CN115663926A - 光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质 - Google Patents

光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质 Download PDF

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CN115663926A CN202211354777.9A CN202211354777A CN115663926A CN 115663926 A CN115663926 A CN 115663926A CN 202211354777 A CN202211354777 A CN 202211354777A CN 115663926 A CN115663926 A CN 115663926A
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陈正鹏
李智
刘明波
巩宇
孙婉妹
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Abstract

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质，包括：通过引入储能单元一次调频系数，获取储能单元有功调频支撑功率；当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入的光伏虚拟同步机一次调频系数和储能单元有功调频支撑功率，得到有功调频功率缺额；根据有功调频功率缺额和光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值，以基于调频功率参考值和光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。本发明通过储能单元补偿一次调频需求功率差额等实现了光伏虚拟同步机在限功率状态下，光储系统的协调调频控制，提高系统的运行稳定性，具有极高的推广应用价值。

Description

光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质。
背景技术
光伏发电作为一种主力电源，已经成为未来电力系统的主力，但其不具备惯性，也无法支撑电网的一次调频，大规模光伏并网势必降低电力系统惯量和阻尼，使电网鲁棒性变弱，虚拟同步发电机技术通过模拟同步机在电网暂态过程中运行机制，改善系统稳定性，成为解决光伏高渗透率并网场景下，提升系统稳定运行能力的有效方案之一。
图1为单元式光伏虚拟同步机的拓扑结构，光伏虚拟同步机由并联在光伏直流母线上的光伏单元(光伏阵列和光伏逆变器)以及由储能变流器和储能电池(超级电容：50kW*15s或磷酸铁锂电池：50kW*30min)组成的储能单元构成，此时储能单元和光伏单元均共同作为虚拟原动机，虚拟同步发电机控制系统通过锁相技术检测并网点频率扰动，控制储能变流器、光伏逆变器主动响应电网调频异常事件。
目前，光伏虚拟同步机的储能变流器与光伏逆变器为对等控制，且各有一个独立的控制器，当电网频率发生扰动时，两个控制器系统均通过锁相环检测到频率的变化，储能变流器控制系统基于改变功率给定值控制策略计算出需要支撑的功率Pbat，提供系统频率支撑，在正常运行状态下，光伏单元采用MPPT运行方式以获得最大出力，当系统功率过剩时，光伏单元接收调度AGC指令进入限功率状态，此时光伏单元功率与光伏MPPT功率之间的差值为调频可支撑功率，但广泛应用的工程化控制策略对这一备用容量的利用考虑不足，如图2所示，光伏单元180s时进入限功率状态，由MPPT运行状态的400kW限定至270kW，220s时系统发生频率事件，系统频率由50Hz降低为49.5Hz，储能单元提供调频功率支撑50kW，235s时刻，储能能量耗尽，但此时，光伏单元虽然具备130kW(400kW-270kW)的功率释放能力，但实际未响应，无功率支撑。
综上，现有的光伏虚拟同步机在限功率状态下，光伏系统备用容量不主动调频或失去储能单元有功调频支撑情况下不响应调频。
发明内容
本发明提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质，解决的技术问题是，现有的光伏虚拟同步机在限功率状态下，光伏系统备用容量不主动调频或失去储能单元有功调频支撑情况下不响应调频。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质。
第一方面，本发明提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，应用于光伏虚拟同步机，所述光伏虚拟同步机包括光伏单元和储能单元，所述方法包括以下步骤：
通过引入储能单元一次调频系数，构建储能单元的改变功率给定值控制模型，并根据所述改变功率给定值控制模型，得到储能单元有功调频支撑功率；
当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入光伏虚拟同步机一次调频系数，获取光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；
根据所述储能单元有功调频支撑功率和所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额；
根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值；
响应所述调频功率参考值，并根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值；
根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。
在进一步的实施方案中，所述改变功率给定值控制模型，具体为：
Pbat＝Vdciboost_ref
Figure BDA0003920629800000031
式中，Pbat表示储能单元有功调频支撑功率；Vdc表示储能单元直流母线电压；iboost_ref表示储能单元调频电流参考值；iboost_0表示储能单元初始电流给定值；kf表示储能单元一次调频系数；fN表示电网额定频率；f0表示电网频率；PN表示储能单元额定功率；Tj表示虚惯性时间常数；Δf表示电网频率变化量；Δt表示电网频率变化时间。
在进一步的实施方案中，所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率的计算公式为：
Figure BDA0003920629800000032
