一种电池储能系统的机电暂态仿真系统及方法技术方案

一种通用型电池储能系统的机电暂态仿真模型，包括：厂站有功控制模块、厂站无功控制模块、换流器有功控制模块、换流器无功控制模块、电压穿越控制模块、变流器及接口模块。本发明专利技术提供的技术方案，采用模块化建模思路，不仅能够满足储能发电系统并网分析的需求，为储能发电系统接入电网后稳定运行以及控制决策提供基础的仿真模型，而且在保证仿真精度的情况下可实现同一模型模拟不同型号设备，减少了模型和参数的管理和维护成本，有利于大规模电网机电暂态的仿真分析。

【技术实现步骤摘要】
一种电池储能系统的机电暂态仿真系统及方法
本专利技术涉及电力系统仿真领域，具体涉及一种电池储能系统的机电暂态仿真系统及方法。
技术介绍
以风能、太阳能为代表的大规模可再生能源并网发电是电力系统发展趋势，随着在电力系统中装机容量所占比例逐渐增大，它对电力系统的影响也逐步凸显，储能发电系统可有效降低间歇性能源功率波动，提高系统稳定性，此外储能系统还可以参与电网调频调峰以及协调优化调度，投产运行工程也逐步增多，与新能源发电系统类似，储能发电系统也需具备电压穿越能力，因此需要研究开发具备电压穿越模拟功能的储能系统仿真模型，提升储能发电系统并网仿真能力。机电暂态仿真常常应用于大规模电网仿真，涉及元件设备众多，仿真模型需具备一定的通用型，减少模型和参数的管理和维护成本，常规储能机电暂态仿真模型控制结构简单，参数适应性不强，通用性不足，尤其电压穿越模拟功能不完备，不能准确反映实际发电系统动态特性或者是实现特定仿真目的；而电磁暂态仿真模型控制复杂，对于不同型号设备需采用不同的复杂仿真模型，仿真分析时控制策略选择与参数调试复杂繁琐，无法直接应用于机电暂态程序。为此，寻找通用型电池储能系统的机电暂态仿真模型，成为本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供了一种电池储能系统的机电暂态仿真系统及方法。本专利技术提供的技术方案是：一种电池储能系统的机电暂态仿真系统，包括：厂站有功控制模块、厂站无功控制模块、换流器有功控制模块、换流器无功控制模块、电压穿越控制模块、变流器及接口模块；所述厂站有功控制模块用于：根据电气量测值和控制指令参考值输出有功功率指令；所述换流器有功控制模块用于：根据电气量测值和所述厂站有功功率指令输出有功电流分量控制指令；所述厂站无功控制模块用于：根据电气量测值和控制指令参考值输出无功功率指令；所述换流器无功控制模块用于：根据电气量测值和所述厂站无功功率指令输出无功电流分量控制指令；所述电压穿越控制模块用于：根据电气量测值、所述有功电流分量控制指令和所述无功电流分量控制指令，输出新的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令；所述变流器及接口模块用于，根据压穿越控制模块输出的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令，输出需注入电流。优选的，所述厂站有功控制模块、厂站无功控制模块、换流器有功控制模块和换流器无功控制模块均包含控制方式标志位；所述厂站有功控制模块的控制方式标志位，用于在PI控制方式和开环直接控制方式之间进行切换；所述厂站无功控制模块的控制方式标志位，用于在电压闭环PI控制方式和无功功率闭环PI控制方式之间切换；所述换流器有功控制模块的控制方式标志位，用于在PI控制方式和开环直接控制方式之间进行切换；所述换流器无功控制模块的控制方式标志位，用于在开环直接控制方式、PI控制方式、电压/无功协调PI控制方式、无功闭环PI控制方式之间选择控制方式。优选的，所述换流器有功控制模块还包含荷电状态模拟环节；所述荷电状态模拟环节，包括：当荷电状态大于充电限制荷电状态最大值时不能继续充电，当荷电状态小于充电限制荷电状态最小值时不能继续放电。优选的，所述荷电状态按下式计算：式中：SOC：当前荷电状态；SOCini：初始荷电状态；Pe：输出功率；t:时间。优选的，所述电压穿越控制模块输出新的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令包括：高电压穿越运行状态、低电压穿越运行状态和恢复阶段时的有功电流分量和无功电流分量值。