一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法技术方案

一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法，涉及新能源电力系统安全稳定控制，该方法先确定储能装置容量和储能装置安装位置，再分析储能装置接入后对电网暂态能量的影响规律，然后以促进电力系统暂态能量衰减为目的，设计储能装置控制策略，最后根据储能装置控制策略，设计储能阻尼控制器；不仅对新能源电力系统中的低频振荡和高频振荡均具有良好的抑制作用，而且对于新能源电力系统的复杂振荡模式具有良好的适应性，同时，在新能源出力具有较大随机性的情况下具有良好的鲁棒性。本设计不仅对新能源电力系统中的低频振荡和高频振荡均具有良好的抑制作用，而且具有良好的适应性和鲁棒性。

A energy storage damping control method for restraining the wide frequency oscillation of new energy power system

A suppression of new energy storage for electric power system with broadband oscillation damping control method, relates to the security and stability control of new energy power system, the method to determine the storage capacity and storage device installation position, then analysis energy law of impact on power system transient energy device access, and to promote the decay of transient energy power for the purpose of system, control strategy design of energy storage device, the storage device according to the control strategy, design of energy storage controller has good damping; not only inhibited by the new energy power system in the low frequency oscillation and high frequency oscillation, and has good adaptability for the complex oscillation mode of new energy power system at the same time, in the new energy output has good robustness with large random case. This design not only has a good inhibitory effect on the low frequency oscillation and high frequency oscillation in the new energy power system, but also has good adaptability and robustness.

【技术实现步骤摘要】
一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法
本专利技术涉及电力系统，尤其涉及一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法，主要适用于抑制新能源电力系统中的低频振荡和高频振荡，且具有良好的适应性与鲁棒性。
技术介绍
大规模新能源并网已经成为了各国能源战略的一种发展趋势。然而随着并网新能源容量的增加，电力系统中某些振荡模式的阻尼不断降低，增加了电网发生功率振荡的风险。近几年来，国内外发生了多起风电场功率振荡事故，导致大规模风电机组脱网运行，严重威胁了电力系统的安全稳定。因此，为了保障含电力系统的安全稳定运行，抑制含新能源并网电力系统的功率振荡是其前提条件之一。大规模新能源并网对电力系统振荡特性的影响主要体现在两个方面。一方面是新能源机组运行特性和常规同步发电机存在较大差异，新能源并网会给电力系统带来了一些新的振荡模式。新能源机组控制器与外送线路固定电容补偿之间、新能源机组轴系与外送线路固定电容器之间、新能源机组轴系与控制器之间相互作用以及锁相环回路稳定这四个方面都会引起新能源电网的功率振荡。另一方面，新能源机组并网会恶化常规机组之间的部分振荡模式的阻尼特性。大规模新能源机组接入电网会导致系统中某些常规机组间振荡模式的阻尼水平下降，增加了系统发生功率振荡的风险。储能技术不断发展为新能源并网提供了一种可以选择的解决手段。储能被广泛应用于改善新能源机组的并网特性，参与含新能源并网电力系统的稳定控制以及优化含新能源并网电力系统的运行方式，国内外已经形成了张北风–光–储等众多的示范工程。由于储能具有良好的功率可调控特性，除了利用其来辅助新能源参与频率调整来降低“弃风”、“弃光”外，挖掘其改善新能源电力系统阻尼特性、提升含新能源并网电力系统稳定性，对充分利用储能装置具有重要的价值。为了改善系统的阻尼特性，可以利用储能抑制含新能源并网电力系统的功率振荡现象。“应用飞轮储能系统阻尼电力系统低频振荡(电力系统自动化，2010，34(8)：29-33)”、“基于阻尼转矩分析法的储能系统抑制系统低频振荡(电力系统自动化，2009，33(12)：8-11)”、“电池储能装置在抑制电力系统低频振荡中的应用(电网技术，2008，32(6)：93-99)”、“利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究(电力系统保护与控制，2013，41(17)：10-17)”以及“Energy-storage-basedlow-frequencyoscillationdampingcontrolusingparticleswarmoptimizationandheuristicdynamicprogramming(IEEETransactionsonPowerSystems，2014，29(5)：2539-2548)”等提出了利用储能抑制电力系统低频振荡的方法。不过这些阻尼控制器都是针对某一特定的振荡模式设计的，对特定的系统振荡模式具有良好的效果。随着新能源电力系统振荡模式的复杂程度不断提高，这种针对某种振荡模式设计阻尼控制器的方法可能会导致“顾此失彼”的问题，因此，具有更高适应性、且对新能源电力系统中高频振荡和低频振荡均具有阻尼作用的储能控制器仍有待研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的利用储能抑制电力系统振荡方法适用范围窄的缺陷与问题，提供一种对新能源电力系统中的低频振荡和高频振荡均具有良好的抑制作用，且具有良好的适应性和鲁棒性的抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法，该方法包括以下步骤：a、确定储能装置容量和储能装置安装位置a1、对于含有新能源并网的电力系统，通过仿真分析得到电力系统中存在发生功率振荡风险的联络线Li，联络线Li两端母线的编号分别为M、N，其中母线M侧并网的新能源容量较多；a2、根据联络线Li传输有功功率计划值PMNref，确定储能装置额定功率容量不小于5％PMNref；a3、将额定功率容量不小于5％PMNref的储能装置安装在母线M处；b、分析储能装置接入后对电网暂态能量的影响规律b1、计算储能装置接入母线M后电力系统的暂态能量增量ΔVE(t)上式中，t表示时间，ts为电力系统暂态能量计算初始时刻，PES和QES分别表示储能装置有功功率出力和储能装置无功功率出力，UM0和UM分别表示ts和t时刻时母线M处电压的幅值，φM表示惯量中心坐标体系下母线M处的电压相角；b2、计算电力系统暂态能量增量ΔVE(t)微分b3、储能装置无功输出变化率则忽略其对电力系统暂态能量的影响，同时根据母线M处的电压相角φM和储能装置有功功率PES在复平面上的相位关系，计算得到储能装置接入后对电网暂态能量的影响规律表达式：c、以促进电力系统暂态能量衰减为目的，设计储能装置控制策略c1、为了使得电力系统暂态能量快速衰减，储能装置有功功率PES需要满足：c2、根据半正定理论，设计储能装置有功功率PES上式中，KE为电力系统功率放大系数，其值大于零；c3、假设联络线Li两侧发电机功角变化规律和其两侧母线M、N电压相角相同，计算惯量中心坐标系下母线M处的电压相角φM上式中，φMr和φNr分别表示同步坐标系下母线M和N处的电压相角，MA和MB分别表示联络线M侧、N侧系统的惯量常数，联络线Li两端母线M、N电压相角差φMN＝φMr-φNr；c4、根据联络线Li传输有功功率PMN与联络线Li两端母线M、N电压相角差φMN之间的关系计算得到储能装置控制策略：上式中，UN表示母线N处电压的幅值，XMN表示联络线Li的线路阻抗，储能装置有功功率PES的相位与保持一致；d、根据储能装置控制策略，设计储能阻尼控制器d1、将母线M处监测的联络线Li传输有功功率PMN作为储能阻尼控制器的输入；d2、将输入的联络线Li传输有功功率PMN减去联络线Li传输有功功率计划值PMNref，然后进行隔直、滤波以及标幺化处理后，得到输入功率信号Pf；d3、计算输入功率信号微分采用模糊逻辑控制策略根据|dPf|和的大小，确定储能装置输出功率绝对值|PESO|；d4、根据正负关系确定储能装置输出功率正负关系，若大于零，则储能装置输出功率指令PESO＝|PESO|；若小于等于零，则储能装置输出功率指令PESO＝-|PESO|；d5、将储能装置输出功率指令PESO作为储能阻尼控制器的输出，以控制储能装置的有功功率PES。所述步骤d3中的模糊逻辑控制策略的推理规则为：当|dPf|或者的值越大时，储能装置输出功率绝对值|PESO|越大；当|dPf|和的值均越小或者接近零时，储能装置输出功率绝对值|PESO|越小或者接近零。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法中先分析储能装置接入电力系统后对电网暂态能量的影响规律，再以促进电力系统暂态能量衰减为目的设计储能装置控制策略，然后根据储能装置控制策略设计储能阻尼控制器，这样的设计不仅对新能源电力系统中的低频振荡和高频振荡均具有良好的抑制作用，而且对于新能源电力系统的复杂振荡模式具有良好的适应性，同时，在新能源出力具有较大随机性的情况下具有良好的鲁棒性；另外，利用新能源电力系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、确定储能装置容量和储能装置安装位置a1、对于含有新能源并网的电力系统，通过仿真分析得到电力系统中存在发生功率振荡风险的联络线Li，联络线Li两端母线的编号分别为M、N，其中母线M侧并网的新能源容量较多；a2、根据联络线Li传输有功功率计划值PMNref，确定储能装置额定功率容量不小于5％PMNref；a3、将额定功率容量不小于5％PMNref的储能装置安装在母线M处；b、分析储能装置接入后对电网暂态能量的影响规律b1、计算储能装置接入母线M后电力系统的暂态能量增量ΔVE(t)

