CN117117905B - 一种基于光储协调的一次调频控制方法及系统 - Google Patents

一种基于光储协调的一次调频控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光储协调的一次调频控制方法及系统，方法包括：在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与系统调频，当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，若储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不动作。在短期减载策略考虑了光伏机组发电效率，有利于提升系统的经济性及安全性。

Description

一种基于光储协调的一次调频控制方法及系统
技术领域
本发明属于电力自动化技术领域，尤其涉及一种基于光储协调的一次调频控制方法及系统。
背景技术
光伏(PV)、风力等新能源具有随机性、波动性及间歇性特征，其大规模接入电网使电网调频调峰难度加大。在传统光伏发电系统中，逆变器常采用最大功率点跟踪(MPPT)控制，虽然提高了光伏发电效率，但也使电力系统惯性下降明显，负荷波动时不具备响应系统频率变化的惯性支撑能力和一次调频能力，降低了电力系统运行的稳定性。为此，具备惯性支撑和一次调频能力的光伏虚拟同步发电机(PV-VSG)控制得到广泛关注。
现有的PV-VSG，其参与调频的方式分为两类，即有功备用式和储能式。前者是光伏机组单独参与系统调频，其减载运行于非最大功率点，从而保持一定有功备用。然而长期减载的光伏机组会对光伏电站的经营成本带来影响，在系统调度层面决策光伏电站是否减载以及减载容量需要深入研究。后者是给光伏机组配置一定容量的储能，光伏机组仍然运行于最大功率点，通过储能快速释放和吸收有功功率参与系统调频。然而储能配置成本高、运维难，其相对于长期减载策略的优势同样需要深入研究。
对于储能式协调控制策略，在中国专利公开号为CN112086997A的名称为“一种基于变功率跟踪和超级电容储能的光伏协调调频控制方法”的专利中，通过变功率点跟踪响应频率向上扰动、储能响应频率下降扰动的方式进行一次调频控制，在不损失发电效益的同时减少了一半的储能容量，但是，由于超级电容容量有限，只能实现短时的一次调频功能，且未充分利用储能装置在响应频率下降事件后的调频潜力；在中国专利公开号为CN114899888A的名称为“一种光伏电站一次调频方法及系统”的专利中，则通过开发光伏逆变器的短时过载能力来减少减载备用的比例，同时考虑了光伏逆变器的过载损耗，避免了光伏逆变器频繁通过短时过载提供一次调频增发功率，既不过度损耗光伏逆变器，又提高了光伏电站一次调频功能的经济性，但是其核心思路仍然是依靠减载备用来提供一次调频能力，且通过短时过载能力提供的一次调频能力有限。
综上描述，在现有技术中亟需解决在光伏机组实现惯性支撑和一次调频时，系统的功率响应能力差的问题。
发明内容
本发明提供一种基于光储协调的一次调频控制方法及系统，用于解决在光伏机组实现惯性支撑和一次调频时，系统的功率响应能力差的技术问题。
第一方面，本发明提供一种基于光储协调的一次调频控制方法，包括：
在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
第二方面，本发明提供一种基于光储协调的一次调频控制系统，包括：
排序模块，配置为在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
调频模块，配置为当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
判断模块，配置为当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
控制模块，配置为若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于光储协调的一次调频控制方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的基于光储协调的一次调频控制方法的步骤。
本申请的基于光储协调的一次调频控制方法及系统，在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序，当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，若储能装置SOC大于第一预设阈值时，通过储能装置释放功率实现一次调频和惯量支撑，以避免长期有功备用造成的经济损失；当电网中负荷减小或频率上升时，若储能装置SOC小于第二预设阈值时，通过储能装置吸收功率实现一次调频和惯量支撑，若储能装置SOC不小于第二预设阈值，则储能装置不动作，直接进行光伏减载运行，通过短期减载策略来去除储能单元吸收功率的容量配置要求，同时在短期减载策略考虑了光伏机组发电效率，有利于提升系统的经济性及安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种基于光储协调的一次调频控制方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一种基于光储协调的一次调频控制系统的结构框图；
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明提供的基于光储协调的一次调频控制方法及系统，通过对光伏阵列和储能装置的协调控制，实现惯性支撑和一次调频的同时，提高系统的功率响应能力和发电效益。
请参阅图1，其示出了本申请的一种基于光储协调的一次调频控制方法的流程图。
如图1所示，基于光储协调的一次调频控制方法具体包括以下步骤：
步骤S101，在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序。
电网正常运行时，光伏机组运行于最大功率点即可，且每十分钟运行一次MPPT算法以更新最大功率点，并检测光伏逆变器发电效率，为后续进行减载运行提供依据。
基于MPPT算法获得各个光伏机组运行在最大功率点处的光伏逆变器的输出功率实际值；
获取光伏条件值，根据所述光伏条件值确定各个光伏逆变器的输出功率理论值，其中，所述光伏条件值包括辐照度和温度；
根据各个光伏逆变器的输出功率实际值与输出功率理论值的比值确定各个光伏逆变器的发电效率，其中，计算发电效率的表达式为：
，
式中，为第/>个光伏逆变器的输出功率实际值，/>为第/>个光伏逆变器的输出功率理论值，/>为第/>个光伏逆变器的发电效率；