优选的，所述高电压穿越运行状态包括：有功电流分量IpHVRT和无功电流分量IqHVRT，分别按下式计算：IpHVRT＝K1_Ip_HV*Vt+K2_Ip_HV*Ip0+Ipset_HV(2)IqHVRT＝K1_Iq_HV*(VHin-Vt)+K2_Iq_HV*Ip0+Iqset_HV(3)式中，K1_Ip_HV：有功电流计算系数1；K2_Ip_HV：有功电流计算系数2；K1_Iq_HV：无功电流计算系数1；K2_Iq_HV：无功电流计算系数2；Ip0：初始有功电流；Vt：端电压幅值；Ipset_HV：有功电流计算系数3；VHin：进入高电压穿越阈值；Iqset_HV：无功电流计算系数3；Iq0：初始无功电流。优选的，所述低电压穿越运行状态时的有功电流分量IpLVRT和无功电流分量IqLVRT按下式计算：IpLVRT＝K1_Ip_LV*Vt+K2_Ip_LV*Ip0+Ipset_LV(4)IqLVRT＝K1_Iq_LV*(VLin-Vt)+K2_Iq_LV*Ip0+Iqset_LV(5)式中，K1_Ip_HV：有功电流计算系数1；K2_Ip_HV：有功电流计算系数2；K1_Iq_HV：无功电流计算系数1；K2_Iq_HV：无功电流计算系数2；Ip0：初始有功电流；Vt：端电压幅值；Ipset_HV：有功电流计算系数3；VLin：进入低电压穿越阈值；Iqset_HV：无功电流计算系数3；Iq0：初始无功电流。。优选的，所述恢复阶段时的有功电流分量和无功电流分量值包括：结合预先给定的斜率或曲线获得有功电流分量和无功电流分量值。优选的，所述需注入的电流I按下式计算：式中，S*：视在功率；U：端电压一种电池储能系统的机电暂态仿真方法，其所述方法包括：根据电气量测值和控制指令参考值确定厂站有功功率指令和无功功率指令；根据所述厂站有功功率指令和无功功率指令并结合所述电气量测值确定换流器有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令；根据所述换流器有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令确定有功电流分量和无功电流分量值；根据所述有功电流分量和无功电流分量值，经过转换计算需注入的电流值。优选的，所述有电气量测值和控制指令参考值确定厂站有功功率指令和无功功率指令，包括：由厂站有功控制和厂站无功控制将电气量测值和控制指令参考值作为输入，输出厂站有功功率指令和无功功率指令。优选的，所述厂站无功控制还包括在电压闭环PI控制方式和无功功率闭环PI控制方式之间切换；所述厂站有功控制还包括在PI控制方式和开环直接控制方式之间进行切换。优选的，所述根据所述厂站有功功率指令和无功功率指令结合所述电气量测值确定换流器有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令，包括：由换流器有功控制和换流器无功控制将所述厂站有功功率指令、无功功率指令和电气量测值作为输入，输出有功电流分量和无功电流分量值。优选的，所述换流器有功控制还包括在PI控制方式和开环直接控制方式之间进行切换；所述换流器无功控制还包括在开环直接控制方式、PI控制方式、电压/无功协调PI控制方式、无功闭环PI控制方式之间选择控制方式。优选的，所述根据所述换流器有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令确定有功电流分量和无功电流分量值，包括：由电压穿越控制模块将所述换流器有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令作为输入，确定有功电流分量和无功电流分量值。优选的，所述根据所述有功电流分量和无功电流分量值，经过转换计算需注入的电流值，包括：由变流器及接口模块将所述有功电流分量和无功电流分量值作为输入，确定需要注入的电流值。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的技术方案中，基于储能发电系统功能环节，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池储能系统的机电暂态仿真系统，其特征在于，包括：厂站有功控制模块、厂站无功控制模块、换流器有功控制模块、换流器无功控制模块、电压穿越控制模块、变流器及接口模块；所述厂站有功控制模块用于：根据电气量测值和控制指令参考值输出有功功率指令；所述换流器有功控制模块用于：根据电气量测值和所述厂站有功功率指令输出有功电流分量控制指令；所述厂站无功控制模块用于：根据电气量测值和控制指令参考值输出无功功率指令；所述换流器无功控制模块用于：根据电气量测值和所述厂站无功功率指令输出无功电流分量控制指令；所述电压穿越控制模块用于：根据电气量测值、所述有功电流分量控制指令和所述无功电流分量控制指令，输出新的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令；所述变流器及接口模块用于，根据压穿越控制模块输出的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令，输出需注入电流。