【技术特征摘要】
1.一种抑制新能源电力系统宽频带振荡的储能阻尼控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、确定储能装置容量和储能装置安装位置a1、对于含有新能源并网的电力系统，通过仿真分析得到电力系统中存在发生功率振荡风险的联络线Li，联络线Li两端母线的编号分别为M、N，其中母线M侧并网的新能源容量较多；a2、根据联络线Li传输有功功率计划值PMNref，确定储能装置额定功率容量不小于5％PMNref；a3、将额定功率容量不小于5％PMNref的储能装置安装在母线M处；b、分析储能装置接入后对电网暂态能量的影响规律b1、计算储能装置接入母线M后电力系统的暂态能量增量ΔVE(t)上式中，t表示时间，ts为电力系统暂态能量计算初始时刻，PES和QES分别表示储能装置有功功率出力和储能装置无功功率出力，UM0和UM分别表示ts和t时刻时母线M处电压的幅值，φM表示惯量中心坐标体系下母线M处的电压相角；b2、计算电力系统暂态能量增量ΔVE(t)微分b3、储能装置无功输出变化率则忽略其对电力系统暂态能量的影响，同时根据母线M处的电压相角φM和储能装置有功功率PES在复平面上的相位关系，计算得到储能装置接入后对电网暂态能量的影响规律表达式：c、以促进电力系统暂态能量衰减为目的，设计储能装置控制策略c1、为了使得电力系统暂态能量快速衰减，储能装置有功功率PES需要满足：c2、根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巨，方仍存，欧阳俊，杨东俊，赵红生，王博，易柏年，乔立，赵雄光，魏聪，赵爽，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11