CN116961023A - 一种储能系统参与一次调频的策略构建方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能系统参与一次调频的策略构建方法及装置，包括：获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略；当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。本发明解决现有技术中策略优化过程复杂、控制效果精确性和稳定性较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种储能系统参与一次调频的策略构建方法及其装置。
背景技术
随着以新能源为主体的新型电力系统逐步构建，新能源出力的波动性和随机性带来的影响不容小觑。在电力系统频繁波动加剧的同时，新能源机组取代传统机组(火电机组、水电机组等)的趋势及比例不断提高，电网可调节资源呈现下架趋势，系统惯量同样出现一定程度的降低，迫切需要引入新的调频资源以应对新能源装机容量的提升。一次调频作为系统频率安全的第一道关卡，对于电力系统频率稳定至关重要。
储能系统参与一次调频有利于缓解电网调频压力，以支撑电网安全稳定运行。此外，储能系统具有的快速响应能力和高品质调节特性对电网频率迅速恢复至理想状态具有举足轻重的作用。当前，储能系统参与一次调频的控制方法主要包含虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法，关于储能系统在调频过程中的控制策略往往采用上述两种方法进行单一控制或引入变K系数，通过类似线性化方式实现两种不同控制方法在单位频率变化趋势不同时段的综合选取。然而，储能系统在一次调频过程中受多因素有效，如储能系统自身荷电状态、电网频率偏差和电网频率偏差变化率等，储能系统控制策略不能简单的采用两种控制方法进行线性组合，导致策略优化过程复杂，控制效果的准确性较低，进而导致电力系统的经济性较差，同时无法充分考虑荷电状态SOC以及电网频率偏差对储能系统通过充放电行为支撑电网频率稳定的影响，导致稳定性不高。
因此，目前亟需一种能够简化策略优化过程、提高控制效果精确性和稳定性的方法。
发明内容
本发明提供了一种储能系统参与一次调频的策略构建方法及其装置，以解决现有技术中策略优化过程复杂、控制效果精确性和稳定性较低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，包括：
获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；
当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略；
当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。
作为优选方案，所述获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的一次调频需求容量，具体为：
获取电力系统的一次调频资源容量，并根据综合负荷波动功率，计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差；
根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频；
若需要，则根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；
若不需要，则储能系统的一次调频需求容量为0。
作为优选方案，所述电力系统的一次调频资源容量为：
ΔPA(s)＝ΔPG(s)+ΔPW(s)+ΔPN(s)
其中，ΔPG(s)表示火电机组参与一次调频的功率；ΔPW(s)表示水电机组参与一次调频的功率；ΔPN(s)表示新能源场站参与一次调频的功率；所述电力系统的一次调频资源容量可以作为电力系统的预设一次调频需求；
所述计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差的公式为：
其中，ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率；ΔPL(s)表示综合负荷波动功率；s表示拉普拉斯因子；G表示电网惯量的时间系数；D表示综合负荷的阻尼系数。
作为优选方案，所述根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频，具体包括：
其中，表示电力系统一次调频资源的最大调频功率；0表示不需要引入储能系统参与电网一次调频；/>表示电力系统一次调频资源处于最大调频功率条件下的电网频率偏差计算值；|ΔFk(s)|表示电网频率限值；ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率，所述储能系统的目标一次调频需求容量通过储能系统参与一次调频的响应功率计算得到。
作为优选方案，所述当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，具体为：
根据储能系统容量限制以及寿命周期，结合荷电状态，计算储能系统在一次调频过程中功率变动的充放电系数；所述充放电系数包括在虚拟下垂控制方法下的充放电系数和在虚拟惯性控制方法下的充放电系数；
根据电网频率偏差及其变化率，计算储能系统在一次调频过程中控制方法转换的比例因子；所述控制方法包括虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法；
