CN112366734A - 一种储能参与电网二次调频的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能参与电网二次调频的控制方法，包括如下步骤：综合分析系统调频需求和储能调频能力，选择储能调频模式，进一步获得储能频率调节功率指令；基于储能的SOC设计放电功率和充电功率；根据储能频率调节功率指令、放电功率和充电功率，获得储能参与电网调频的功率。本发明采用ACE信号控制和ARR信号控制互补输出方式，并基于储能SOC反馈自适应调节储能参与调频的深度，有效避免储能的过充、过放，使储能装置在相同容量配置下能为电网提供更多的调频支持，提高了储能容量的利用率。

Description

一种储能参与电网二次调频的控制方法

技术领域

本发明涉及电网二次调频技术领域，尤其涉及一种储能参与电网二次调频的控制方法。

背景技术

随着各国能源结构转型战略的提出，能源生产方式正在发生变化，导致一些常规机组被可再生能源取代。大多数可再生能源具有弱惯性、波动性和不确定性等特点，接入电网不仅会降低电网的惯性，而且会增加电网出现频率波动的概率。这对电网频率调节能力提出了新的挑战。目前，解决这些问题的方法之一是引入储能频率调节。

近年来，随着技术的成熟和成本的降低，储能技术在电网频率调节中得到了广泛的应用。目前，世界各地正在建设或已投入运行的储能调频工程已有多项。在实际应用中，储能调频技术取得了一定的进展，但储能容量的配置仍受其成本的制约。因此，提高储能容量的利用率已成为调频应用的关键问题之一。

当前储能参与二次调频的研究大多数只基于电网单方面调频需求来制定储能处理控制策略，而非综合研判储能调频能力和电网调频需求，未能充分利用电网和储能之间的互补优势。

发明内容

本发明提出了一种储能参与电网二次调频的控制方法，其目的是：综合研判储能调频能力和电网调频需求，合理控制储能参与二次调频，使储能装置在相同容量配置下能为电网提供更多的调频支持，提高储能容量的利用率。

本发明技术方案如下：

一种储能参与电网二次调频的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：综合分析系统调频需求和储能调频能力，选择储能调频模式，获得储能频率调节功率指令P_de；

步骤2：基于储能的SOC设计放电功率P_d和充电功率P_c；

步骤3：根据储能频率调节功率指令P_de、放电功率P_d和充电功率P_c，获得储能参与电网调频的功率ΔP_bess。

进一步地，步骤1所述储能调频模式为ACE模式和ARR模式，ACE模式和ARR模式的选择依据系统频率偏差Δf和储能SOC：

当Δf位于区间f₁时：如果SOC≤SOC_low则选择ACE模式，如果SOC≥SOC_high则选择ARR模式；

当Δf位于区间f₂时：如果SOC≤SOC_low或SOC≥SOC_high则选择ACE模式；

当Δf位于区间f₃时处于二次调频死区，储能不参与系统频率调节；

当Δf位于区间f₄时：如果SOC≤SOC_low或SOC≥SOC_high则选择ACE模式；

当Δf位于区间f₅时：如果SOC≤SOC_low则选择ARR模式，如果SOC≥SOC_high则选择ACE模式；

其中，f₁为大缺电区间，f₂为小缺电区间，f₃为调频死区，f₄为小功率过剩区间，f₅为大功率过剩区间，SOC_low为SOC低值，SOC_high为SOC高值。

进一步地，步骤2中所述放电功率P_d的计算方法为：

当0＜SOC≤SOC_min时，P_d＝0；

当SOC_min＜SOC≤SOC₀时，

当SOC₀＜SOC≤SOC_low时，

当SOC_low＜SOC＜1时，P_d＝P_dm；

充电功率P_c的计算方法为：

当0＜SOC≤SOC_high时，P_c＝P_cm；

当SOC_high＜SOC≤SOC_l时，

当SOC_l＜SOC≤SOC_max时，

当SOC_max＜SOC＜1时，P_c＝0；

其中，P_dm为储能最大发电功率，P_cm为储能最大充电功率，n为自适应系数，SOC_min为SOC最小值，SOC₀为SOC低启动值，SOC_low为SOC低值，SOC_high为SOC高值，SOC_l为SOC高启动值，SOC_max为SOC最大值。

