CN111244994A - 一种储能电站的有功-无功协同控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能电站的有功‑无功协同控制方法，通过采集电网状态信息参量，结合储能电站状态的有功和无功控制能力，从九区图划分原理出发，对电网状态进行周期性监测和识别，配合储能电站自身状态判断，对储能电站的有功‑无功出力控制进行策略的切换，利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电，自主出力或吸收电网能量，实现储能接入变电站的有功‑无功出力调节功能，起到改善电能质量，提高电网稳定性的目的；本发明利用储能系统的有功‑无功功率出力能力，进行调节控制，可灵活实现有功功率和无功功率的调节限值的变动，充分发挥变电站变压器的容量优势，保障电网有功无功调节需求，提高设备利用率。
Description
技术领域
本发明属于智能配电技术领域，具体涉及一种储能电站的有功-无功协同控制方法。
背景技术
随着社会的发展，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。而随着技术的发展，电能使用的地位也日渐被提高，实现电能替代是现代社会的能源发展目标。在终端能源消费环节，使用电能替代散烧煤、燃油的能源消费方式，如电采暖、地能热泵、工业电锅炉(窑炉)、电动汽车、电蓄能调峰等。
电能使用的前提则是电能质量的可靠性和安全性。随着我国风电、光伏发电等可再生能源发电厂的大规模快速建设和投入运行，其发电固有的不确定性、间歇性和波动性特点对电网运行造成了重大影响。利用储能的有功和无功的快速吞吐能力，参与电网有功-无功的平衡已成为一个解决电网运行安全稳定问题的有效方案。
为保障我国大规模新能源发电接入下电网的安全经济运行，提高大规模新能源发电并网消纳和大范围资源优化配置水平，迫切需要提升电网智能化，提升输电裕度控制能力，促进大规模新能源的消纳和节能减排。
实际上，作为泛在电力物联网的重要组成，储能电站与传统变电站融合，并赋予数据站的作用，这就是人们所说的“三站合一”。储能电站具有快速充放电速度，无论是有功功率、还是无功功率，其充放过程，其控制精确，应用便捷灵活。利用储能电站实现电网的有功-无功协调控制，可充分利用电网设备资源，提高电网运行安全性。
传统的电网有功-无功功率调节设备，其可调节的无功功率调节和有功功率调节范围是固定的，在变电站变压器容量下的二次人为规定和划分，在一定程度上，并不能充分利用变电站的容量。
发明内容
针对电网的安全稳定性差、电网智能化水平低的技术问题，本发明的目的在于提供一种储能电站的有功-无功协同控制方法，根据电池储能系统接入变电站的负荷功率P和接入母线电压U，进行有功功率和无功功率输出的动态调节，结合九区图的绘制和电池储能系统的状态，以充分发挥电池储能系统(有功-无功设备)的利用率，利用电池储能系统具有较好的充/放电能力，提高电网供电质量，维持电网安全稳定运行。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：一种储能电站的有功-无功协同控制方法，包括以下步骤：
S1.从电网获取电池储能系统接入变电站的负荷功率P、接入母线电压U，以及电池储能系统的荷电状态SOCbattery，数据采样周期为T；
S2.根据步骤S1获取的电压U和负荷功率P，建立U和P的九区图，判定该储能电站所处的状态及区域；
S3.根据步骤S2中判断的电网状态，对储能系统的有功-无功功率的输出协调控制策略进行调整和切换，实现储能出力有功功率出力值Pbattery和无功功率出力值Qbattery的确定；
S4.根据步骤S3中所选择的控制策略，对电池储能系统进行指令下发，完成其有功-无功的出力过程。
作为上述技术方案的补充，步骤S2中，判定该储能电站所处的状态及区域；
1)当0≤U＜UL0，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域1：该区域中储能系统的输出功率和电压都偏低；
2)当UL0≤U＜UH0，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域2：该区域中储能系统的电压处于最佳状态，而电站的输出功率偏低；
3)当UH0≤U，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域3：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率偏低；
4)当UH0≤U，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域4：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率处于最佳状态；
5)当UH0≤U，PH0≤P时，判定电网工况处于区域5：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
6)当UL0≤U＜UH0，PH0≤P时，判定电网工况处于区域6：该区域中储能系统的电压处于较适宜的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
7)当0≤U＜UL0，PH0≤P时，判定电网工况处于区域7：该区域中储能系统的电压处于偏低的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
8)当0≤U＜UL0，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域8：该区域中储能系统的电压处于偏低的状态，而电站的输出功率处较适宜状态；
9)当UL0≤U＜UH0，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域9：该区域中储能系统的电压处较适宜状态，而电站的输出功率也处较适宜状态，在该状态下，储能电站的调节裕度和调节状态也是最佳的。
作为上述技术方案的补充，步骤S3中，所述储能出力的有功功率出力值Pbattery和无功功率出力值Qbattery的确定，具体为：