根据虚拟下垂控制方法中储能系统参与一次调频的功率，和虚拟惯性控制方法中储能系统参与一次调频的功率，结合所述比例因子，计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，从而构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
作为优选方案，所述计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，具体包括：
其中，表示在虚拟下垂控制方法下储能系统参与一次调频的功率；/>表示在虚拟惯性控制方法下储能系统参与一次调频的功率；ω1表示采用虚拟下垂控制方法的比例因子；ω2表示采用虚拟惯性控制方法的比例因子；|Δf|表示电网频率偏差；d|Δf|表示电网频率偏差变化率；K1表示虚拟下垂控制因子；K2表示虚拟惯性控制因子。
作为优选方案，所述当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，具体为：
根据荷电状态，计算出第一自恢复系数，并根据系统调频死区对抗系数，计算出第二自恢复系数；
根据所述第一自恢复系数和所述第二自恢复系数，通过最小值方法，计算出储能系统在不参与一次调频情况下的综合自恢复系数，并根据所述综合自恢复系数，计算出考虑综合自恢复系数的自恢复出力，从而得到储能系统自恢复控制策略。
相应地，本发明还提供一种储能系统参与一次调频的策略优化装置，包括：计算模块、第一构建模块和第二构建模块；
所述计算模块，用于获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；
所述第一构建模块，用于当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略；
所述第二构建模块，用于当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的储能系统参与一次调频的策略构建方法。
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的储能系统参与一次调频的策略构建方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明的技术方案通过获取电力系统的一次调频资源容量后，进而根据电力系统的预设一次调频需求，来计算出储能系统的目标一次调频需求容量，并通过实时获取的实际一次调频容量与目标一次调频需求容量进行比较，从而能够分别来构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，和考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，考虑多因素的储能系统参与一次调频优化运行策略，避免了策略优化过程复杂的问题，为储能系统参与一次调频控制策略提供理论指导，为储能多元化发展提供必要的技术支撑，提高了控制效果精确性和稳定性。
附图说明
图1：为本发明实施例所提供的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法的步骤流程图；
图2：为本发明实施例所提供的一种储能系统参与一次调频的策略构建装置的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，包括以下步骤S101-S103：
步骤S101：获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量。
作为优选方案，所述获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的一次调频需求容量，具体为：
获取电力系统的一次调频资源容量，并根据综合负荷波动功率，计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差；根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频；若需要，则根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；若不需要，则储能系统的一次调频需求容量为0。
作为优选方案，所述电力系统的一次调频资源容量为：
ΔPA(s)＝ΔPG(s)+ΔPW(s)+ΔPN(s)
其中，ΔPG(s)表示火电机组参与一次调频的功率；ΔPW(s)表示水电机组参与一次调频的功率；ΔPN(s)表示新能源场站参与一次调频的功率；所述电力系统的一次调频资源容量可以作为电力系统的预设一次调频需求。
所述计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差的公式为：
其中，ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率；ΔPL(s)表示综合负荷波动功率；s表示拉普拉斯因子；G表示电网惯量的时间系数；D表示综合负荷的阻尼系数。
作为优选方案，所述根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频，具体包括：