式中，ΔP表示光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；Vvsg_dc表示光伏虚拟同步机直流母线电压；ivsg_boost表示光伏虚拟同步机初始电流值；Kvsg_f表示光伏虚拟同步机一次调频系数；fN表示电网额定频率；f0表示电网频率；Pvsg_N表示光伏虚拟同步机额定功率；Tvsg_j表示光伏虚拟同步机虚拟惯性时间常数；Δf表示电网频率变化量；Δt表示电网频率变化时间。
在进一步的实施方案中，所述有功调频功率缺额的计算公式为：
P′＝ΔP-Pbat
式中，P′表示有功调频功率缺额；ΔP表示光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；Pbat表示储能单元有功调频支撑功率。
在进一步的实施方案中，所述根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值的步骤包括：
获取光伏单元实时输出功率值和光伏单元最大功率点功率；
通过光伏单元实时输出功率值和有功调频功率缺额，计算得到光伏功率调整值；
判断所述光伏功率调整值是否小于所述光伏单元最大功率点功率，若是，则根据光伏单元实时输出功率值、所述有功调频功率缺额和所述储能单元有功调频支撑功率，计算得到光伏虚拟同步机的调频功率参考值。
在进一步的实施方案中，所述光伏功率调整值的计算公式为：
α＝Ppv+P′
式中，α表示光伏功率调整值；Ppv表示光伏单元实时输出功率值；P′表示有功调频功率缺额；
所述调频功率参考值的计算公式为：
Pref＝Ppv+P′+Pbat
式中，Pref表示调频功率参考值；Pbat表示储能单元有功调频支撑功率。
在进一步的实施方案中，所述根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率的步骤包括：
获取光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，并将所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值和所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值进行比较；
若所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值等于所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，则将调频功率参考值作为光伏虚拟同步机调整后的功率，驱动输出光伏虚拟同步机调整后的功率；
若所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值小于所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，则将经电流内环PI环节后的调制比调整至调制比最大值，将光伏虚拟同步机稳定后的输出功率作为光伏虚拟同步机调整后的功率，驱动输出光伏虚拟同步机调整后的功率。
第二方面，本发明提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制系统，应用于光伏虚拟同步机，所述光伏虚拟同步机包括光伏单元和储能单元，所述系统包括：
储能调频模块，用于通过引入储能单元一次调频系数，构建储能单元的改变功率给定值控制模型，并根据所述改变功率给定值控制模型，得到储能单元有功调频支撑功率；
主动调频模块，用于当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入光伏虚拟同步机一次调频系数，获取光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；
调频控制模块，用于根据所述储能单元有功调频支撑功率和所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额；根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值；响应所述调频功率参考值，并根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值；
驱动输出模块，用于根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。
第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行实现上述方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质，所述方法通过利用储能单元提供一次调频支撑，同时在有功调频功率缺额情况下，以光伏发电辅助功率支撑，响应调频功率参考值，根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，以通过光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。与现有技术相比，该方法采用基于直流功率反馈的控制模式，有效解决了实际运行中光伏虚拟同步机在限功率状态下，光伏系统备用容量不主动调频或失去储能单元有功调频支撑情况下不响应调频的问题，较好的提高了光伏虚拟同步机的运行性能。
附图说明
图1是本发明背景技术提供的单元式光伏虚拟同步机的拓扑结构示意图；
图2是本发明背景技术提供的限功率器工况下光伏虚拟同步机调频曲线示意图；
图3是本发明实施例提供的光伏虚拟同步机的光储调频控制方法流程示意图；
图4是本发明实施例提供的储能单元有功调频控制流程示意图；
图5是本发明实施例提供的限功率状态下的光储协调一次调频控制流程示意图；
图6是本发明实施例提供的限功率状态下光伏虚拟同步机光伏储能系统协调调频功率曲线示意图；
图7是本发明实施例提供的光伏虚拟同步机的光储调频控制系统框图；
图8是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
参考图3，本发明实施例提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：
S1.通过引入储能单元一次调频系数，构建储能单元的改变功率给定值控制模型，并根据所述改变功率给定值控制模型，得到储能单元有功调频支撑功率。
如图4所示，本实施例以储能单元的当前功率作为原动机功率，通过引入储能单元一次调频系数构建的改变功率给定值控制模型，计算得到储能单元调频电流参考值，并基于功率电流双闭环控制实现储能单元有功调频支撑功率，其中，所述改变功率给定值控制模型，具体为：
Pbat＝Vdciboost_ref
Figure BDA0003920629800000071