基于数值大小对各个光伏逆变器的发电效率进行排序。
步骤S102，当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频。
在电网中负荷增大或频率下降时，由于光伏机组已运行于最大功率点，则需要储能装置为系统提供额外的功率和能量以实现调频。为了保证系统具有较长时间的一次调频能力和较快的惯性支撑能力，需采用蓄电池和超级电容组合的方式，并根据荷电状态确定参加调频的边界。
光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与系统调频。通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态不大于第一预设阈值且蓄电池的荷电状态大于第一预设阈值，则储能装置响应频率波动，但仅由蓄电池提供慢速功率；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态大于第一预设阈值且蓄电池的荷电状态不大于第一预设阈值，则储能装置不响应频率波动；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不大于第一预设阈值，则储能装置不响应频率波动。
需要说明的是，第一预设阈值取值为满荷电状态的20%。
步骤S103，当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值。
在本步骤中，若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均小于第二预设阈值，则储能装置响应频率波动，且在储能装置响应频率波动的过程中电网中多余的电能经储能双向变流器由快速功率向超级电容充电，电网中多余的电能经储能双向变流器由慢速功率向蓄电池充电。
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态不小于第二预设阈值且蓄电池的荷电状态小于第二预设阈值，则储能装置响应频率波动，但电网中多余的电能经储能双向变流器仅由慢速功率向蓄电池充电。
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态小于第二预设阈值且蓄电池的荷电状态不小于第二预设阈值，则储能装置不响应频率波动。
步骤S104，若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不动作，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值。
在本步骤中，减载功率容量由慢速功率给出。
综上，本申请的方法，在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与系统调频，当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值，若储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不动作。采用光伏机组减载运行和储能的协调控制，可以保证系统调频能力的同时，兼顾发电效益，并且通过减载运行响应频率上升扰动，可以减小蓄电池的容量配置。而蓄电池在响应频率下降扰动后，荷电状态下降，至合适充电时机前，具备一定的响应频率上升扰动的能力，因而可以进一步挖掘其降低减载运行不利影响的潜力。
在一个具体实施例中，光储协调一次调频控制方法包括如下步骤：
步骤（1）、当电网正常运行时，光伏机组运行在最大功率点处，并对各光伏逆变器发电效率进行排序。
步骤（2）、当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与系统调频。首先确定超级电容和蓄电池的荷电状态（SOC）：若SOC大于20%，则储能装置可放电，其中快速功率由超级电容提供，慢速功率/>由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，提高系统惯性，通过蓄电池提供长时功率支撑，为系统提供一次调频支撑。
步骤（3）、当电网中负荷减小或频率上升时，首先检测超级电容和蓄电池的荷电状态（SOC）：若SOC小于80%，可先对储能装置进行充电，其中快速功率对超级电容充电，慢速功率/>对蓄电池充电；若SOC等于或大于80%，应直接进行光伏减载运行，储能装置不动作。减载策略中，根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值。
步骤（2）、所述的电网中负荷增大或频率下降时，储能装置及光伏逆变器运行控制的方法为：
步骤（2-1）、光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与系统调频。根据超级电容和蓄电池的荷电状态（SOC），即SOC_SC（超级电容的荷电状态）和SOC_B（蓄电池的荷电状态）确定储能装置参与系统调频的方案；
步骤（2-2）、若SOC_SC和SOC_B均大于20%，则储能装置响应频率波动，其中快速功率由超级电容提供，慢速功率/>由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，提高系统惯性，通过蓄电池提供长时功率支撑，为系统提供一次调频支撑。其中，快速功率/>和慢速功率/>分别如下所示：
，
，
步骤（2-3）、若SOC_B大于20%，而SOC_SC不大于20%，则储能装置响应频率波动，但 仅蓄电池提供慢速功率，表达式同步骤（2-2）中的表达式；若SOC_SC大于20%，而SOC_B不 大于20%，则储能装置不响应频率波动，因仅考虑惯性控制而无阻尼控制，易引发功率振荡 甚至系统失稳；
步骤（2-4）、若SOC_SC和SOC_B均不大于20%，则储能装置不响应频率波动。
步骤（3）所述的电网中负荷减小或频率上升时，储能装置及光伏逆变器运行控制的方法为：
步骤（3-1）、此时光伏机组和储能装置均可参与系统调频。根据超级电容和蓄电池的荷电状态（SOC），即SOC_SC和SOC_B确定储能装置参与系统调频的方案；
步骤（3-2）、若SOC_SC和SOC_B均小于80%，则储能装置响应频率波动，电网中多余的电能经储能双向变流器由快速功率向超级电容充电，电网中多余的电能经储能双向变流器由慢速功率/>向蓄电池充电。并实时监测SOC_SC和SOC_B。其中，快速功率/>和慢速功率/>分别如下所示：
，
，