其中，表示电力系统一次调频资源的最大调频功率；0表示不需要引入储能系统参与电网一次调频；/>表示电力系统一次调频资源处于最大调频功率条件下的电网频率偏差计算值；|ΔFk(s)|表示电网频率限值；ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率，所述储能系统的目标一次调频需求容量通过储能系统参与一次调频的响应功率计算得到。
在本实施例中，电力系统频率变化计算，通过电力系统频率的变化由发用两侧接入资源或其扰动导致电网功率平衡被打破引起，可统一描述为综合负荷波动。综合负荷变动对电力系统频率产生的影响计算公式为：
其中，s表示拉普拉斯因子；G表示电网惯量的时间系数，为常量；D表示综合负荷的阻尼系数；ΔF(s)表示电网的频率偏差；ΔPA(s)表示当前电力系统一次调频资源的调频功率；ΔPL(s)表示综合负荷波动功率。
当前的电力系统一次调频资源的调频功率ΔPA(s)具体为：
ΔPA(s)＝ΔPG(s)+ΔPW(s)+ΔPN(s)
其中，ΔPG(s)表示火电机组参与一次调频的功率；ΔPW(s)表示水电机组参与一次调频的功率；ΔPN(s)表示新能源场站参与一次调频的功率。
进一步地，对当前电力系统一次调频资源容量状态进行判断，储能系统参与一次调频的系统频率偏差计算为：
其中，ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率。
根据电网频率管理规定的限值计算并判断当前电力系统一次调频资源容量能否满足电网综合负荷波动带来的调频需求，从而选择性引入储能系统参与电网一次调频。电网是否需要储能系统参与一次调频的判断准则为：
其中，表示当前电力系统一次调频资源的最大调频功率；0表示不需要引入储能系统参与电网一次调频；/>表示当前电力系统一次调频资源处于最大调频功率条件下的电网频率偏差计算值；|ΔFk(s)|表示电网频率限值，即电网的频率死区，超过该值将引发严重的电力系统频率事件。
步骤S102：当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
作为优选方案，所述当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，具体为：
根据储能系统容量限制以及寿命周期，结合荷电状态，计算储能系统在一次调频过程中功率变动的充放电系数；所述充放电系数包括在虚拟下垂控制方法下的充放电系数和在虚拟惯性控制方法下的充放电系数；根据电网频率偏差及其变化率，计算储能系统在一次调频过程中控制方法转换的比例因子；所述控制方法包括虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法；根据虚拟下垂控制方法中储能系统参与一次调频的功率，和虚拟惯性控制方法中储能系统参与一次调频的功率，结合所述比例因子，计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，从而构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
作为优选方案，所述计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，具体包括：
其中，表示在虚拟下垂控制方法下储能系统参与一次调频的功率；/>表示在虚拟惯性控制方法下储能系统参与一次调频的功率；ω1表示采用虚拟下垂控制方法的比例因子；ω2表示采用虚拟惯性控制方法的比例因子；|Δf|表示电网频率偏差；d|Δf|表示电网频率偏差变化率；K1表示虚拟下垂控制因子；K2表示虚拟惯性控制因子。
在本实施例中，一次调频容量不足时，制定考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。在当前的一次调频资源容量不足，储能系统被引入参与一次调频时，不同储能系统控制方法(虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法)对不同电网频率偏差ΔF(s)及其不同变化趋势下的平抑作用不同，虚拟下垂控制方法对电网频率偏差存在较佳作用，虚拟惯性控制方法对电网频率偏差变化率(电网频率偏差对时间的导数)存在较佳作用。因而，储能系统参与一次调频控制策略具体思路为：综合两种控制方法的优势，在电网频率偏差较大时应加大虚拟下垂控制方法的比例，在电网频率偏差变化率较大时应加大虚拟惯性控制方法的比例，通过比例因子动态调整不同控制方法在储能系统参与一次调频过程中的比重。
在本实施例中，储能系统参与一次调频的目标功率计算公式为：
其中，表示在虚拟下垂控制方法下储能系统参与一次调频的功率；/>表示在虚拟惯性控制方法下储能系统参与一次调频的功率；ω1表示采用虚拟下垂控制方法的比例因子；ω2表示采用虚拟惯性控制方法的比例因子；|Δf|表示电网频率偏差；d|Δf|表示电网频率偏差变化率；K1表示虚拟下垂控制因子；K2表示虚拟惯性控制因子。
其中，考虑储能系统容量限制以及寿命周期，采用荷电状态SOC作为基础计算储能系统在一次调频过程中功率变动的充放电系数。储能系统具有容量限制的特性，频繁穿越储能系统荷电状态SOC上下限值将会对储能系统寿命周期产生严重的影响，同时容易导致潜在的电网频率二次跌落现象。因而，需要根据储能系统自身荷电状态SOC对充放电系数进行动态调整，储能系统在虚拟下垂控制方法下的充放电系数调整计算公式为：
其中，表示储能系统在虚拟下垂控制方法下的充电系数；/>表示储能系统在虚拟下垂控制方法下的放电系数；/>表示虚拟下垂控制因子最大值；SOCmaxSOCmax表示储能系统荷电状态SOC设置的上限值；SOCmin表示表示储能系统荷电状态SOC设置的下限值。