式中，Pbat表示储能单元有功调频支撑功率；Vdc表示储能单元直流母线电压；iboost_ref表示储能单元调频电流参考值；iboost_0表示储能单元初始电流给定值；kf表示储能单元一次调频系数；fN表示电网额定频率，其值为50Hz；f0表示电网频率；PN表示储能单元额定功率；Tj表示虚惯性时间常数；Δf表示电网频率变化量；Δt表示电网频率变化时间。
S2.当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入光伏虚拟同步机一次调频系数，获取光伏虚拟同步机主动调频支撑功率。
如图5所示，为使光伏单元在限功率条件下提供频率支撑，本实施例提供了一种光伏单元限功率状态下光储协调控制策略，当光伏单元处于限功率状态，且电网频率跌落偏差超出频率死区(一般为±0.033Hz)时，本实施例通过引入得光伏虚拟同步机一次调频系数，计算得到光伏虚拟同步机主动调频支撑功率ΔP，其中，所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率的计算公式为：
Figure BDA0003920629800000072
式中，ΔP表示光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；Vvsg_dc表示光伏虚拟同步机直流母线电压；ivsg_boost表示光伏虚拟同步机初始电流值；Kvsg_f表示光伏虚拟同步机一次调频系数；fN表示电网额定频率，其值为50Hz；f0表示电网频率；Pvsg_N表示光伏虚拟同步机额定功率；Tvsg_j表示光伏虚拟同步机虚拟惯性时间常数；Δf表示电网频率变化量；Δt表示电网频率变化时间。
S3.根据所述储能单元有功调频支撑功率和所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额。
在一个实施例中，由光伏单元提供的有功调频功率缺额的计算公式为：
P′＝ΔP-Pbat
式中，P′表示有功调频功率缺额；ΔP表示光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；Pbat表示储能单元有功调频支撑功率。
S4.根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值。
在一个实施例中，所述根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值的步骤包括：
获取光伏单元实时输出功率值和光伏单元最大功率点功率；
通过光伏单元实时输出功率值和有功调频功率缺额，计算得到光伏功率调整值，其中，所述光伏功率调整值的计算公式为：
α＝Ppv+P′
式中，α表示光伏功率调整值；Ppv表示光伏单元实时输出功率值；P′表示有功调频功率缺额；
判断所述光伏功率调整值是否小于所述光伏单元最大功率点功率，若是，则根据光伏单元实时输出功率值、所述有功调频功率缺额和所述储能单元有功调频支撑功率，计算得到光伏虚拟同步机的调频功率参考值，其中，所述调频功率参考值的计算公式为：
Pref＝Ppv+P′+Pbat
式中，Pref表示调频功率参考值；Pbat表示储能单元有功调频支撑功率。
具体地，本实施例在获取到光伏单元实时输出功率值和光伏单元最大功率点功率之后，若判断到Ppv+P′≥Pmppt，此时，将光伏单元最大功率点功率和储能单元有功调频支撑功率之和作为光伏虚拟同步机输出功率；若判断到Ppv+P′<Pmppt，此时，计算得到光伏虚拟同步机的调频功率参考值。
S5.响应所述调频功率参考值，并根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值。
本实施例响应所述调频功率参考值Pref，将所述调频功率参考值Pref与光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率Pvsg作差后，经dq变换得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值Idref，以通过经变换后输出的PWM波驱动光伏虚拟同步机输出调整后功率Pvsg_out。
S6.根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。
在一个实施例中，所述根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率的步骤包括：
获取光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，并将所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值和所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值进行比较；
若所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值等于所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，则将调频功率参考值Pref作为光伏虚拟同步机调整后的功率，驱动输出光伏虚拟同步机调整后的功率；
若所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值小于所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，则将经电流内环PI环节后的调制比调整至调制比最大值，将光伏虚拟同步机稳定后的输出功率作为光伏虚拟同步机调整后的功率，驱动输出光伏虚拟同步机调整后的功率。
具体地，本实施例在得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值Idref后，会出现以下两种情况：
(1)若Idfdb＝Idref，Idfdb为光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，则使光伏虚拟同步机调整后的输出功率Pvsg_out＝Pref；
(2)若始终Idfdb＜Idref，则经电流内环PI环节后调制比逐渐开到最大，光伏虚拟同步机输出功率逐渐趋于稳定，将稳定后的功率作为光伏虚拟同步机调整后的输出功率Pvsg_out，此时，光伏虚拟同步机光伏系统功率为此刻的最大功率点功率Pmppt。
为了验证光伏虚拟同步机的光储调频控制方法的有效性，本实施例在RT-LAB半实物仿真平台进行相同工况验证，验证结果如图6所示，在RT-LAB仿真平台进行验证时，本实施例将光伏虚拟同步机光伏单元MPPT功率设置为410kW，调频前限功率至200kW，光伏虚拟同步机Kvsg_f＝20，在150s时，系统频率以0.5Hz/s降低至49.5Hz，180s时频率恢复。
