CN112103977A - 一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，在储能变流器跟踪到电网频率f后，通过微分环节计算出频率变化率f’，使用低通滤波器滤出频率变化率的高频分量得到flpf ’，然后经过死区环节有fld ’，根据虚拟惯量模型得到虚拟惯量的控制功率Pvi，对该控制功率进行限幅得到虚拟惯量控制功率指令Pvi *，Pvi *与AGC功率指令相叠加后，再通过限幅即得控制变流器运行的功率指令P*。为储能系统提供虚拟惯量，该方法可以模拟传统发电机组的机械特性，在电力系统频率发生剧烈变化时为电力系统提供惯量，以支撑电力系统频率的恢复，从而维持电网的稳定，使得储能系统接入电网更具友好性。旨在解决现有技术中存在的储能系统缺乏能够为电力系统的频率恢复提供支撑作用的惯量特性的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法。
背景技术
近年来，储能技术的研究和发展一直备受各国电力、能源部门的重视。电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态进行存储，按照其实现方式可以分为四种类型：物理、电磁、电化学和相变储能。其中，物理储能有飞轮储能、抽水蓄能和压缩空气储能；电磁储能包含，超级电容、超导和高能密度电容储能；电化学储能，则有铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能；相变储能有冰蓄冷储能等。
电化学储能技术的进步推动了产业应用，为了保障电化学储能产业健康发展，截至目前，国家与地方相继发布多项涉及储能的政策、规划、指导意见等文件，其中电化学储能在电力辅助服务应用的相关政策占据了较大比例。在这些政策的推动下，电化学储能调频项目已有多个项目投运，还有更多项目进入在建状态。
随着储能系统在调频项目的大规模应用，储能系统对电力系统电能质量的影响也在逐渐增大，因此增强储能系统对接入电网的友好性势在必行。引起虚拟惯量，在电网频率发生剧烈变化时，使以储能变流器作为变流设备的储能系统具备传统火电、水利发电机组的惯量能力，为电力系统的频率恢复提供支撑作用。因此，如何在储能系统中引入为电力系统的频率恢复提供支撑的储能系统，是一个亟需解决的技术问题。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，旨在解决现有技术中存在的储能系统缺乏能够为电力系统的频率恢复提供支撑作用的惯量特性的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述储能系统虚拟惯量控制方法包括如下步骤：
电网频率参数采集步骤：
S101：储能变流器的控制器根据接入的电网获得电网频率变化率f’；
储能变流器功率控制指令获取步骤：
S201：采用虚拟惯量模型计算该电网频率变化率对应的控制功率Pvi；
S202：根据获得的控制功率Pvi获取虚拟惯量控制功率指令Pvi *，与AGC功率构成总功率指令P1 *；
S203：将总功率指令转换为储能变流器控制功率指令P*；
储能变流器功率控制步骤：
S301：储能变流器根据获得的储能变流器控制功率指令P*进行功率变换调控。
优选的，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述获得电网频率变化率f’通过采样获得并网点电压跟踪电网频率f，通过微分运算得出电网频率的变化率f’。
优选的，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述电网频率参数采集步骤还包括：
S102：通过低通滤波器对频率变化率f’进行滤波，滤除高频分量，保留稳定分量flpf’，减小采样干扰噪声的影响。
优选的，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述步骤S201包括如下子步骤：
S2011：利用死区环节对频率变化率稳定分量flpf’进行第一限制操作，滤除频率变化率flpf’值在正向死区边界fdb’和负向死区边界-fdb’之间的数值；所述第一限制操作为：
S2012：采用虚拟惯量模型计算该电网虚拟惯量的控制功率Pvi；其中虚拟惯量模型采用：
H为为惯量系数。
优选的，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述步骤S202包括如下子步骤：
S2021：利用限幅环节对虚拟惯量控制功率Pvi进行第二限制操作，将超过正向边界PviLmt和负向边界-PviLmt的参数限制于边界值，获得虚拟惯量控制功率指令Pvi*；所述第二限制操作为：
S2022：根据获得的虚拟惯量控制功率指令Pvi*和AGC功率，得到电网总功率指令P1*；其中总功率指令P1*的获得通过如下方式：
优选的，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述步骤S203包括如下步骤：
利用限幅环节对总功率指令P1 *进行第三限制操作，将超过正向边界PLmt和负向边界-PLmt的参数限制于边界值，获得储能变流器控制功率指令P*；所述第三限制操作为：
优选的，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，所述功率变换调控为：储能变流器根据获得的储能变流器控制功率指令快速输出功率，以利于电力系统频率的恢复。
本发明中，在储能变流器跟踪到电网频率f后，通过微分环节计算出频率变化率f’，使用低通滤波器滤出频率变化率的高频分量得到flpf’，然后经过死区环节有fld’，根据虚拟惯量模型得到虚拟惯量的控制功率Pvi，对该控制功率进行限幅得到虚拟惯量控制功率指令Pvi *，Pvi *与AGC功率指令相叠加后，再通过限幅即得控制变流器运行的功率指令P*。为储能系统提供虚拟惯量，该方法可以模拟传统发电机组的机械特性，在电力系统频率发生剧烈变化时为电力系统提供惯量，以支撑电力系统频率的恢复，从而维持电网的稳定，使得储能系统接入电网更具友好性。旨在解决现有技术中存在的储能系统缺乏能够为电力系统的频率恢复提供支撑作用的惯量特性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法的步骤原理示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法的步骤原理示意图。