同样地，储能系统在虚拟惯性控制方法下的充放电系数需要荷电状态SOC越限带来的储能系统寿命影响以及电力系统频率二次跌落，其充放电系数计算公式为：
其中，表示储能系统在虚拟惯性控制方法下的充电系数；/>表示储能系统在虚拟惯性控制方法下的放电系数；/>表示虚拟惯性控制因子最大值。
在本实施例中，考虑虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法在电网频率偏差多元变化趋势下的不同优势，采用电网频率偏差及其变化率作为基础计算储能系统在一次调频过程中控制方法转换的比例因子。储能系统虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法的比例因子应该随电网频率偏差及其变化率的不同而动态变化，从而支撑电网频率调整。基于电网频率偏差|Δf|和电网频率偏差变化率d|Δf|量纲不同，采用Tanh函数将|Δf|和d|Δf|映射到范围[0,1]内，具体公式为：
其中，f1表示电网频率偏差无量纲化的值；f2表示电网频率偏差变化率无量纲化的值；Tanh(·)表示Tanh函数。
虚拟下垂控制方法比例因子和虚拟惯性控制方法比例因子的计算公式为：
步骤S103：当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。
作为优选方案，所述当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，具体为：
根据荷电状态，计算出第一自恢复系数，并根据系统调频死区对抗系数，计算出第二自恢复系数；根据所述第一自恢复系数和所述第二自恢复系数，通过最小值方法，计算出储能系统在不参与一次调频情况下的综合自恢复系数，并根据所述综合自恢复系数，计算出考虑综合自恢复系数的自恢复出力，从而得到储能系统自恢复控制策略。
在本实施例中，当实时一次调频容量充足时，制定考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。需要说明的是，在当前一次调频资源容量充足，储能系统不参与一次调频，需要根据自身荷电状态SOC判断是否进行充放电操作(自恢复)，确保储能系统处于理想状态(设置的理想荷电状态SOC上下限)，以应对后续可能的一次调频需求。基本思路为：储能系统处于设置的理想荷电状态上限值和下限值内，不需要进行自恢复；储能系统穿越设置的理想荷电状态上限值和下限值时，需要根据储能系统所处状态进行自恢复。自恢复行为由综合自恢复系数进行判断，可分为充电自恢复系数和放电自恢复系数。
进一步地，基于荷电状态SOC的自恢复系数计算方法，充放电自恢复系数决定了储能系统在一次调频非参与期间的运行策略，与储能系统荷电状态SOC处于或接近理想状态的不同密切相关，储能系统在不同荷电状态下具有不同充放电策略。自恢复充放电系数(第一自恢复系数)计算公式为：
其中，表示储能系统考虑荷电状态SOC的自恢复充电系数；/>表示储能系统考虑荷电状态SOC的自恢复放电系数；SOCl,max表示储能系统理想荷电状态SOC设置的上限值；SOCl,min表示储能系统理想荷电状态SOC设置的下限值。
进一步地，基于系统调频死区对抗系数的自恢复系数计算方法，储能系统在自恢复期间不仅需要考虑荷电状态SOC带来的影响，还需要考虑储能系统自恢复出力的方向与电网频率调节方向一致性问题，不一致将会引发电网频率波动，存在潜在的频率二次跌落现象。因而，考虑系统调频死区对抗系数的自恢复充放电系数(第二自恢复系数)计算公式为：
其中，表示储能系统虑系统调频死区对抗系数的自恢复充电系数；/>表示储能系统虑系统调频死区对抗系数的自恢复放电系数；|Δf|l,max表示系统理想频率区间设置的上限值；|Δf|l,min表示系统理想频率区间设置的下限值；|Δf|max表示系统调频死区设置的上限值；|Δf|min表示系统调频死区设置的下限值。
在本实施例中，考虑综合自恢复系数的自恢复出力计算方法，通过分别考虑荷电状态SOC和系统调频死区对抗系数对自恢复系数产生的影响，采用最小值法方法形成储能系统在不参与一次调频情况下的综合自恢复系数，具体计算公式为：
其中，kr表示储能系统综合自恢复系数(综合自恢复系数)。
考虑综合自恢复系数的自恢复出力计算公式为：
ΔPE＝-kr×|Δf|
其中，ΔPE表示储能系统考虑综合自恢复系数的自恢复出力。
可以理解的是，本发明阐述了电力系统一次调频需求产生的原因，通过统一描述为综合负荷波动来进行合理刻画，根据现有一次调频资源容量分析与计算以及系统一次调频需求核定得到储能系统一次调频容量需求，并根据不同时段容量需求制定储能系统参与一次调频的控制策略和不参与一次调频的自恢复控制策略；当电网需要储能系统参与一次调频时，引入虚拟下垂控制和虚拟惯性控制两种方法对储能系统充放电操作进行有效控制，同时充分考虑荷电状态SOC以及电网频率偏差对储能系统通过充放电行为支撑电网频率稳定的影响，根据影响演变规律提出储能系统分段式充放电系数，并采用量化不同控制方法优势的比例因子来衡量不同控制方法在单位频率多元变化趋势下的相对重要程度；当电网需要储能系统不参与一次调频时，根据设置的储能系统理想荷电状态来判断储能是否需要进行自恢复，利用充放电自恢复系数引导储能系统在非一次调频期间的控制策略，实现储能系统保持理想的荷电状态。提出考虑多因素的储能系统参与一次调频优化运行策略，为储能系统参与一次调频控制策略提供理论指导，为储能多元化发展提供必要的技术支撑。