【技术特征摘要】
1.一种电池储能系统的机电暂态仿真系统，其特征在于，包括：厂站有功控制模块、厂站无功控制模块、换流器有功控制模块、换流器无功控制模块、电压穿越控制模块、变流器及接口模块；所述厂站有功控制模块用于：根据电气量测值和控制指令参考值输出有功功率指令；所述换流器有功控制模块用于：根据电气量测值和所述厂站有功功率指令输出有功电流分量控制指令；所述厂站无功控制模块用于：根据电气量测值和控制指令参考值输出无功功率指令；所述换流器无功控制模块用于：根据电气量测值和所述厂站无功功率指令输出无功电流分量控制指令；所述电压穿越控制模块用于：根据电气量测值、所述有功电流分量控制指令和所述无功电流分量控制指令，输出新的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令；所述变流器及接口模块用于，根据压穿越控制模块输出的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令，输出需注入电流。2.如权利要求1所述的机电暂态仿真系统，其特征在于，所述厂站有功控制模块、厂站无功控制模块、换流器有功控制模块和换流器无功控制模块均包含控制方式标志位；所述厂站有功控制模块的控制方式标志位，用于在PI控制方式和开环直接控制方式之间进行切换；所述厂站无功控制模块的控制方式标志位，用于在电压闭环PI控制方式和无功功率闭环PI控制方式之间切换；所述换流器有功控制模块的控制方式标志位，用于在PI控制方式和开环直接控制方式之间进行切换；所述换流器无功控制模块的控制方式标志位，用于在开环直接控制方式、PI控制方式、电压/无功协调PI控制方式、无功闭环PI控制方式之间选择控制方式。3.如权利要求2所述的机电暂态仿真系统，其特征在于，所述换流器有功控制模块还包含荷电状态模拟环节；所述荷电状态模拟环节，包括：当荷电状态大于充电限制荷电状态最大值时不能继续充电，当荷电状态小于充电限制荷电状态最小值时不能继续放电。4.如权利要求3所述的机电暂态仿真系统，其特征在于，所述荷电状态按下式计算：式中：SOC：当前荷电状态；SOCini：初始荷电状态；Pe：输出功率；t:时间。5.如权利要求1所述的机电暂态仿真系统，其特征在于，所述电压穿越控制模块输出新的有功电流分量控制指令和无功电流分量控制指令包括：高电压穿越运行状态、低电压穿越运行状态和恢复阶段时的有功电流分量和无功电流分量值。6.如权利要求5所述的机电暂态仿真系统，其特征在于，所述高电压穿越运行状态包括：有功电流分量IpHVRT和无功电流分量IqHVRT，分别按下式计算：IpHVRT＝K1_Ip_HV*Vt+K2_Ip_HV*Ip0+Ipset_HV(2)IqHVRT＝K1_Iq_HV*(VHin-Vt)+K2_Iq_HV*Iq0+Iqset_HV(3)式中，K1_Ip_HV：有功电流计算系数1；K2_Ip_HV：有功电流计算系数2；K1_Iq_HV：无功电流计算系数1；K2_Iq_HV：无功电流计算系数2；Ip0：初始有功电流；Vt：端电压幅值；Ipset_HV：有功电流计算系数3；VHin：进入高电压穿越阈值；Iqset_HV：无功电流计算系数3；Iq0：初始无功电流。7.如权利要求5所述的机电暂态仿真系统，其特征在于，所述低电压穿越运行状态时的有功电流分量IpLVRT和无功...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐希望，安宁，李芳，黄彦浩，丁平，孙璐，何蕾，李文臣，陈兴雷，赵敏，李木一，蔡靖，杨晓煜，田鹏飞，文晶，施浩波，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江西省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11