如图1所示，在本实施例中，一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其步骤具体为：
1.储能变流器控制器根据采样到的并网点电压跟踪电网频率f，然后通过微分环节计算出频率变化率
2.使用低通滤波器对频率变化率f’进行滤波，滤出其高频分量，得到稳定的分量flpf’，以减小采样干扰噪声对其后环节计算的影响；
3.使用死区环节对flpf’进行限制，当该参数越过死区边界后有效，包括正向死区边界fdb’和负向死区边界-fdb’，有fld’＝flpf’；否则判定为0，有fld’＝0，该环节可降低虚拟惯量控制方法造成的功率波动；
4.通过虚拟惯量模型
计算虚拟惯量的控制功率Pvi，其中H为惯量系数；
5.使用限幅环节对虚拟惯量控制功率Pvi进行限制，当该参数超过边界后限制于边界值中，包括正向边界PviLmt和负向边界-PviLmt，得到虚拟惯量控制功率指令Pvi *；
6.在AGC功率指令PAGC上叠加虚拟惯量控制功率指令Pvi *，得到总功率指令P1 *；
7.使用限幅环节对总功率指令P1 *进行限制，当该参数超过边界后限制于边界值中，包括正向边界PLmt和负向边界-PLmt，得到储能变流器控制功率指令P*；
在本实施例中，在储能变流器跟踪到电网频率f后，通过微分环节计算出频率变化率f’，使用低通滤波器滤出频率变化率的高频分量得到flpf’，然后经过死区环节有fld’，根据虚拟惯量模型得到虚拟惯量的控制功率Pvi，对该控制功率进行限幅得到虚拟惯量控制功率指令Pvi *，Pvi *与AGC功率指令相叠加后，再通过限幅即得控制变流器运行的功率指令P*。为储能系统提供虚拟惯量，该方法可以模拟传统发电机组的机械特性，在电力系统频率发生剧烈变化时为电力系统提供惯量，以支撑电力系统频率的恢复，从而维持电网的稳定，使得储能系统接入电网更具友好性。旨在解决现有技术中存在的储能系统缺乏能够为电力系统的频率恢复提供支撑作用的惯量特性的技术问题。
本发明所揭露的方法、系统和模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅是示意性的，例如，所述模块的划分，可以仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以说通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、制度存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述储能系统虚拟惯量控制方法包括如下步骤：
电网频率参数采集步骤：
S101：储能变流器的控制器根据接入的电网获得电网频率变化率f’；
储能变流器功率控制指令获取步骤：
S201：采用虚拟惯量模型计算该电网频率变化率对应的控制功率Pvi；
S202：根据获得的控制功率Pvi获取虚拟惯量控制功率指令Pvi *，与AGC功率构成总功率指令P1 *；
S203：将总功率指令转换为储能变流器控制功率指令P*；
储能变流器功率控制步骤：
S301：储能变流器根据获得的储能变流器控制功率指令P*进行功率变换调控。
2.如权利要求1所述的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述获得电网频率变化率f’通过采样获得并网点电压跟踪电网频率f，通过微分运算得出电网频率的变化率f’。
3.如权利要求1所述的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述电网频率参数采集步骤还包括：
S102：通过低通滤波器对频率变化率f’进行滤波，滤除高频分量，保留稳定分量flpf’，减小采样干扰噪声的影响。
4.如权利要求1所述的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述步骤S201包括如下子步骤：
S2011：利用死区环节对频率变化率稳定分量flpf’进行第一限制操作，滤除频率变化率flpf’值在正向死区边界fdb’和负向死区边界-fdb’之间的数值；所述第一限制操作为：
S2012：采用虚拟惯量模型计算该电网虚拟惯量的控制功率Pvi；其中虚拟惯量模型采用：
H为为惯量系数。
5.如权利要求1所述的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述步骤S202包括如下子步骤：
S2021：利用限幅环节对虚拟惯量控制功率Pvi进行第二限制操作，将超过正向边界PviLmt和负向边界-PviLmt的参数限制于边界值，获得虚拟惯量控制功率指令Pvi*；所述第二限制操作为：
S2022：根据获得的虚拟惯量控制功率指令Pvi*和AGC功率，得到电网总功率指令P1*；其中总功率指令P1*的获得通过如下方式：
6.如权利要求1所述的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述步骤S203包括如下步骤：
利用限幅环节对总功率指令P1 *进行第三限制操作，将超过正向边界PLmt和负向边界-PLmt的参数限制于边界值，获得储能变流器控制功率指令P*；所述第三限制操作为：
7.如权利要求1所述的一种用于储能辅助调频电站的储能系统虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述功率变换调控为：储能变流器根据获得的储能变流器控制功率指令快速输出功率，以利于电力系统频率的恢复。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |