态、储能装置以及根据图2A确定的调节优先级一起输入到风储联合系统调节需求决策，以计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率ΔP_need和第三附加无功功率ΔQ_need。稍后将参照图5至图7来详细地描述该过程。

图3是示出根据本发明实施例的通过配电网频率控制决策计算用于调节频率偏差的第一附加有功功率ΔP_need.f的方法的示例。

分散式风电的风储联合系统可包括多个风力发电机组和多个储能装置，本发明构思针对的是多个风力发电机组总共的有功功率和无功功率以及多个储能装置总共的有功功率和无功功率，而具体每个风力发电机和每个储能装置的功率控制不在本发明中进行讨论。因此，本发明中所称的“风力发电机组”指的是包括在分散式风电的风储联合系统中的所有的风力发电机组，本发明中所称的“储能装置”指的是包括在分散式风电的风储联合系统中的所有的储能装置。

参照图3，在步骤301中，确定风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax。具体地说，获取风储联合系统中的风力发电机组实时发出的有功功率P_W和无功功率Q_W以及风力发电机组的容量限值S_W.lim(即，上述的风机状态)，以确定风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax。在一个实施例中，可通过从分散式风电能量管理(EMS)系统读取风力发电机组的电能状态来获得风力发电机组的有功功率P_W、无功功率Q_W和容量限值S_W.lim。在一个实施例中，还可通过从分散式风电EMS系统读取风力发电机组的最大发出的有功功率输出限值P_Wlim和无功功率输出限值Q_Wlim，然后根据

计算得到容量限值S_W.lim。在一个实施例中，可通过下面的表达式1来确定风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax。然而本发明构思不限于此，其他方法也是可行的。

在步骤303中，确定储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax。具体地说，获取风储联合系统中的储能装置实时发出的有功功率P_ESS和无功功率Q_ESS以及储能装置的容量限值S_ESS.lim(即，上述的储能状态)，以确定储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax。在一个实施例中，可通过从储能装置EMS系统读取储能装置的电能状态来获得储能装置的有功功率P_ESS、无功功率Q_ESS和容量限值S_ESS.lim。在一个实施例中，还可通过从储能装置EMS系统读取储能装置最大发出的有功功率输出限值P_ESSlim和无功功率输出限值Q_ESSlim，然后根据

计算得到容量限值S_ESS.lim。在一个实施例中，可通过下面的表达式2来确定储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax。然而本发明构思不限于此，其他方法也是可行的。

在步骤305中，计算第一有功功率ΔP_fn。具体地说，可根据频率偏差Δf、电网频率变化率响应系数k_df和电网频率变化响应系数k_pf，来计算第一有功功率ΔP_fn。在一个实施例中，可通过下面的表达式3来计算第一有功功率ΔP_fn。然而本发明构思不限于此，其他方法也是可行的。

在步骤307中将风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax与储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax之和(S_W.tmax+S_ESS.tmax)与第一有功功率ΔP_fn进行比较，来计算用于调节频率偏差Δf的第一附加有功功率ΔP_need.f。

如果第一有功功率ΔP_fn小于(S_W.tmax+S_ESS.tmax)，即，风力发电机组和储能装置一起能够提供的功率较大，第一附加有功功率ΔP_need.f等于第一有功功率ΔP_fn，即，ΔP_need.f＝ΔP_fn。

如果第一有功功率ΔP_fn不小于(S_W.tmax+S_ESS.tmax)，即，风力发电机组和储能装置一起能够提供的功率较小，第一附加有功功率ΔP_need.f等于风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax与储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax之和(S_W.tmax+S_ESS.tmax)，即，ΔP_need.f＝S_W.tmax+S_ESS.tmax。

图4是示出根据本发明实施例的通过配电网电压控制决策计算用于调节电压偏差的第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U的方法的示例。

图4中的步骤401和步骤403的操作与图3中的步骤301和步骤303的操作相同，因此在此省略重复的描述。

参照图4，在步骤405中，计算第二有功功率ΔP_Un和第二无功功率ΔQ_Un。具体地说，如下面的表达式4所示，根据电压偏差ΔU和电网电压变化有功调节响应系数k_pup，来计算第二有功功率ΔP_Un，并且如下面的表达式5所示，根据电压偏差ΔU和电网电压变化无功调节响应系数k_puQ，来计算第二无功功率ΔQ_Un。然而本发明构思不限于此，其他方法也是可行的。

ΔP_Un＝k_pupΔU (4)

ΔQ_Un＝k_puQΔU (5)

在步骤407至步骤413中，基于第二有功功率与第二无功功率之间的比例关系以及风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率，来计算第二附加有功功率和第二附加无功功率。

详细地说，在步骤407中根据表达式6计算第二有功功率与第二无功功率之间的比例系数X_PU和X_QU。

在步骤409中，计算风储联合系统可提供的有功功率X_P1以及计算风储联合系统可提供的无功功率X_Q1。例如，通过将比例系数X_PU乘以风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率之和，来计算风储联合系统可提供的有功功率，即，X_P1＝X_PU(S_W.tmax+S_ESS.tmax)。例如，通过将比例系数X_QU乘以风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率之和，来计算风储联合系统可提供的无功功率，即，

X_Q1＝X_QU(S_W.tmax+S_ESS.tmax)。

在步骤411中，将第二有功功率ΔP_Un与风储联合系统可提供的有功功率X_P1进行比较，来确定第二附加有功功率ΔP_need.U。

在步骤411中，如果第二有功功率ΔP_Un小于X_P1，即，风储联合系统可提供的有功功率充足，则第二附加有功功率ΔP_need.U等于第二有功功率ΔP_Un，即，ΔP_need.U＝ΔP_Un；如果第二有功功率ΔP_Un不小于X_P1，即，风储联合系统可提供的有功功率不充足，则可将第二附加有功功率ΔP_need.U确定为ΔP_need.U＝X_P1＝X_PU(S_W.tmax+S_ESS.tmax)。