进一步地，储能系统参与一次调频控制策略，充分考虑荷电状态SOC以及电网频率偏差对储能系统通过充放电行为支撑电网频率稳定的影响，提出储能系统分段式充放电系数及量化不同控制方法优势的比例因子实现储能系统合理控制。同时，储能系统非一次调频期间自恢复控制策略，通过根据设置的储能系统理想荷电状态来判断储能是否需要进行自恢复，利用充放电自恢复系数引导储能系统在非一次调频期间的控制策略，实现储能系统保持理想的荷电状态。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过获取电力系统的一次调频资源容量后，进而根据电力系统的预设一次调频需求，来计算出储能系统的目标一次调频需求容量，并通过实时获取的实际一次调频容量与目标一次调频需求容量进行比较，从而能够分别来构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，和考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，考虑多因素的储能系统参与一次调频优化运行策略，避免了策略优化过程复杂的问题，为储能系统参与一次调频控制策略提供理论指导，为储能多元化发展提供必要的技术支撑，提高了控制效果精确性和稳定性。
实施例二
请参阅图，其为本发明实施例所提供的一种储能系统参与一次调频的策略优化装置，包括：计算模块201、第一构建模块202和第二构建模块203。
所述计算模块201，用于获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量。
所述第一构建模块202，用于当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
所述第二构建模块203，用于当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。
作为优选方案，所述获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的一次调频需求容量，具体为：
获取电力系统的一次调频资源容量，并根据综合负荷波动功率，计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差；根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频；若需要，则根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；若不需要，则储能系统的一次调频需求容量为0。
作为优选方案，所述电力系统的一次调频资源容量为：
ΔPA(s)＝ΔPG(s)+ΔPW(s)+ΔPN(s)
其中，ΔPG(s)表示火电机组参与一次调频的功率；ΔPW(s)表示水电机组参与一次调频的功率；ΔPN(s)表示新能源场站参与一次调频的功率；所述电力系统的一次调频资源容量可以作为电力系统的预设一次调频需求；
所述计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差的公式为：
其中，ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率；ΔPL(s)表示综合负荷波动功率；s表示拉普拉斯因子；G表示电网惯量的时间系数；D表示综合负荷的阻尼系数。
作为优选方案，所述根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频，具体包括：
其中，表示电力系统一次调频资源的最大调频功率；0表示不需要引入储能系统参与电网一次调频；/>表示电力系统一次调频资源处于最大调频功率条件下的电网频率偏差计算值；|ΔFk(s)|表示电网频率限值；ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率，所述储能系统的目标一次调频需求容量通过储能系统参与一次调频的响应功率计算得到。
作为优选方案，所述当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，具体为：
根据储能系统容量限制以及寿命周期，结合荷电状态，计算储能系统在一次调频过程中功率变动的充放电系数；所述充放电系数包括在虚拟下垂控制方法下的充放电系数和在虚拟惯性控制方法下的充放电系数；根据电网频率偏差及其变化率，计算储能系统在一次调频过程中控制方法转换的比例因子；所述控制方法包括虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法；根据虚拟下垂控制方法中储能系统参与一次调频的功率，和虚拟惯性控制方法中储能系统参与一次调频的功率，结合所述比例因子，计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，从而构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
作为优选方案，所述计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，具体包括：
其中，表示在虚拟下垂控制方法下储能系统参与一次调频的功率；/>表示在虚拟惯性控制方法下储能系统参与一次调频的功率；ω1表示采用虚拟下垂控制方法的比例因子；ω2表示采用虚拟惯性控制方法的比例因子；|Δf|表示电网频率偏差；d|Δf|表示电网频率偏差变化率；K1表示虚拟下垂控制因子；K2表示虚拟惯性控制因子。
作为优选方案，所述当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，具体为：