根据理论计算，当频率降低至49.5Hz时，光伏虚拟同步机应增加有功调频功率为100kW，150s频率降低时，储能单元输出50kW，光伏系统功率由200kW增加为250kW，光伏虚拟同步机总输出功率增加为300kW，与理论有功支撑幅值一致；在168s时，储能单元闭锁，此时，光伏单元立即增加有功调频功率，补偿由于储能单元闭锁造成的功率缺失，光伏虚拟同步机输出总功率维持不变，始终满足电网调频需求。
本发明实施例提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，该方法在限功率状态下，根据模拟的机械运行方程，计算得到光伏虚拟同步机主动调频支撑功率ΔP，从而根据储能单元优先支撑功率Pbat和光伏虚拟同步机主动调频支撑功率ΔP，得到有功调频功率缺额P′，根据有功调频缺额P′，由光伏储能系统协调控制提供有功调频功率的控制策略，需要说明的是，本实施例对光伏电站有功调频系数的设置不具排他性。与现有技术相比，本发明实施例针对光伏虚拟同步机工程化应用中发现的限功率状态下有功调频协调控制问题，提出了限功率状态下的光伏虚拟同步机光储协调调频控制策略，并采用基于直流功率反馈的控制模式，可有效解决实际运行中光伏虚拟同步机在限功率状态下，光伏系统备用容量不主动调频或失去储能单元有功调频支撑情况下不响应调频的问题，由RT-LAB硬件在环仿真结果表明，该策略具备工程应用可行性。
需要说明的是，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在一个实施例中，如图7所示，本发明实施例提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制系统，应用于光伏虚拟同步机，所述光伏虚拟同步机包括光伏单元和储能单元，所述系统包括：
储能调频模块101，用于通过引入储能单元一次调频系数，构建储能单元的改变功率给定值控制模型，并根据所述改变功率给定值控制模型，得到储能单元有功调频支撑功率；
主动调频模块102，用于当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入光伏虚拟同步机一次调频系数，获取光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；
调频控制模块103，用于根据所述储能单元有功调频支撑功率和所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额；根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值；响应所述调频功率参考值，并根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值；
驱动输出模块104，用于根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。
关于一种光伏虚拟同步机的光储调频控制系统的具体限定可以参见上述对于一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法的限定，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请所公开的实施例描述的各个模块和步骤，能够以硬件、软件或者两者结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本发明实施例提供了一种光伏虚拟同步机的光储调频控制系统，所述系统通过储能调频模块提供储能单元一次调频支撑；主动调频模块在限功率状态下，计算得到光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；调频控制模块根据储能单元优先支撑功率和光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额，以通过有功调频功率缺额得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值；驱动输出模块根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。与现有技术相比，本申请通过储能单元补偿一次调频需求功率差额，在有功调频功率缺额情况下，以光伏发电辅助功率支撑，实现限功率状态下光伏虚拟同步机的光储协调调频控制方法，提高了系统稳定水平，实现系统高效经济运行。
图8是本发明实施例提供的一种计算机设备，包括存储器、处理器和收发器，它们之间通过总线连接；存储器用于存储一组计算机程序指令和数据，并可以将存储的数据传输给处理器，处理器可以执行存储器存储的程序指令，以执行上述方法的步骤。
其中，存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者；处理器可以是中央处理器、微处理器、特定应用集成电路、可编程逻辑器件或其组合。通过示例性但不是限制性说明，上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件、现场可编程逻辑门阵列、通用阵列逻辑或其任意组合。
另外，存储器可以是物理上独立的单元，也可以与处理器集成在一起。
本领域普通技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有相同的部件布置。
在一个实施例中，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例提供的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法、系统、设备及介质，其一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法提出的限功率状态下的光伏虚拟同步机光储协调调频控制策略，可有效解决实际运行中光伏虚拟同步机在限功率状态下，光伏系统备用容量不主动调频或失去储能单元有功调频支撑情况下不响应调频的问题。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如SSD)等。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，应用于光伏虚拟同步机，所述光伏虚拟同步机包括光伏单元和储能单元，所述方法包括以下步骤：
通过引入储能单元一次调频系数，构建储能单元的改变功率给定值控制模型，并根据所述改变功率给定值控制模型，得到储能单元有功调频支撑功率；
当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入光伏虚拟同步机一次调频系数，获取光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；