在步骤413中，将第二无功功率ΔQ_Un与风储联合系统可提供的无功功率X_Q1进行比较，来确定第二附加无功功率ΔQ_need.U。

在步骤413中，如果第二无功功率ΔQ_Un小于X_Q1，即，风储联合系统可提供的无功功率充足，则第二附加无功功率ΔQ_need.U等于第二无功功率ΔQ_Un，即，ΔQ_need.U＝ΔQ_Un；如果第二无功功率ΔQ_Un不小于X_Q1，即，风储联合系统可提供的无功功率不充足，则可将第二附加无功功率ΔQ_need.U确定为ΔQ_need.U＝X_Q1＝X_QU(S_W.tmax+S_ESS.tmax)。

图5至图7是示出根据本发明实施例的通过风储联合系统调节需求决策计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率ΔP_need和第三附加无功功率ΔQ_need的方法的示例。

图5是示出在确定的调节优先级为频率优先调节时计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率ΔP_need和第三附加无功功率ΔP_need的方法的示例。

当在步骤103中确定的调节优先级为频率优先调节时，在闭锁电压调节的情况下，计算频率调节所需的功率。如果风储联合系统的调节能力在频率优先调节的情况下还有剩余的功率，则释放电压调节，即，进一步计算电压调节所需的功率。

在一个实施例中，当确定的调节优先级为频率优先调节时，在不考虑电压调节的情况下，基于风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率之和与第一附加有功功率的比较，来计算第三附加有功功率。

参照图5，在步骤501中分别确定风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax以及储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax。图5的步骤501与图3的步骤301和步骤303的操作相似，因此省略重复描述。

在步骤503和步骤504将风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax和储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax之和与第一附加有功功率ΔP_need.f进行比较。

具体地说，在步骤503中，计算差值P_Wns1，在步骤504中，判断差值P_Wns1是否小于0。如果步骤504判断为“否”，也就是说，第一附加有功功率ΔP_need.f不小于风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax和储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax之和，即，风储联合系统的调节能力仅可进行频率调节，因此不考虑电压调节(即，闭锁电压调节)，而在步骤505中确定第三附加有功功率ΔP_need＝ΔP_need.f。由于在此情况下风储联合系统的调节能力仅可进行频率调节，而在频率调节中不需要考虑有功功率和无功功率的耦合，因此，第三附加无功功率为0。

在一个示例中，如果风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率在频率优先调节的情况下还有剩余的功率，则将该剩余的功率用于电压调节来计算第三有功功率和第三无功功率，并且将第一附加有功功率与第三有功功率之和作为第三附加有功功率，将第三无功功率作为第三附加无功功率。

参照图5，如果步骤504判断为“是”，也就是说，第一附加有功功率ΔP_need.f小于风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax和储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax之和，即，风储联合系统在频率优先调节的情况下还有剩余的调节能力，此时，释放电压调节。具体地说，在步骤506中，根据表达式7计算第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U之间的比例系数X_PUn和X_QUn。

在步骤507和步骤508中，将剩余的功率之中的有功功率X_PUn|P_Wns1|与第二附加有功功率ΔP_need.U进行比较，以计算第三有功功率ΔP_need.U1。

具体地说，如果步骤507判断第二附加有功功率ΔP_need.U小于X_PUn|P_Wns1|，即，剩余的功率之中的有功功率足够用于电压偏差调节的第二附加有功功率ΔP_need.U，因此，在步骤508中，确定第三有功功率等于第二附加有功功率，即，ΔP_need.U1＝ΔP_need.U。

如果步骤507判断第二附加有功功率ΔP_need.U不小于X_PUn|P_Wns1|，即，剩余的功率之中的有功功率无法满足用于电压偏差调节的第二附加有功功率ΔP_need.U，因此，在步骤508中，确定第三有功功率等于剩余的功率之中的有功功率，即，ΔP_need.U1＝X_PUn|P_Wns1|。

在步骤509中，将第一附加有功功率ΔP_need.f与步骤508中确定的第三有功功率ΔP_need.U1之和作为第三附加有功功率ΔP_need。

在步骤510和步骤511中，将剩余的功率之中的无功功率X_QUn|P_Wns1|与第二附加无功功率ΔQ_need.U进行比较，以计算第三无功功率ΔQ_need.U1。

具体地说，如果步骤510判断第二附加无功功率ΔQ_need.U小于X_QUn|P_Wns1|，即，剩余的功率之中的无功功率足够用于电压偏差调节的第二附加无功功率ΔQ_need.U，因此，在步骤511中确定第三无功功率ΔQ_need.U1等于第二附加无功功率ΔQ_need.U，即，ΔQ_need.U1＝ΔQ_need.U。

如果步骤510判断第二附加无功功率ΔQ_need.U不小于X_QUn|P_Wns1|，即，剩余的功率之中的无功功率无法满足用于电压偏差调节的第二附加无功功率ΔQ_need.U，因此，在步骤511中确定第三无功功率ΔQ_need.U1等于剩余的功率之中的无功功率X_QUn|P_Wns1|，即，ΔQ_need.U1＝X_QUn|P_Wns1|。

由于仅电压调节需要无功功率而频率调节不需要无功功率，因此可在步骤512中，将步骤511中确定的第三无功功率作为第三附加无功功率，即，ΔQ_need＝ΔQ_need.U1。

图6是示出在确定的调节优先级为电压优先调节时计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率ΔP_need和第三附加无功功率ΔQ_need的方法的示例。

当在步骤103中确定的调节优先级为电压优先调节时，在闭锁频率调节的情况下，计算电压调节所需的功率。如果风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率在电压优先调节的情况下还有剩余的功率，则释放频率调节，即，进一步计算频率调节所需的功率。

在一个实施例中，当确定的调节优先级为电压优先调节时，在不考虑频率调节的情况下，基于第二附加有功功率与第二附加无功功率之间的比例关系以及风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率，来计算第三附加有功功率和第三附加无功功率。

参照图6，在步骤601分别确定风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax以及储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax。图6的步骤601与图3的步骤301和步骤303的操作相似，因此省略重复描述。