根据荷电状态，计算出第一自恢复系数，并根据系统调频死区对抗系数，计算出第二自恢复系数；根据所述第一自恢复系数和所述第二自恢复系数，通过最小值方法，计算出储能系统在不参与一次调频情况下的综合自恢复系数，并根据所述综合自恢复系数，计算出考虑综合自恢复系数的自恢复出力，从而得到储能系统自恢复控制策略。
所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过获取电力系统的一次调频资源容量后，进而根据电力系统的预设一次调频需求，来计算出储能系统的目标一次调频需求容量，并通过实时获取的实际一次调频容量与目标一次调频需求容量进行比较，从而能够分别来构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，和考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，考虑多因素的储能系统参与一次调频优化运行策略，避免了策略优化过程复杂的问题，为储能系统参与一次调频控制策略提供理论指导，为储能多元化发展提供必要的技术支撑，提高了控制效果精确性和稳定性。
实施例三
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项实施例所述的储能系统参与一次调频的策略构建方法。
该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序、计算机指令。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例一中的各个步骤，例如图1所示的步骤S101至S103。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述装置实施例中各模块/单元的功能，例如第一构建模块202。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。例如，所述第一构建模块202，用于当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元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取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也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一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
实施例四
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项实施例所述的储能系统参与一次调频的策略构建方法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，包括：
获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；
当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略；
当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。
2.如权利要求1所述的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，所述获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的一次调频需求容量，具体为：
获取电力系统的一次调频资源容量，并根据综合负荷波动功率，计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差；
根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频；
若需要，则根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；
若不需要，则储能系统的一次调频需求容量为0。
3.如权利要求2所述的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，所述电力系统的一次调频资源容量为：
ΔPA(s)＝ΔPG(s)+ΔPW(s)+ΔPN(s)
其中，ΔPG(s)表示火电机组参与一次调频的功率；ΔPW(s)表示水电机组参与一次调频的功率；ΔPN(s)表示新能源场站参与一次调频的功率；所述电力系统的一次调频资源容量可以作为电力系统的预设一次调频需求；
所述计算出储能系统参与一次调频的系统频率偏差的公式为：
其中，ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率；ΔPL(s)表示综合负荷波动功率；s表示拉普拉斯因子；G表示电网惯量的时间系数；D表示综合负荷的阻尼系数。
4.如权利要求3所述的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，所述根据所述系统频率偏差、电力系统一次调频资源的最大调频功率以及电网频率限值，判断电网是否需要储能系统参与一次调频，具体包括：
其中，表示电力系统一次调频资源的最大调频功率；0表示不需要引入储能系统参与电网一次调频；/>表示电力系统一次调频资源处于最大调频功率条件下的电网频率偏差计算值；ΔFk(s)表示电网频率限值；ΔPE(s)表示储能系统参与一次调频的响应功率，所述储能系统的目标一次调频需求容量通过储能系统参与一次调频的响应功率计算得到。