根据电池储能系统的自身荷电状态SOCbattery，判断储能的状态：
设定其控制策略中有功功率和无功功率的出力上下限，有功功率上限为Pmax、有功功率下限为Pmin；无功功率上限为Qmax、无功功率下限为Qmin，并对储能自身状态进行自恢复，利用PCS逆变器控制其充放电，以实现储能系统设备状态的最佳性能保持：
1)0≤SOCbattery＜SOCmin，储能系统处于状态1，该状态下储能系统电量不足，需充电动作补充电能；
2)SOCmin≤SOCbattery＜SOCmax，储能系统处于状态2，该状态下储能系统荷电量状态良好，可充可放；
3)SOCmax≤SOCbattery，储能系统处于状态3，该状态下储能系统电量富足，适宜进行放电动作；
其中，储能系统充放电功率限值包括如下几种情形并应满足如下条件：
Pbattery∈[Pmin，Pmax]
Qbattery∈[Qmin，Qmax]
Sbattery∈[Smin，Smax]
Sbattery 2＝Pbattery 2+Qbattery 2，储能的有功无功出力始终满足：
其中，有功功率上限为Pmax、有功功率下限为Pmin；无功功率上限为Qmax、无功功率下限为Qmin；Sbattery为视在功率(KVA)，视在功率上限为Smax、视在功率下限为Smin；
情形1：最大限档：Pbattery＝Smax，Qbattery＝0；
情形2：次大限档：Pbattery＝A*Pmax，Qbattery＝B*Qmax；
情形3：中间档：Pbattery＝Pmax，Qbattery＝Qmax；
情形4：次小限档：Pbattery＝B*Pmax，Qbattery＝A*Qmax；
情形5：最小限档：Pbattery＝0，Qbattery＝Smax；
其中：A>1，B<1，Smax 2＝A2*Pmax 2+B2*Qmax 2；A、B为根据电网运行状态确定的任意系数。
作为上述技术方案的补充，步骤S4中，所述有功-无功的出力过程，根据储能系统状态的判断结果，和储能出力的上下限值，切换储能的控制策略和生成各控制策略中储能的有功-无功功率指令：
1)当电网状态处于区域1时：
①若储能系统处于状态1，储能系统不动作；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电动作，该工况下控制策略适应情景3，设置储能出力的有功调节范围为中间档；
2)当电网状态处于区域2时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行无功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电，该工况下控制策略适应情景2，设置储能出力的有功调节范围为次大限档；
3)当电网状态处于区域3时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景1，设置储能出力的有功调节范围为最大限档；
4)当电网状态处于区域4时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景4，设置储能出力的有功调节范围为次小限档；
5)当电网状态处于区域5时：
①若储能系统处于状态1、2，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至接近状态3；
②若储能系统处于状态3，储能系统无需动作；
6)当电网状态处于区域6时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景4，设置储能出力的有功调节范围为次小限档；
7)当电网状态处于区域7时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行无功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行无功功率的充放，该工况下控制策略适应情景5，设置储能出力的有功调节范围为最小限档；
8)当电网状态处于区域8时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电，该工况下控制策略适应情景2，设置储能出力的有功调节范围为次大限档；
9)当电网状态处于区域9时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景3，设置储能出力的有功调节范围为中间档。
本发明还提供一种电池储能系统，该储能系统采用所述储能电站的有功-无功协同控制方法，利用电池储能系统经储能PCS(Power Convert System)逆变器并网充放电，自主出力或吸收电网能量，实现储能接入变电站的有功-无功出力调节功能，起到改善电能质量，提高电网稳定性的目的。
进一步，所述电池储能系统由PCS逆变器控制经由断路器并入电网，控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令，控制电池储能系统充/放电以完成该调解过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明一种储能电站的有功-无功协同控制方法，通过采集电网状态信息参量，结合储能电站状态的有功和无功控制能力，从九区图划分原理出发，对电网状态进行周期性监测和识别，配合储能电站自身状态判断，对储能电站的有功-无功出力控制进行策略的切换，利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电，自主出力或吸收电网能量，实现储能接入变电站的有功-无功出力调节功能，起到改善电能质量，提高电网稳定性的目的。
本发明一种电池储能系统，利用储能系统的有功-无功功率出力能力，进行调节控制，可灵活实现有功功率和无功功率的调节限值的变动，在保证电网有功功率和无功功率的调节能力的基础上，充分发挥变电站变压器的容量优势，保障电网有功无功调节需求，并充分发挥和提高设备利用率。
附图说明
图1为本发明提供的基于变电站采集数据的状态划分九区图。