在步骤602中，计算根据上面的表达式7计算第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U之间的比例系数X_PUn和X_QUn。

在步骤603中，根据表达式8将第二附加有功功率ΔP_need.U与风储联合系统的有功功率X_PUn(S_W.tmax+S_ESS.tmax)进行比较，并且将第二附加无功功率ΔQ_need.U与风储联合系统的无功功率X_QUn(S_W.tmax+S_ESS.tmax)进行比较，以计算有功差值P_Wns21和无功差值Q_Wns21。

在步骤604中判断有功差值P_Wns21是否小于0，如果有功差值P_Wns21不小于0，则表示风储联合系统的有功功率较小而无法满足用于调节电压的第二附加有功功率ΔP_need.U。也就是说，在此情况下，风储联合系统的调节能力在电压优先调节的情况下没有剩余的功率，因此，可直接在步骤606中确定第三附加有功功率ΔP_need＝X_PUn(S_W.tmax+S_ESS.tmax)。

在步骤605中判断无功差值Q_Wns21是否小于0，如果无功差值Q_Wns21不小于0，则表示风储联合系统的无功功率较小而无法满足用于调节电压的第二附加无功功率ΔQ_need.U。也就是说，在此情况下，风储联合系统在电压优先调节的情况下没有剩余的功率，因此，可直接在步骤607中确定第三附加无功功率ΔQ_need＝X_QUn(S_W.tmax+S_ESS.tmax)。

在一个示例中，如果风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率在电压优先调节的情况还有剩余的功率，则将该剩余的功率用于频率调节来计算第四有功功率，并且将第二附加有功功率与第四有功功率之和作为第三附加有功功率，将第二附加无功功率作为第三附加无功功率。

详细地，如果在步骤604和步骤605中判断有功差值P_Wns21和无功差值Q_Wns21均小于0，则表示风储联合系统在电压优先调节的情况下还有剩余的功率，因此释放频率调节，并且通过步骤608至步骤610计算第四有功功率ΔP_need.f1。

在步骤608中，根据表达式9计算余量S_Wns23：

通过在步骤609中将第一附加有功功率ΔP_need.f与余量S_Wns23进行比较，以在步骤610中确定第四有功功率ΔP_need.f1。

具体地说，如果在步骤609中确定第一附加有功功率ΔP_need.f小于余量S_Wns23，则表示风储联合系统在电压优先调节的情况下的剩余的功率可完全满足用于调节频率偏差的有功功率，因此，在步骤610中，可确定第四有功功率ΔP_need.f1＝ΔP_need.f。

如果在步骤609中确定第一附加有功功率ΔP_need.f不小于余量S_Wns23，则表示风储联合系统在电压优先调节的情况下的剩余的功率不能够完全满足用于调节频率偏差的有功功率，因此，在步骤610中，可确定第四有功功率ΔP_need.f1＝S_Wns23。

由于风储联合系统在满足电压优先调节的情况下还存在剩余的功率来进行频率调节，而频率调节仅需要有功功率，因此，在步骤611中，第二附加有功功率ΔP_need.U和第四有功功率ΔP_need.f1共同构成第三附加有功功率ΔP_need，即，ΔP_need＝ΔP_need.U+ΔP_need.f1，并且第二附加无功功率ΔQ_need.U可直接作为第三附加无功功率ΔQ_need，即，ΔQ_need＝ΔQ_need.U。

图7是示出在确定的调节优先级为频率电压协调调节时计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率ΔP_need和第三附加无功功率ΔQ_need的方法的示例。

当在步骤103中确定的调节优先级为频率电压协调调节时，需要同时考虑频率调节和电压调节。

当确定的调节优先级为频率电压协调调节时，基于第一附加有功功率、第二附加有功功率和第二附加无功功率三者的比例关系以及风力发电机组能够提供的功率和储能装置能够提供的功率，来计算第三附加有功功率和第三的附加无功功率。

参照图7，在步骤701中分别确定风力发电机组能够提供的功率S_W.tmax以及储能装置能够提供的功率S_ESS.tmax。图7的步骤701与图3的步骤301和步骤303的操作相似，因此省略重复描述。

在步骤702中分析第一附加有功功率ΔP_need.f、第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U三者的比例关系。例如，可根据表达式10计算第一附加有功功率ΔP_need.f、第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U分别在三者之和中的比例，即，计算得到比例系数X_Pfn、X_PUn1、X_QUn1。

在步骤703中根据计算的比例系数X_Pfn、X_PUn1、X_QUn1，来计算第一附加有功功率ΔP_need.f、第二附加有功功率ΔP_need.U和第二附加无功功率ΔQ_need.U分别与风储联合系统可按比例提供的功率之间的差值P1、P2和Q3。例如，可根据表达式11来计算差值P1、P2和Q3。

在步骤704中，判断差值P1和P2是否均小于0。如果差值P1和P2均小于0，则表示风储联合系统的调节能力可同时完全满足用于调节频率偏差的第一附加有功功率ΔP_need.f以及用于调节电压偏差的第二附加有功功率ΔP_need.U，因此，在步骤706中，可将二者之和作为第三附加有功功率ΔP_need，即，ΔP_need＝ΔP_need.f+ΔP_need.U。

如果步骤704中判断差值P1和P2不是均小于0，则表示风储联合系统的调节能力无法完全满足用于调节频率偏差的第一附加有功功率ΔP_need.f以及用于调节电压偏差的第二附加有功功率ΔP_need.U，因此，在步骤705中，可根据表达式12来计算第三附加有功功率ΔP_need。

在步骤707中，判断差值Q3是否小于0。如果Q3小于0，则表示风储联合系统的调节能力可完全满足用于调节电压偏差的第二附加无功功率ΔQ_need.U，因此，在步骤708中，可直接将第二附加无功功率ΔQ_need.U确定为第三附加无功功率ΔQ_need，即，ΔQ_need＝ΔQ_need.U。

如果步骤707中判断差值Q3不小于0，则表示风储联合系统的调节能力无法完全满足用于调节电压偏差的第二附加无功功率ΔQ_need.U，因此，在步骤709中，可根据表达式13来计算第三附加无功功率ΔQ_need。