步骤（3-3）、若SOC_B小于80%，而SOC_SC不小于80%，则储能装置响应频率波动，但仅蓄电池由慢速功率充电，表达式同步骤（3-2）中的表达式；若SOC_SC小于80%，而SOC_B不小于80%，则储能装置不响应频率波动，原因同步骤（2-3）；
步骤（3-4）、若SOC_SC和SOC_B均不小于80%，或充电后均达到80%，储能装置不响应频率波动，执行光伏减载策略，即根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值。其中，减载功率容量由步骤（3-2）中的给出。
请参阅图2，其示出了本申请的一种基于光储协调的一次调频控制系统的结构框图。
如图2所示，一次调频控制系统200，包括排序模块210、调频模块220、判断模块230以及控制模块240。
其中，排序模块210，配置为在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
调频模块220，配置为当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
判断模块230，配置为当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
控制模块240，配置为若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的基于光储协调的一次调频控制方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
计算机可读存储介质可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于光储协调的一次调频控制系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至基于光储协调的一次调频控制系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于光储协调的一次调频控制方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与基于光储协调的一次调频控制系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于基于光储协调的一次调频控制系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于光储协调的一次调频控制方法，其特征在于，包括：
在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；若所述储能装置中的超级电容的荷电状态不大于第一预设阈值且蓄电池的荷电状态大于第一预设阈值，则储能装置响应频率波动，但仅由蓄电池提供慢速功率；若所述储能装置中的超级电容的荷电状态大于第一预设阈值且蓄电池的荷电状态不大于第一预设阈值，则储能装置不响应频率波动；若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不大于第一预设阈值，则储能装置不响应频率波动；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
2.根据权利要求1所述的一种基于光储协调的一次调频控制方法，其特征在于，所述在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序包括:
基于MPPT算法获得各个光伏机组运行在最大功率点处的光伏逆变器的输出功率实际值；
获取光伏条件值，根据所述光伏条件值确定各个光伏逆变器的输出功率理论值，其中，所述光伏条件值包括辐照度和温度；
根据各个光伏逆变器的输出功率实际值与输出功率理论值的比值确定各个光伏逆变器的发电效率，其中，计算发电效率的表达式为：
，
式中，为第/>个光伏逆变器的输出功率实际值，/>为第/>个光伏逆变器的输出功率理论值，/>为第/>个光伏逆变器的发电效率；
基于数值大小对各个光伏逆变器的发电效率进行排序。
3.根据权利要求1所述的一种基于光储协调的一次调频控制方法，其特征在于，在判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值之后，所述方法还包括：
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均小于第二预设阈值，则储能装置响应频率波动，且在储能装置响应频率波动的过程中电网中多余的电能经储能双向变流器由快速功率向超级电容充电，电网中多余的电能经储能双向变流器由慢速功率向蓄电池充电。
4.根据权利要求1所述的一种基于光储协调的一次调频控制方法，其特征在于，在判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值之后，所述方法还包括：
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态不小于第二预设阈值且蓄电池的荷电状态小于第二预设阈值，则储能装置响应频率波动，但电网中多余的电能经储能双向变流器仅由慢速功率向蓄电池充电。
5.根据权利要求1所述的一种基于光储协调的一次调频控制方法，其特征在于，在判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值之后，所述方法还包括：
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态小于第二预设阈值且蓄电池的荷电状态不小于第二预设阈值，则储能装置不响应频率波动。
6.一种基于光储协调的一次调频控制系统，其特征在于，包括：
排序模块，配置为在电网正常运行时，各个光伏机组运行在最大功率点处，并对各个光伏机组中的光伏逆变器的发电效率基于数值大小排序；
调频模块，配置为当电网中负荷增大或频率下降时，光伏机组仍运行于最大功率点处，此时通过储能装置释放功率参与电网系统调频，其中，通过储能装置释放功率参与系统调频过程包括：
获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否大于第一预设阈值；若所述储能装置中的超级电容的荷电状态不大于第一预设阈值且蓄电池的荷电状态大于第一预设阈值，则储能装置响应频率波动，但仅由蓄电池提供慢速功率；若所述储能装置中的超级电容的荷电状态大于第一预设阈值且蓄电池的荷电状态不大于第一预设阈值，则储能装置不响应频率波动；若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不大于第一预设阈值，则储能装置不响应频率波动；