图2为本发明提供的储能系统状态划分图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细的说明。
实施例1
本发明的主要思路是：利用电网的实时状态(包括储能电站的输出功率和电网的电压值)，结合九区图，对电网的状态进行划分和判断，并基于该划分和判断的结果，对储能电站的有功-无功出力进行协调控制。实现在现有的设备条件下，充分利用储能电站的有功-无功的充放电能力，改善电网的有功功率和无功功率缺额带来的电能质量问题。在实现利用储能改善和调节电网有功-无功平衡的基础上，提高设备利用率，避免因传统的有功-无功备用不足带来的电网安全稳定性问题，或设备的闲置而造成的浪费。
本实施例提出一种储能电站的有功-无功协同控制方法，该控制方法对应的基于变电站采集数据的状态划分九区图如图1所示。
一种储能电站的有功-无功协同控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤1：从电网获取储能接入变电站的负荷功率P或接入的10KV母线的电压U及储能荷电状态SOCbattery，其中，获取数据周期为T(以下获取的电网数据都是时间序列数据，更新周期为T，即U＝U(i)、P＝P(i)、SOCbattery＝SOCbattery(i)，i＝iT)；
步骤2：根据步骤1获取的电压U和功率P等数据，建立U和P的九区图，判定该储能电站所处的状态及区域；
步骤3：根据步骤2中判断的电网状态，对储能电站的有功-无功功率的输出协调控制策略进行调整和切换，实现储能出力有功功率出力值Pbattery和无功功率出力值Qbattery的确定；
步骤4：根据步骤3中所选择的控制策略，对储能电站进行指令下发，完成其有功-无功的出力过程。
步骤S2中，判定该储能电站所处的状态及区域；
1)当0≤U＜UL0，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域1：该区域中储能系统的输出功率和电压都偏低；
2)当UL0≤U＜UH0，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域2：该区域中储能系统的电压处于最佳状态，而电站的输出功率偏低；
3)当UH0≤U，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域3：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率偏低；
4)当UH0≤U，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域4：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率处于最佳状态；
5)当UH0≤U，PH0≤P时，判定电网工况处于区域5：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
6)当UL0≤U＜UH0，PH0≤P时，判定电网工况处于区域6：该区域中储能系统的电压处于较适宜的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
7)当0≤U＜UL0，PH0≤P时，判定电网工况处于区域7：该区域中储能系统的电压处于偏低的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
8)当0≤U＜UL0，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域8：该区域中储能系统的电压处于偏低的状态，而电站的输出功率处较适宜状态；
9)当UL0≤U＜UH0，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域9：该区域中储能系统的电压处较适宜状态，而电站的输出功率也处较适宜状态，在该状态下，储能电站的调节裕度和调节状态也是最佳的。
步骤S3中，所述储能出力的有功功率出力值Pbattery和无功功率出力值Qbattery的确定，具体为：
根据电池储能系统的自身荷电状态SOCbattery，判断储能的状态：
设定其控制策略中有功功率和无功功率的出力上下限，有功功率上限为Pmax、有功功率下限为Pmin；无功功率上限为Qmax、无功功率下限为Qmin，并对储能自身状态进行自恢复，利用PCS逆变器控制其充放电，以实现储能系统设备状态的最佳性能保持：
1)0≤SOCbattery＜SOCmin，储能系统处于状态1，该状态下储能系统电量不足，需充电动作补充电能；
2)SOCmin≤SOCbattery＜SOCmax，储能系统处于状态2，该状态下储能系统荷电量状态良好，可充可放；
3)SOCmax≤SOCbattery，储能系统处于状态3，该状态下储能系统电量富足，适宜进行放电动作，具体如图2所示；
其中，储能系统充放电功率限值包括如下几种情形并应满足如下条件：
Pbattery∈[Pmin，Pmax]
Qbattery∈[Qmin，Qmax]
Sbattery∈[Smin，Smax]
Sbattery 2＝Pbattery 2+Qbattery 2，储能的有功无功出力始终满足：
其中，有功功率上限为Pmax、有功功率下限为Pmin；无功功率上限为Qmax、无功功率下限为Qmin；Sbattery为视在功率(KVA)，视在功率上限为Smax、视在功率下限为Smin；
情形1：最大限档：Pbattery＝Smax，Qbattery＝0；
情形2：次大限档：Pbattery＝A*Pmax，Qbattery＝B*Qmax；
情形3：中间档：Pbattery＝Pmax，Qbattery＝Qmax；
情形4：次小限档：Pbattery＝B*Pmax，Qbattery＝A*Qmax；
情形5：最小限档：Pbattery＝0，Qbattery＝Smax；
其中：A>1，B<1，Smax 2＝A2*Pmax 2+B2*Qmax 2；A、B为根据电网运行状态确定的任意系数。
步骤S4中，所述有功-无功的出力过程，根据储能系统状态的判断结果，和储能出力的上下限值，切换储能的控制策略和生成各控制策略中储能的有功-无功功率指令：
1)当电网状态处于区域1时：
①若储能系统处于状态1，储能系统不动作；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电动作，该工况下控制策略适应情景3，设置储能出力的有功调节范围为中间档；
2)当电网状态处于区域2时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行无功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电，该工况下控制策略适应情景2，设置储能出力的有功调节范围为次大限档；
3)当电网状态处于区域3时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景1，设置储能出力的有功调节范围为最大限档；
4)当电网状态处于区域4时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景4，设置储能出力的有功调节范围为次小限档；
5)当电网状态处于区域5时：
①若储能系统处于状态1、2，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至接近状态3；
②若储能系统处于状态3，储能系统无需动作；
6)当电网状态处于区域6时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景4，设置储能出力的有功调节范围为次小限档；
7)当电网状态处于区域7时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行无功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行无功功率的充放，该工况下控制策略适应情景5，设置储能出力的有功调节范围为最小限档；
8)当电网状态处于区域8时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电，该工况下控制策略适应情景2，设置储能出力的有功调节范围为次大限档；
9)当电网状态处于区域9时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景3，设置储能出力的有功调节范围为中间档。
本实施例还提供一种电池储能系统，该储能系统采用所述储能电站的有功-无功协同控制方法，利用电池储能系统经储能PCS(Power Convert System)逆变器并网充放电，自主出力或吸收电网能量，实现储能接入变电站的有功-无功出力调节功能，起到改善电能质量，提高电网稳定性的目的。
所述电池储能系统由PCS逆变器控制经由断路器并入电网，控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令，控制电池储能系统充/放电以完成该调解过程。
本发明提出一种储能电站的有功-无功协同控制方法。利用电网的实时状态(包括储能电站的输出功率和电网的电压值)，结合九区图，对电网的状态进行划分和判断，并基于该划分和判断的结果，对储能电站的有功-无功出力进行协调控制。实现在现有的设备条件下，充分利用储能电站的有功-无功的充放电能力，改善电网的有功功率和无功功率缺额带来的电能质量问题。在实现利用储能改善和调节电网有功-无功平衡的基础上，提高设备利用率。避免因传统的有功-无功备用不足带来的电网安全稳定性问题，或设备的闲置而造成的浪费。
以上所述仅是本发明的典型实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种储能电站的有功-无功协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.从电网获取电池储能系统接入变电站的负荷功率P、接入母线电压U，以及电池储能系统的荷电状态SOCbattery，数据采样周期为T；
S2.根据步骤S1获取的电压U和负荷功率P，建立U和P的九区图，判定该储能电站所处的状态及区域；
S3.根据步骤S2中判断的电网状态，对储能系统的有功-无功功率的输出协调控制策略进行调整和切换，实现储能出力有功功率出力值Pbattery和无功功率出力值Qbattery的确定；
S4.根据步骤S3中所选择的控制策略，对电池储能系统进行指令下发，完成其有功-无功的出力过程。
2.根据权利要求1所述储能电站的有功-无功协同控制方法，其特征在于，步骤S2中，判定该储能电站所处的状态及区域；
1)当0≤U＜UL0，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域1：该区域中储能系统的输出功率和电压都偏低；
2)当UL0≤U＜UH0，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域2：该区域中储能系统的电压处于最佳状态，而电站的输出功率偏低；
3)当UH0≤U，0≤P＜PL0时，判定电网工况处于区域3：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率偏低；
4)当UH0≤U，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域4：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率处于最佳状态；
5)当UH0≤U，PH0≤P时，判定电网工况处于区域5：该区域中储能系统的电压处于偏高的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
6)当UL0≤U＜UH0，PH0≤P时，判定电网工况处于区域6：该区域中储能系统的电压处于较适宜的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
7)当0≤U＜UL0，PH0≤P时，判定电网工况处于区域7：该区域中储能系统的电压处于偏低的状态，而电站的输出功率也处于偏高状态，即接近满功率状态；