根据所述储能单元有功调频支撑功率和所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额；
根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值；
响应所述调频功率参考值，并根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值；
根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。
2.如权利要求1所述的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，所述改变功率给定值控制模型，具体为：
Pbat＝Vdciboost_ref
Figure FDA0003920629790000011
式中，Pbat表示储能单元有功调频支撑功率；Vdc表示储能单元直流母线电压；iboost_ref表示储能单元调频电流参考值；iboost_0表示储能单元初始电流给定值；kf表示储能单元一次调频系数；fN表示电网额定频率；f0表示电网频率；PN表示储能单元额定功率；Tj表示虚惯性时间常数；Δf表示电网频率变化量；Δt表示电网频率变化时间。
3.如权利要求1所述的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率的计算公式为：
Figure FDA0003920629790000021
式中，ΔP表示光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；Vvsg_dc表示光伏虚拟同步机直流母线电压；ivsg_boost表示光伏虚拟同步机初始电流值；Kvsg_f表示光伏虚拟同步机一次调频系数；fN表示电网额定频率；f0表示电网频率；Pvsg_N表示光伏虚拟同步机额定功率；Tvsg_j表示光伏虚拟同步机虚拟惯性时间常数；Δf表示电网频率变化量；Δt表示电网频率变化时间。
4.如权利要求1所述的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，所述有功调频功率缺额的计算公式为：
P′＝ΔP-Pbat
式中，P′表示有功调频功率缺额；ΔP表示光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；Pbat表示储能单元有功调频支撑功率。
5.如权利要求1所述的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，所述根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值的步骤包括：
获取光伏单元实时输出功率值和光伏单元最大功率点功率；
通过光伏单元实时输出功率值和有功调频功率缺额，计算得到光伏功率调整值；
判断所述光伏功率调整值是否小于所述光伏单元最大功率点功率，若是，则根据光伏单元实时输出功率值、所述有功调频功率缺额和所述储能单元有功调频支撑功率，计算得到光伏虚拟同步机的调频功率参考值。
6.如权利要求5所述的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，所述光伏功率调整值的计算公式为：
α＝Ppv+P′
式中，α表示光伏功率调整值；Ppv表示光伏单元实时输出功率值；P′表示有功调频功率缺额；
所述调频功率参考值的计算公式为：
Pref＝Ppv+P′+Pbat
式中，Pref表示调频功率参考值；Pbat表示储能单元有功调频支撑功率。
7.如权利要求1所述的一种光伏虚拟同步机的光储调频控制方法，其特征在于，所述根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率的步骤包括：
获取光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，并将所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值和所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值进行比较；
若所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值等于所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，则将调频功率参考值作为光伏虚拟同步机调整后的功率，驱动输出光伏虚拟同步机调整后的功率；
若所述光伏虚拟同步机d轴电流反馈值小于所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值，则将经电流内环PI环节后的调制比调整至调制比最大值，将光伏虚拟同步机稳定后的输出功率作为光伏虚拟同步机调整后的功率，驱动输出光伏虚拟同步机调整后的功率。
8.一种光伏虚拟同步机的光储调频控制系统，其特征在于，应用于光伏虚拟同步机，所述光伏虚拟同步机包括光伏单元和储能单元，所述系统包括：
储能调频模块，用于通过引入储能单元一次调频系数，构建储能单元的改变功率给定值控制模型，并根据所述改变功率给定值控制模型，得到储能单元有功调频支撑功率；
主动调频模块，用于当光伏单元处于限功率状态且电网频率偏差超出死区范围时，通过引入光伏虚拟同步机一次调频系数，获取光伏虚拟同步机主动调频支撑功率；
调频控制模块，用于根据所述储能单元有功调频支撑功率和所述光伏虚拟同步机主动调频支撑功率，得到有功调频功率缺额；根据所述有功调频功率缺额和预先获取的光伏单元最大功率点功率，确定调频功率参考值；响应所述调频功率参考值，并根据光伏虚拟同步机交流侧实际输出功率得到光伏虚拟同步机电流内环控制指令值；
驱动输出模块，用于根据所述光伏虚拟同步机电流内环控制指令值和预先获取的光伏虚拟同步机d轴电流反馈值，驱动光伏虚拟同步机输出调整后的功率。
9.一种计算机设备，其特征在于：包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一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中存储有计算机程序，当所述计算机程序被运行时，实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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巩宇等: "光伏虚拟同步发电机工程应用效果分析及优化", 《电力系统自动化》, vol. 42, no. 9, pages 149 - 155 *

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