ΔQ_need＝X_QUn1(S_W.tmax+S_ESS.tmax) (13)

当参照图5至图7计算出需要风储联合系统调节的第三附加有功功率ΔP_need和第三附加无功功率ΔQ_need时，可基于二者来控制风储联合系统发出的功率。

具体地说，可基于第三附加有功功率ΔP_need来计算风储联合系统中的风力发电机组需要额外调节的有功功率ΔP_Wneed和/或风储联合系统中的储能装置需要额外调节的有功功率ΔP_ESSneed；基于第三附加无功功率ΔQ_need，来计算风力发电机组需要额外调节的无功功率ΔQ_Wneed和/或储能装置需要额外调节的无功功率ΔQ_ESSneed；基于风力发电机组需要额外调节的有功功率ΔP_Wneed和无功功率ΔQ_Wnee以及储能装置需要额外调节的有功功率ΔP_ESSneed和无功功率ΔQ_ESSnee，来控制风储联合系统发出功率。下面将参照图8和图9来进行详细地描述。

图8是示出根据本发明实施例的基于第三附加有功功率ΔP_need来计算风力发电机组和/或储能装置需要额外调节的有功功率的方法的示例。

参照图8，在步骤801中，读取风力发电机组实时发出的有功功率P_W和风力发电机组最大发出的有功功率输出限值P_Wlim以及储能装置的实时发出的有功功率P_ESS以及储能装置最大发出的有功功率输出限值P_ESSlim。类似于图3的步骤301和步骤303，在一个示例中，可通过从分散式风电EMS系统读取P_W和P_Wlim，并且通过储能装置EMS系统读取P_ESS和P_ESSlim。

当计算风力发电机组和/或储能装置需要额外调节的有功功率时，优先考虑最大化利用风力发电机组的调节能力，当风力发电组的调节能力无法完全满足第三附加有功功率ΔP_need时，考虑利用存储装置的调节能力。

在一个示例中，当风力发电机组实时发出的有功功率P_W的绝对值小于风力发电机组的有功功率输出限值P_Wlim的绝对值时，在优先最大化利用风力发电机组的能够发出的有功功率的情况下，使得风力发电机组需要额外调节的有功功率与储能装置需要额外调节的有功功率之和最接近第三附加有功功率ΔP_need。下面将参照步骤802至步骤810来进行详细地描述。

在步骤802中，通过将风力发电机组实时发出的有功功率P_W的绝对值与风力发电机组的有功功率输出限值P_Wlim的绝对值进行比较，来判断风力发电机组实时发出的有功功率P_W是否已经到达风力发电机组的有功功率输出限值P_Wlim。

当|P_W|小于|P_Wlim|时，在步骤802中判断风力发电机组还未达到有功功率输出限值P_Wlim，即，“否”。此时，在步骤803中，将第三附加有功功率的绝对值|ΔP_need|与风力发电机组还可发出的有功功率|P_Wlim-P_W|进行比较。如果在步骤803中判断|ΔP_need|小于|P_Wlim-P_W|，则表示风力发电机组还可发出的有功功率|P_Wlim-P_W|能够完全满足第三附加有功功率ΔP_need，而不需要在利用储能装置的调节能力(即，步骤804中的ΔP_ESSneed＝0)，因此在步骤804中可确定风力发电机组需要额外调节的有功功率ΔP_Wneed＝ΔP_need。

如果在步骤803中判断|ΔP_need|不小于|P_Wlim-P_W|，则表示风力发电机组还可发出的有功功率|P_Wlim-P_W|无法满足第三附加有功功率ΔP_need，而是需要考虑利用储能装置的调节能力。在此情况下，优先最大化利用风力发电机组的能够发出的有功功率，即，风力发电机组需要额外调节的有功功率为|P_Wlim-P_W|(即，步骤807、809和810中的ΔP_Wneed＝|P_Wlim-P_W|)。考虑利用储能装置的调节能力，在步骤805中可利用表达式14计算风力发电机组无法满足第三附加有功功率ΔP_need的差值ΔP。

ΔP＝ΔP_need-|P_Wlim-P_W| (14)

在步骤806中判断储能装置实时发出的有功功率P_ESS是否已经到达有功功率输出限值P_ESSlim。如果在步骤806中，判断|P_ESS|不小于|P_ESSlim|，则表示储能装置已经达到有功功率输出限值P_ESSlim，即，储能装置不存在额外的调节能力，因此在步骤807中确定储能装置需要额外调节的有功功率为ΔP_ESSneed＝0。如果在步骤806中，判断|P_ESS|小于|P_ESSlim|，则表示储能装置还未达到有功功率输出限值P_ESSlim，即，储能装置还存在额外的调节能力，因此在步骤808中将差值ΔP的绝对值与储能装置还可额外调节的有功功率(P_ESSlim-P_ESS)的绝对值进行比较。

如果在步骤808中确定|ΔP|小于|P_ESSlim-P_ESS|，则表示储能装置额外的调节能力能够完全弥补风力发电机组无法满足第三附加有功功率ΔP_need的差值ΔP。因此，在步骤809中，确定储能装置需要额外调节的有功功率ΔP_ESSneed＝ΔP。此时，风力发电机组需要额外调节的有功功率与储能装置需要额外调节的有功功率之和等于第三附加有功功率。

如果在步骤808中确定|ΔP|不小于|P_ESSlim-P_ESS|，则表示储能装置额外的调节能力不能够弥补风力发电机组无法满足第三附加有功功率ΔP_need的差值ΔP。此时，考虑使得风力发电机组需要额外调节的有功功率与储能装置需要额外调节的有功功率之和最接近第三附加有功功率ΔP_need，因此，在步骤810中，确定储能装置需要额外调节的有功功率能够使得储能装置达到其有功功率输出限值P_ESSlim，即，ΔP_ESSneed＝|P_ESSlim-P_ESS|。

在一个示例中，当风力发电机组实时发出的有功功率P_W的绝对值不小于风力发电机组的有功功率输出限值P_Wlim的绝对值时，在最大化利用储能装置的能够发出的有功功率的情况下，使得储能装置需要额外调节的有功功率最接近第三附加有功功率ΔP_need。下面将参照步骤811至步骤815来进行详细地描述。

返回步骤802，当风力发电机组的|P_W|不小于|P_Wlim|时，在步骤802中判断风力发电机组已经达到有功功率输出限值P_Wlim。在此情况下，指示风力发电机组的已经不存在额外的调节能力(即，步骤812、814和815中的ΔP_Wneed＝0)，这时仅能考虑利用储能装置的调节能力。

在步骤811中，判断储能装置实时发出的有功功率P_ESS是否已经到达有功功率输出限值P_ESSlim。如果在步骤811中，若确定|P_ESS|不小于|P_ESSlim|，则表示储能装置已经达到有功功率输出限值P_ESSlim，即，储能装置也不存在额外的调节能力，因此在步骤812中确定储能装置需要额外调节的有功功率为ΔP_ESSneed＝0。

如果在步骤811中，若确定|P_ESS|小于|P_ESSlim|，则表示储能装置还未达到有功功率输出限值P_ESSlim，即，储能装置还存在额外的调节能力，因此在步骤813中将第三附加有功功率ΔP_need的绝对值与储能装置额外的调节能力(P_ESSlim-P_ESS)的绝对值进行比较。

如果在步骤813中确定|ΔP_need|小于|P_ESSlim-P_ESS|，则表示储能装置额外的调节能力能够完全满足第三附加有功功率ΔP_need。因此，在步骤814中，确定储能装置需要额外调节的有功功率ΔP_ESSneed＝ΔP_need。

如果在步骤813中确定|ΔP_need|不小于|P_ESSlim-P_ESS|，则表示储能装置额外的调节能力无法完全满足第三附加有功功率ΔP_need。此时，考虑使得储能装置需要额外调节的有功功率最接近第三附加有功功率ΔP_need，因此，在步骤815中，确定储能装置需要额外调节的有功功率能够使得储能装置达到其有功功率输出限值P_ESSlim，即，ΔP_ESSneed＝|P_ESSlim-P_ESS|。

图9是示出根据本发明实施例的基于第三附加无功功率ΔQ_need来计算风力发电机组和/或储能装置需要额外调节的有功功率的方法的示例。

参照图9，在步骤901中，读取风力发电机组实时发出的无功功率Q_W和风力发电机组最大发出的无功功率输出限值Q_Wlim以及储能装置的实时发出的无功功率Q_ESS以及储能装置最大发出的无功功率输出限值Q_ESSlim。类似于图3的步骤301和步骤303，在一个示例中，可通过从分散式风电EMS系统读取Q_W和Q_Wlim，并且通过储能装置EMS系统读取Q_ESS和Q_ESSlim。此外，虽然在本申请中将步骤901和步骤801分别示出在两个不同的步骤中，但是步骤901和步骤801可同时地执行，图8和图9的操作也可同时地执行。

类似于图8，当计算风力发电机组和/或储能装置需要额外调节的无功功率时，优先考虑最大化利用风力发电机组的调节能力，当风力发电组的调节能力无法完全满足第三附加无功功率ΔQ_need时，考虑利用存储装置的调节能力。

在一个实施例中，当风力发电机组实时发出的无功功率的绝对值小于风力发电机组的无功功率输出限值的绝对值时，在优先最大化利用所述风力发电机组的能够发出的无功功率的情况下，使得风力发电机组需要额外调节的无功功率与储能装置需要额外调节的无功功率之和最接近第三附加无功功率。图9的步骤902至步骤910详细地描述了该实施例，并且图9的步骤902至步骤910的无功功率过程与图8的步骤802至步骤810的有功功率过程一一对应，各个参数的含义也一一对应，为了简明，在此省略其对应的描述。

在另一实施例中，当风力发电机组实时发出的无功功率的绝对值不小于风力发电机组的无功功率输出限值的绝对值时，在最大化利用储能装置的能够发出的无功功率的情况下，使得储能装置需要额外调节的无功功率最接近第三附加无功功率。图9的步骤911至步骤915详细地描述了该另一实施例，并且图9的步骤911至步骤915的无功功率过程与图8的步骤811至步骤815的有功功率过程一一对应，各个参数的含义也一一对应，为了简明，在此省略其对应的描述。

在参照图8和图9计算完成风力发电机组需要额外调节的有功功率和无功功率和/或储能装置需要额外调节的有功功率和无功功率(即，完成分配风储联合系统的有功功率和无功功率求)之后，将分配的风储联合系统的有功功率和无功功率通过分散式风电EMS系统和储能装置EMS系统传输到各个分散式风力发电机组及储能装置，从而使分散式风力发电机组和储能装置额外调节相应的功率，实现对电力系统(即，电网)频率和电压的协调控制。

图10是示出根据本发明实施例的分散式风电的风储联合系统1000。

参照图10，风储联合系统1000可包括接入电网等级识别模块1100、优先级确定模块1200、计算模块1300和控制模块1400。

然而。图10示出的风储联合系统1000仅是示意性的示例，本发明构思不限于此。风储联合系统1000还可包括更多或更少的装置。在一个实施例中，风储联合系统还可包括分散式风力发电机组和储能装置、分散式风电EMS系统和储能装置EMS系统等公知的装置或结构。在另一实施例中，风储联合系统1000可仅包括处理器和存储器，处理器可执行图1至图9所描述的方法以及图10各个模块的功能，存储器可存储控制中需要的或计算的各种数据。

参照图10，接入电网等级识别模块1100可被配置为：当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差。接入电网等级识别模块1100可执行图1中的步骤101的操作，为了简明在此省略重复的描述。

优先级确定模块1200可被配置为：根据电压偏差和频率偏差以及确定的接入电网等级，来确定调节优先级。优先级确定模块1200可执行图1中的步骤103的操作以及图2所述描述的确定条件优先级的方法，为了简明在此省略重复的描述。