若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均大于第一预设阈值，则对储能装置进行放电，在对储能装置进行放电中快速功率由超级电容提供，慢速功率由蓄电池提供，即通过超级电容器提供短时快速功率支撑，通过蓄电池提供长时功率支撑，为电网系统提供一次调频支撑，其中，计算所述快速功率的表达式为：
，
式中，为快速功率，/>为惯性系数，/>为电网频率实际值取微分量，/>为荷电状态；
计算所述慢速功率的表达式为：
，
式中，为慢速功率，/>为阻尼系数，/>为电网频率实际值，/>为电网频率参考值；
判断模块，配置为当电网中负荷减小或频率上升时，获取储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态，并判断所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态是否小于第二预设阈值；
控制模块，配置为若所述储能装置中的超级电容的荷电状态和蓄电池的荷电状态均不小于第二预设阈值，则直接进行光伏减载运行，并且储能装置不响应频率波动，其中，光伏减载运行具体为：根据需要减载的功率容量及光伏逆变器发电效率排序结果，优先停机发电效率低的光伏逆变器，直到系统频率重新回到额定值，其中，发电效率为实际发电量与理论发电量之比。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118232372B (zh) * 2024-05-23 2024-07-19 西北工业大学宁波研究院 基于自适应频率控制的分布式储能系统的协调控制方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106786756A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 中国电力科学研究院 一种光伏发电站虚拟同步控制方法及其控制系统
CN112086997A (zh) * 2020-08-11 2020-12-15 华北电力大学（保定） 一种基于变功率跟踪和超级电容储能的光伏协调调频控制方法
CN113013896A (zh) * 2021-03-08 2021-06-22 河海大学 一种光储联合参与电网一次调频的协调控制方法
CN113224813A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 深圳市禾望电气股份有限公司 离网光伏储能系统控制方法、装置、计算机及存储介质
CN113904344A (zh) * 2021-09-17 2022-01-07 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 光储联合一次调频控制方法、装置、设备和存储介质
CN114583727A (zh) * 2022-03-11 2022-06-03 华北电力大学 一种混合储能参与电网调频的充放电控制方法
CN115714435A (zh) * 2022-11-14 2023-02-24 天津大学 基于虚拟同步发电机的光伏混合储能系统功率分配及虚拟惯性控制方法
WO2023036344A1 (zh) * 2021-09-13 2023-03-16 中国电力科学研究院有限公司 风储系统一次调频协调控制方法、系统、设备及存储介质
WO2023045272A1 (zh) * 2021-09-22 2023-03-30 北京金风科创风电设备有限公司 风储联合调频方法和风储联合调频装置
WO2023087535A1 (zh) * 2021-11-19 2023-05-25 中国电力科学研究院有限公司 基于新能源支撑机与储能装置的调频方法、装置、系统及新能源场站

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106786756A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 中国电力科学研究院 一种光伏发电站虚拟同步控制方法及其控制系统
CN112086997A (zh) * 2020-08-11 2020-12-15 华北电力大学（保定） 一种基于变功率跟踪和超级电容储能的光伏协调调频控制方法
CN113013896A (zh) * 2021-03-08 2021-06-22 河海大学 一种光储联合参与电网一次调频的协调控制方法
CN113224813A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 深圳市禾望电气股份有限公司 离网光伏储能系统控制方法、装置、计算机及存储介质
WO2023036344A1 (zh) * 2021-09-13 2023-03-16 中国电力科学研究院有限公司 风储系统一次调频协调控制方法、系统、设备及存储介质
CN113904344A (zh) * 2021-09-17 2022-01-07 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 光储联合一次调频控制方法、装置、设备和存储介质
WO2023045272A1 (zh) * 2021-09-22 2023-03-30 北京金风科创风电设备有限公司 风储联合调频方法和风储联合调频装置
WO2023087535A1 (zh) * 2021-11-19 2023-05-25 中国电力科学研究院有限公司 基于新能源支撑机与储能装置的调频方法、装置、系统及新能源场站
CN114583727A (zh) * 2022-03-11 2022-06-03 华北电力大学 一种混合储能参与电网调频的充放电控制方法
CN115714435A (zh) * 2022-11-14 2023-02-24 天津大学 基于虚拟同步发电机的光伏混合储能系统功率分配及虚拟惯性控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于混合储能的并网光伏发电系统功率控制研究;李凡;李嘉俊;李倩;;《电力与能源》;第34卷(第06期);第557-561页 *
基于混合储能的并网光伏发电系统功率控制研究;李凡;李嘉俊;李倩;;电力与能源(第06期) *
电池储能系统辅助电网调频控制策略研究;李建林 等;《太阳能学报》;第44卷(第3期);第326-335页 *

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