进一步地，步骤3中所述储能参与电网调频的功率ΔP_bess的计算方法为：

进一步地，步骤1所述储能的频率调节功率指令P_de的获得方法为：

当选择ACE模式时，ACE计算方法为：ACE＝BΔf+ΔP_t，其中B为系统频率偏差系数，ΔP_t为区间功率差；将ACE计算结果取反作为储能的频率调节功率指令P_de。

当选择ARR模式时，按上述计算方法所得ACE计算结果经滤波和PI控制器后获得ARR计算结果，将ARR计算结果作为储能的频率调节功率指令P_de。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：综合研判储能调频能力和电网调频需求，采用ACE信号控制和ARR信号控制互补输出方式，并基于储能SOC反馈自适应调节储能参与调频的深度，有效避免储能的过充、过放，使储能装置在相同容量配置下能为电网提供更多的调频支持，提高了储能容量的利用率。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明所述的ACE模式和ARR模式的计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种储能参与电网二次调频的控制方法，当负载扰动引起系统频率发生偏移后，储能参与电网调频的步骤如下：

步骤1：综合分析系统调频需求和储能调频能力，判断储能调频采用区域控制误差ACE(Area Control Error)模式或区域调节需求ARR(Area Regulation Requirement)模式，进一步获得储能频率调节功率指令P_de。

进一步地，所述ACE模式和ARR模式的选择依据系统频率偏差Δf和储能SOC(Stateof Charge，荷电状态)。具体的，将Δf分为f₁～f₅五个区间，SOC分为SOC≤SOC_low和SOC≥SOC_high两个区间。其中，f₁为大缺电区间、f₂为小缺电区间、f₃为调频死区、f₄为小功率过剩区间、f₅为大功率过剩区间，SOC_low为SOC低值，SOC_high为SOC高值。Δf位于区间f₃时处于二次调频死区，储能不参与系统的频率调节。

本实施例中上述参数设置如下：f₁<49Hz、49Hz≤f₂＜49.5Hz、49.5Hz≤f₃＜50.5Hz、50.5Hz≤f₄＜51Hz、f₅≥51Hz，SOC_low＝0.4，SOC_high＝0.65。

ACE模式和ARR模式选择的判断依据如下表所示：

如图2所示，所述储能的频率调节功率指令P_de的获得方法为：当选择ACE模式时，ACE计算方法为：ACE＝BΔf+ΔP_t，其中B为系统频率偏差系数，ΔP_t为区间功率差；将ACE计算结果取反作为储能的频率调节功率指令P_de；当选择ARR模式时，按上述计算方法所得ACE计算结果经滤波和PI控制器后获得ARR计算结果，将ARR计算结果作为储能的频率调节功率指令P_de。

步骤2：当负载扰动引起的频率偏差超出二次调频死区时，储能参与系统的频率调节。此时，根据储能的实时调频能力，自适应调节储能参与调频的深度，有效避免储能的过充、过放。具体的，基于储能的SOC设计合理的放电功率P_d和充电功率P_c。

放电功率P_d的计算方法为：

当0＜SOC≤SOC_min时，P_d＝0；

当SOC_min＜SOC≤SOC₀时，

当SOC₀＜SOC≤SOC_low时，

当SOC_low＜SOC＜1时，P_d＝P_dm。

充电功率Pc的计算方法为：

当0＜SOC≤SOC_high时，P_c＝P_cm；

当SOC_high＜SOC≤SOC_l时，

当SOC_l＜SOC≤SOC_max时，

当SOC_max＜SOC＜1时，P_c＝0。

其中，P_dm为储能最大发电功率，P_cm为储能最大充电功率，n为自适应系数，SOC_min为SOC最小值，SOC₀为SOC低启动值，SOC_low为SOC低值，SOC_high为SOC高值，SOC_l为SOC高启动值，SOC_max为SOC最大值，SOC_min＜SOC₀＜SOC_low＜SOC_high＜SOC_l＜SOC_max。本实施例中SOC各项参数设置如下：SOC_min＝0.1，SOC₀＝0.25，SOC_low＝0.4，SOC_high＝0.65，SOC_l＝0.8，SOC_max＝1。