计算模块1300可被配置为：基于频率偏差来计算用于调节频率偏差的第一附加有功功率；基于电压偏差来计算用于调节电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率；根据确定的调节优先级、第一附加有功功率、第二附加有功功率和第二附加无功功率，来计算需要风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率。计算模块1300可执行图1中的步骤105至步骤109的操作以及图3至图7所描述的各个步骤，为了简明在此省略重复的描述。

控制模块1400可基于第三附加有功功率和第三附加无功功率，来控制风储联合系统发出功率。控制模块1400可执行图1中的步骤111以及图8和图9所描述的各个步骤的操作，为了简明在此省略重复的描述。

图11是示出根据本发明另一实施例的分散式风电的风储联合系统的示图。

参照图11，根据本发明另一实施例的分散式风电的风储联合系统可包括：接入电网等级识别模块110、调节优先级确认模块111、分散式风电、储能状态有功无功需求分配模块112、分散式风电EMS系统113、储能装置EMS系统114、多个风力发电机(风机1至风机n)以及多个储能装置(储能装置PCS1至PCSn)。

接入电网等级识别模块110可根据电压信息(也可称为电网的电压实测值)U_grid和电网状态信息S_grid来确定接入电网等级。接入电网等级识别模块110在确定接入电网等级的情况下，可获得相应的电压参考值U_ref和频率参考值f_ref用于在比较器(或减法器、计算器等)中分别与电网的电压实测值U_grid和频率实测值f_grid进行比较，来得到电压偏差ΔU和频率偏差Δf。接入电网等级识别模块110还可根据确定的接入电网等级来得到电压波动范围ΔU_lim和频率波动范围Δf_lim，并输入到调节优先级确认模块111用于确定优先级。换言之，接入电网等级识别模块110可执行关于步骤101中的操作，为了简明在此省略重复的描述。

调节优先级确认模块111可根据图1的步骤103以及图2A描述的方法来确定优先级，为了简明在此省略重复的描述。

分散式风电、储能状态有功无功需求分配模块112可根据调节优先级确认模块111确定的优先级、分散式风电EMS系统113获取的风机状态(例如，风力发电机组实时发出的有功功率P_W和无功功率Q_W、风力发电机组最大发出的有功功率输出限值P_Wlim和无功功率输出限值Q_Wlim)和储能装置EMS系统114获取的储能状态(例如，储能装置的实时发出的有功功率P_ESS和无功功率Q_ESS、储能装置最大发出的有功功率输出限值P_ESSlim和无功功率输出限值Q_ESSlim)，来计算风力发电机组需要额外调节的有功功率ΔP_Wneed和无功功率ΔQ_Wneed以及储能装置需要额外调节的有功功率ΔP_ESSneed和无功功率ΔQ_ESSneed。换言之，分散式风电、储能状态有功无功需求分配模块112执行关于步骤105至109的操作以及图3至图9描述的操作，为了简明在此省略重复的描述。

分散式风电EMS系统113可从风机1至风机n分别获取各个风机信息，然后综合分析各个风机信息来获取提供给分散式风电、储能状态有功无功需求分配模块112的风机状态。分散式风电EMS系统113还可根据计算的风力发电机组需要额外调节的有功功率ΔP_Wneed和无功功率ΔQ_Wneed控制风机1至风机n的风机出力。分散式风电EMS系统113可采用各种方法来进行上述操作，为了不使得本发明构思的模糊，因此不做详细的描述。

储能装置EMS系统114可从储能装置PCS1至PCSn分别获取各个储能信息，然后综合分析各个储能信息来获取提供给分散式风电、储能状态有功无功需求分配模块112的储能状态。储能装置EMS系统114还可根据计算的储能装置需要额外调节的有功功率ΔP_ESSneed和无功功率ΔQ_ESSneed控制储能装置PCS1至PCSn的储能出力。分散式风电EMS系统113可采用各种方法来进行上述操作，为了不使得本发明构思的模糊，因此不做详细的描述。

以上参照图1至图9描述的本发明的分散式风电的风储联合系统的控制方法以及图10和图11所描述的风储联合系统能够对电网的电压偏差调节和频率偏差调节进行综合权衡，确定调节优先级，进而在考虑分散式风电接入配电网时存在的有功功率和无功功率的耦合问题的情况下，确定风力发电机组和储能装置需要额外调节的有功功率和无功功率的分配，并且最大化的利用风力发电机组和储能装置的调节能力，并且优先最大化利用风力发电机组的调节能力，有效提高分散式风电的并网可靠性以及该并网的电能质量。

根据本发明构思的示例实施例，图1至图9描述的方法的各个步骤以及图10和图11的描述的各个模块及其操作可被编写为程序或软件。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的对应描述，使用任何编程语言来编写程序或软件。在一个示例中，程序或软件可包括被一个或多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如，由编译器产生的机器代码。在另一个示例中，程序或软件包括被一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。程序或软件可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中。在一个示例中，程序或软件或一个或多个非暂时性计算机可读存储介质可被分布在计算机系统上。

根据本发明构思的示例实施例，图1至图9描述的方法的各个步骤以及图10和图11的描述的各个模块及其操作可被实现在包括处理器和存储器的计算装置上。存储器存储有用于控制处理器实现如上所述的各个单元的操作的程序指令。

虽然上面参照图1至图11已经详细描述了本发明的特定示例实施例，但是在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以以各种形式对本发明进行修改。如果描述的技术以不同的顺序被执行，和/或如果描述的系统、架构、或装置中的组件以不同的方式组合，和/或被其他组件或它们的等同物代替或补充，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不是通过具体实施方式所限定，而是由权利要求和它们的等同物限定，并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为被包括在本公开中。

Claims (24)

1.一种分散式风电的风储联合系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差；

根据所述电压偏差和所述频率偏差以及确定的接入电网等级，来确定调节优先级；

基于所述频率偏差来计算用于调节所述频率偏差的第一附加有功功率；

基于所述电压偏差来计算用于调节所述电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率；

根据确定的调节优先级、所述第一附加有功功率、所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率，来计算需要所述风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率；

基于所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率，来控制所述风储联合系统发出功率，

其中，基于所述电压偏差来计算用于调节所述电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率的步骤包括：

根据所述电压偏差和电网电压变化有功调节响应系数，来计算第二有功功率；

根据所述电压偏差和电网电压变化无功调节响应系数，来计算第二无功功率；

基于所述第二有功功率与所述第二无功功率之间的比例关系以及所述风储联合系统中的风力发电机组能够提供的功率和所述风储联合系统中的储能装置能够提供的功率，来计算所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率，

其中，不同的接入电网等级包括：35kV级、第一容量的10kV级和第二容量的10kV级。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述频率偏差来计算用于调节所述频率偏差的第一附加有功功率的步骤包括：

根据所述频率偏差、电网频率变化率响应系数和电网频率变化响应系数，来计算第一有功功率；

将所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率之和与所述第一有功功率进行比较，来计算所述第一附加有功功率。

3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取所述风力发电机组实时发出的有功功率和无功功率以及所述风力发电机组的容量限值，以确定所述风力发电机组能够提供的功率；

获取所述储能装置实时发出的有功功率和无功功率以及所述储能装置的容量限值，以确定所述储能装置能够提供的功率。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，计算需要所述风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的步骤包括：

当确定的调节优先级为频率优先调节时，在不考虑电压调节的情况下，基于所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率之和与所述第一附加有功功率的比较，来计算所述第三附加有功功率；

当确定的调节优先级为电压优先调节时，在不考虑频率调节的情况下，基于所述第二附加有功功率与所述第二附加无功功率之间的比例关系以及所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率，来计算所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率；

当确定的调节优先级为频率电压协调调节时，基于所述第一附加有功功率、所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率三者的比例关系以及所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率，来计算第三附加有功功率和第三的附加无功功率。

5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，计算需要所述风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率的步骤还包括：

如果所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率在频率优先调节的情况下还有剩余的功率，则将该剩余的功率用于电压调节来计算第三有功功率和第三无功功率，并且将所述第一附加有功功率与所述第三有功功率之和作为第三附加有功功率，将所述第三无功功率作为所述第三附加无功功率；

如果所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率在电压优先调节的情况还有剩余的功率，则将该剩余的功率用于频率调节来计算第四有功功率，并且将所述第二附加有功功率与所述第四有功功率之和作为第三附加有功功率，将所述第二附加无功功率作为所述第三附加无功功率。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，确定调节优先级的步骤包括：

基于不同的接入电网等级的电压波动范围、频率波动范围，在以电压偏差ΔU为第一坐标分量、以频率偏差Δf为第二坐标分量的二维空间内划分多个分区。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述多个分区包括：

死区：-1％U_N＜ΔU＜+1％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；

A区：-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域之中的除了死区之外的区域；

B区：-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域；

C区：-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；

D区：-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域；

E区：-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；

F区：-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域；

G区：-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域；

H区：-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域；

I区：-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域，

其中，U_N表示并网时电压的额定值。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，确定调节优先级的步骤还包括：

判断所述电压偏差和所述频率偏差所属的分区；

根据确定的接入电网等级以及所述电压偏差和所述频率偏差所属的分区下的电压质量和频率质量，来确定调节优先级。

9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率来控制所述风储联合系统发出功率的步骤包括：

基于所述第三附加有功功率来计算所述风力发电机组需要额外调节的有功功率和/或所述储能装置需要额外调节的有功功率；

基于所述第三附加无功功率，来计算所述风力发电机组需要额外调节的无功功率和/或所述储能装置需要额外调节的无功功率；

基于所述风力发电机组需要额外调节的有功功率和无功功率以及所述储能装置需要额外调节的有功功率和无功功率，来控制所述风储联合系统发出功率。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算所述风力发电机组需要额外调节的有功功率和/或所述储能装置需要额外调节的有功功率的步骤包括：

当所述风力发电机组实时发出的有功功率的绝对值小于所述风力发电机组的有功功率输出限值的绝对值时，在优先最大化利用所述风力发电机组的能够发出的有功功率的情况下，使得所述风力发电机组需要额外调节的有功功率与所述储能装置需要额外调节的有功功率之和最接近所述第三附加有功功率；

当所述风力发电机组实时发出的有功功率的绝对值不小于所述风力发电机组的有功功率输出限值的绝对值时，在最大化利用所述储能装置的能够发出的有功功率的情况下，使得所述储能装置需要额外调节的有功功率最接近所述第三附加有功功率。

11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，计算所述风力发电机组需要额外调节的无功功率和/或所述储能装置需要额外调节的无功功率的步骤包括：

当所述风力发电机组实时发出的无功功率的绝对值小于所述风力发电机组的无功功率输出限值的绝对值时，在优先最大化利用所述风力发电机组的能够发出的无功功率的情况下，使得所述风力发电机组需要额外调节的无功功率与所述储能装置需要额外调节的无功功率之和最接近所述第三附加无功功率；

当所述风力发电机组实时发出的无功功率的绝对值不小于所述风力发电机组的无功功率输出限值的绝对值时，在最大化利用所述储能装置的能够发出的无功功率的情况下，使得所述储能装置需要额外调节的无功功率最接近所述第三附加无功功率。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行权利要求1至11中的任一项所述的方法的程序指令。

13.一种计算装置，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，存储有当被处理器执行时使得处理器执行权利要求1至11中的任一项所述的方法的程序指令。

14.一种分散式风电的风储联合系统，其特征在于，所述风储联合系统包括：

接入电网等级识别模块，被配置为：当电网处于稳定状态时，确定接入电网等级，并且获取电网的电压实测值和频率实测值并分别与确定的接入电网等级下的电压参考值和频率参考值进行比较，来计算电压偏差和频率偏差；

优先级确定模块，被配置为：根据所述电压偏差和所述频率偏差以及确定的接入电网等级，来确定调节优先级；

计算模块，被配置为：基于所述频率偏差来计算用于调节所述频率偏差的第一附加有功功率；基于所述电压偏差来计算用于调节所述电压偏差的第二附加有功功率和第二附加无功功率；根据确定的调节优先级、所述第一附加有功功率、所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率，来计算需要所述风储联合系统调节的第三附加有功功率和第三附加无功功率；