8)当0≤U＜UL0，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域8：该区域中储能系统的电压处于偏低的状态，而电站的输出功率处较适宜状态；
9)当UL0≤U＜UH0，PL0≤P＜PH0时，判定电网工况处于区域9：该区域中储能系统的电压处较适宜状态，而电站的输出功率也处较适宜状态，在该状态下，储能电站的调节裕度和调节状态也是最佳的。
3.根据权利要求1所述储能电站的有功-无功协同控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述储能出力的有功功率出力值Pbattery和无功功率出力值Qbattery的确定，具体为：
根据电池储能系统的自身荷电状态SOCbattery，判断储能的状态：
设定其控制策略中有功功率和无功功率的出力上下限，有功功率上限为Pmax、有功功率下限为Pmin；无功功率上限为Qmax、无功功率下限为Qmin，并对储能自身状态进行自恢复，利用PCS逆变器控制其充放电，以实现储能系统设备状态的最佳性能保持：
1)0≤SOCbattery＜SOCmin，储能系统处于状态1，该状态下储能系统电量不足，需充电动作补充电能；
2)SOCmin≤SOCbattery＜SOCmax，储能系统处于状态2，该状态下储能系统荷电量状态良好，可充可放；
3)SOCmax≤SOCbattery，储能系统处于状态3，该状态下储能系统电量富足，适宜进行放电动作；
其中，储能系统充放电功率限值包括如下几种情形并应满足如下条件：
Pbattery∈[Pmin，Pmax]
Qbattery∈[Qmin，Qmax]
Sbattery∈[Smin，Smax]
Sbattery 2＝Pbattery 2+Qbattery 2，储能的有功无功出力始终满足：
其中，有功功率上限为Pmax、有功功率下限为Pmin；无功功率上限为Qmax、无功功率下限为Qmin；Sbattery为视在功率(KVA)，视在功率上限为Smax、视在功率下限为Smin；
情形1：最大限档：Pbattery＝Smax，Qbattery＝0；
情形2：次大限档：Pbattery＝A*Pmax，Qbattery＝B*Qmax；
情形3：中间档：Pbattery＝Pmax，Qbattery＝Qmax；
情形4：次小限档：Pbattery＝B*Pmax，Qbattery＝A*Qmax；
情形5：最小限档：Pbattery＝0，Qbattery＝Smax；
其中：A>1，B<1，Smax 2＝A2*Pmax 2+B2*Qmax 2；A、B为根据电网运行状态确定的任意系数。
4.根据权利要求2或3所述储能电站的有功-无功协同控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述有功-无功的出力过程，根据储能系统状态的判断结果，和储能出力的上下限值，切换储能的控制策略和生成各控制策略中储能的有功-无功功率指令：
1)当电网状态处于区域1时：
①若储能系统处于状态1，储能系统不动作；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电动作，该工况下控制策略适应情景3，设置储能出力的有功调节范围为中间档；
2)当电网状态处于区域2时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行无功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电，该工况下控制策略适应情景2，设置储能出力的有功调节范围为次大限档；
3)当电网状态处于区域3时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景1，设置储能出力的有功调节范围为最大限档；
4)当电网状态处于区域4时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景4，设置储能出力的有功调节范围为次小限档；
5)当电网状态处于区域5时：
①若储能系统处于状态1、2，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至接近状态3；
②若储能系统处于状态3，储能系统无需动作；
6)当电网状态处于区域6时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景4，设置储能出力的有功调节范围为次小限档；
7)当电网状态处于区域7时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行无功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行无功功率的充放，该工况下控制策略适应情景5，设置储能出力的有功调节范围为最小限档；
8)当电网状态处于区域8时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放电，该工况下控制策略适应情景2，设置储能出力的有功调节范围为次大限档；
9)当电网状态处于区域9时：
①若储能系统处于状态1，可优先对储能系统进行有功功率的充电，使荷电状态恢复至状态2；
②若储能系统处于状态2、3，可优先对储能系统进行有功功率的充放，该工况下控制策略适应情景3，设置储能出力的有功调节范围为中间档。
5.一种电池储能系统，其特征在于，该储能系统采用权利要求1-4中任一项所述储能电站的有功-无功协同控制方法，利用电池储能系统经储能PCS逆变器并网充放电，自主出力或吸收电网能量，实现储能接入变电站的有功-无功出力调节功能，起到改善电能质量，提高电网稳定性的目的。
6.根据权利要求5所述的电池储能系统，其特征在于，所述电池储能系统由PCS逆变器控制经由断路器并入电网，控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令，控制电池储能系统充/放电以完成该调解过程。
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