步骤3：根据储能频率调节功率指令P_de、基于SOC的放电功率P_d和充电功率P_c，获得储能参与电网调频的功率ΔP_bess如下：

本发明采用ACE信号控制和ARR信号控制互补输出方式，提出了ACE信号控制和ARR信号控制的模式切换标准，并根据储能的实时调频能力自适应调节储能参与调频的深度，有效避免储能的过充、过放，合理控制储能参与二次调频，提高了储能容量的利用率。

Claims (5)

1.一种储能参与电网二次调频的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：综合分析系统调频需求和储能调频能力，选择储能调频模式，获得储能频率调节功率指令P_de；

步骤2：基于储能的SOC设计放电功率P_d和充电功率P_c；

步骤3：根据储能频率调节功率指令P_de、放电功率P_d和充电功率P_c，获得储能参与电网调频的功率ΔP_bess。

2.如权利要求1所述的储能参与电网二次调频的控制方法，其特征在于：步骤1所述储能调频模式为ACE模式和ARR模式，ACE模式和ARR模式的选择依据系统频率偏差Δf和储能SOC：

当Δf位于区间f₁时：如果SOC≤SOC_low则选择ACE模式，如果SOC≥SOC_high则选择ARR模式；

当Δf位于区间f₂时：如果SOC≤SOC_low或SOC≥SOC_high则选择ACE模式；

当Δf位于区间f₃时处于二次调频死区，储能不参与系统频率调节；

当Δf位于区间f₄时：如果SOC≤SOC_low或SOC≥SOC_high则选择ACE模式；

当Δf位于区间f₅时：如果SOC≤SOC_low则选择ARR模式，如果SOC≥SOC_high则选择ACE模式；

其中，f₁为大缺电区间，f₂为小缺电区间，f₃为调频死区，f₄为小功率过剩区间，f₅为大功率过剩区间，SOC_low为SOC低值，SOC_high为SOC高值。

3.如权利要求1所述的储能参与电网二次调频的控制方法，其特征在于：步骤2中所述放电功率P_d的计算方法为：

当0＜SOC≤SOC_min时，P_d＝0；

当SOC_min＜SOC≤SOC₀时，

当SOC₀＜SOC≤SOC_low时，

当SOC_low＜SOC＜1时，P_d＝P_dm；

充电功率P_c的计算方法为：

当0＜SOC≤SOC_high时，P_c＝P_cm；

当SOC_high＜SOC≤SOC_l时，

当SOC_l＜SOC≤SOC_max时，

当SOC_max＜SOC＜1时，P_c＝0；

其中，P_dm为储能最大发电功率，P_cm为储能最大充电功率，n为自适应系数，SOC_min为SOC最小值，SOC₀为SOC低启动值，SOC_low为SOC低值，SOC_high为SOC高值，SOC_l为SOC高启动值，SOC_max为SOC最大值。

4.如权利要求1所述的储能参与电网二次调频的控制方法，其特征在于：步骤3中所述储能参与电网调频的功率ΔP_bess的计算方法为：

5.如权利要求2所述的储能参与电网二次调频的控制方法，其特征在于：步骤1所述储能的频率调节功率指令P_de的获得方法为：

当选择ACE模式时，ACE计算方法为：ACE＝BΔf+ΔP_t，其中B为系统频率偏差系数，ΔP_t为区间功率差；将ACE计算结果取反作为储能的频率调节功率指令P_de；

当选择ARR模式时，按上述计算方法所得ACE计算结果经滤波和PI控制器后获得ARR计算结果，将ARR计算结果作为储能的频率调节功率指令P_de。

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