5.如权利要求1所述的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，所述当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略，具体为：
根据储能系统容量限制以及寿命周期，结合荷电状态，计算储能系统在一次调频过程中功率变动的充放电系数；所述充放电系数包括在虚拟下垂控制方法下的充放电系数和在虚拟惯性控制方法下的充放电系数；
根据电网频率偏差及其变化率，计算储能系统在一次调频过程中控制方法转换的比例因子；所述控制方法包括虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法；
根据虚拟下垂控制方法中储能系统参与一次调频的功率，和虚拟惯性控制方法中储能系统参与一次调频的功率，结合所述比例因子，计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，从而构建出考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略。
6.如权利要求5所述的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，所述计算出储能系统参与一次调频的目标一次调频的功率，具体包括：
其中，表示在虚拟下垂控制方法下储能系统参与一次调频的功率；/>表示在虚拟惯性控制方法下储能系统参与一次调频的功率；ω1表示采用虚拟下垂控制方法的比例因子；ω2表示采用虚拟惯性控制方法的比例因子；Δf表示电网频率偏差；dΔf表示电网频率偏差变化率；K1表示虚拟下垂控制因子；K2表示虚拟惯性控制因子。
7.如权利要求6所述的一种储能系统参与一次调频的策略构建方法，其特征在于，所述当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略，具体为：
根据荷电状态，计算出第一自恢复系数，并根据系统调频死区对抗系数，计算出第二自恢复系数；
根据所述第一自恢复系数和所述第二自恢复系数，通过最小值方法，计算出储能系统在不参与一次调频情况下的综合自恢复系数，并根据所述综合自恢复系数，计算出考虑综合自恢复系数的自恢复出力，从而得到储能系统自恢复控制策略。
8.一种储能系统参与一次调频的策略优化装置，其特征在于，包括：计算模块、第一构建模块和第二构建模块；
所述计算模块，用于获取电力系统的一次调频资源容量，并根据电力系统的预设一次调频需求，计算出储能系统的目标一次调频需求容量；
所述第一构建模块，用于当实时获取的实际一次调频容量小于所述目标一次调频需求容量时，根据虚拟下垂控制方法和虚拟惯性控制方法之间的比例，构建考虑荷电状态和频率偏差的储能系统调频控制策略；
所述第二构建模块，用于当实时获取的实际一次调频容量达到所述目标一次调频需求容量时，根据储能系统的充电自恢复系数和放电自恢复系数，构建考虑荷电状态和系统调频死区对抗系数的储能系统自恢复控制策略。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的储能系统参与一次调频的策略构建方法。
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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的储能系统参与一次调频的策略构建方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310898026.1A CN116961023A (zh) | 2023-07-20 | 2023-07-20 | 一种储能系统参与一次调频的策略构建方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202310898026.1A CN116961023A (zh) | 2023-07-20 | 2023-07-20 | 一种储能系统参与一次调频的策略构建方法及其装置 |
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|---|---|
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|---|---|
| CN (1) | CN116961023A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118017553A (zh) * | 2024-04-10 | 2024-05-10 | 浙江大学 | 基于频率偏差特性的储能调频分配系数计算方法及系统 |
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2023
- 2023-07-20 CN CN202310898026.1A patent/CN116961023A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118017553A (zh) * | 2024-04-10 | 2024-05-10 | 浙江大学 | 基于频率偏差特性的储能调频分配系数计算方法及系统 |
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