控制模块，被配置为：基于所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率，来控制所述风储联合系统发出功率，

其中，计算模块还被配置为：

根据所述电压偏差和电网电压变化有功调节响应系数，来计算第二有功功率；

根据所述电压偏差和电网电压变化无功调节响应系数，来计算第二无功功率；

基于所述第二有功功率与所述第二无功功率之间的比例关系以及所述风储联合系统中的风力发电机组能够提供的功率和所述风储联合系统中的储能装置能够提供的功率，来计算所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率，

其中，不同的接入电网等级包括：35kV级、第一容量的10kV级和第二容量的10kV级。

15.如权利要求14所述的风储联合系统，其特征在于，计算模块被配置为：

根据所述频率偏差、电网频率变化率响应系数和电网频率变化响应系数，来计算第一有功功率；

将所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率之和与所述第一有功功率进行比较，来计算所述第一附加有功功率。

16.如权利要求14或15所述的风储联合系统，其特征在于，所述风储联合系统还包括功率确定模块，被配置为：

获取所述风力发电机组实时发出的有功功率和无功功率以及所述风力发电机组的容量限值，以确定所述风力发电机组能够提供的功率；

获取所述储能装置实时发出的有功功率和无功功率以及所述储能装置的容量限值，以确定所述储能装置能够提供的功率。

17.如权利要求16所述的风储联合系统，其特征在于，计算模块被配置为：

当确定的调节优先级为频率优先调节时，在不考虑电压调节的情况下，基于所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率之和与所述第一附加有功功率的比较，来计算所述第三附加有功功率；

当确定的调节优先级为电压优先调节时，在不考虑频率调节的情况下，基于所述第二附加有功功率与所述第二附加无功功率之间的比例关系以及所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率，来计算所述第三附加有功功率和所述第三附加无功功率；

当确定的调节优先级为频率电压协调调节时，基于所述第一附加有功功率、所述第二附加有功功率和所述第二附加无功功率三者的比例关系以及所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率，来计算第三附加有功功率和第三的附加无功功率。

18.如权利要求16所述的风储联合系统，其特征在于，计算模块还被配置为：

如果所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率在频率优先调节的情况下还有剩余的功率，则将该剩余的功率用于电压调节来计算第三有功功率和第三无功功率，并且将所述第一附加有功功率与所述第三有功功率之和作为第三附加有功功率，将所述第三无功功率作为所述第三附加无功功率；

如果所述风力发电机组能够提供的功率和所述储能装置能够提供的功率在电压优先调节的情况还有剩余的功率，则将该剩余的功率用于频率调节来计算第四有功功率，并且将所述第二附加有功功率与所述第四有功功率之和作为第三附加有功功率，将所述第二附加无功功率作为所述第三附加无功功率。

19.如权利要求14所述的风储联合系统，其特征在于，所述优先级确定模块还被配置为：

基于不同的接入电网等级的电压波动范围、频率波动范围，在以电压偏差ΔU为第一坐标分量、以频率偏差Δf为第二坐标分量的二维空间内划分多个分区。

20.如权利要求19所述的风储联合系统，其特征在于，所述多个分区包括：

死区：-1％U_N＜ΔU＜+1％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；

A区：-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域之中的除了死区之外的区域；

B区：-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域；

C区：-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；

D区：-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域；

E区：-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且|Δf|＜0.2Hz所形成的区域；

F区：-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且0.2Hz＜|Δf|＜0.5Hz所形成的区域；

G区：-3％U_N＜ΔU＜+7％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域；

H区：-7％U_N＜ΔU＜-3％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域；

I区：-10％U_N＜ΔU＜-7％U_N且0.5Hz＜|Δf|＜1Hz所形成的区域，

其中，U_N表示并网时电压的额定值。

21.如权利要求19所述的风储联合系统，其特征在于，所述优先级确定模块还被配置为：

判断所述电压偏差和所述频率偏差所属的分区；

根据确定的接入电网等级以及所述电压偏差和所述频率偏差所属的分区下的电压质量和频率质量，来确定调节优先级。

22.如权利要求14所述的风储联合系统，其特征在于，控制模块被配置为：

基于所述第三附加有功功率来计算所述风力发电机组需要额外调节的有功功率和/或所述储能装置需要额外调节的有功功率；

基于所述第三附加无功功率，来计算所述风力发电机组需要额外调节的无功功率和/或所述储能装置需要额外调节的无功功率；

基于所述风力发电机组需要额外调节的有功功率和无功功率以及所述储能装置需要额外调节的有功功率和无功功率，来控制所述风储联合系统发出功率。

23.如权利要求22所述的风储联合系统，其特征在于，控制模块还被配置为：

当所述风力发电机组实时发出的有功功率的绝对值小于所述风力发电机组的有功功率输出限值的绝对值时，在优先最大化利用所述风力发电机组的能够发出的有功功率的情况下，使得所述风力发电机组需要额外调节的有功功率与所述储能装置需要额外调节的有功功率之和最接近所述第三附加有功功率；

当所述风力发电机组实时发出的有功功率的绝对值不小于所述风力发电机组的有功功率输出限值的绝对值时，在最大化利用所述储能装置的能够发出的有功功率的情况下，使得所述储能装置需要额外调节的有功功率最接近所述第三附加有功功率。

24.如权利要求22所述的风储联合系统，其特征在于，控制模块还被配置为：

当所述风力发电机组实时发出的无功功率的绝对值小于所述风力发电机组的无功功率输出限值的绝对值时，在优先最大化利用所述风力发电机组的能够发出的无功功率的情况下，使得所述风力发电机组需要额外调节的无功功率与所述储能装置需要额外调节的无功功率之和最接近所述第三附加无功功率；

当所述风力发电机组实时发出的无功功率的绝对值不小于所述风力发电机组的无功功率输出限值的绝对值时，在最大化利用所述储能装置的能够发出的无功功率的情况下，使得所述储能装置需要额外调节的无功功率最接近所述第三附加无功功率。

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