一种基于储能电池的短期电网调频控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于储能电池的短期电网调频控制方法及系统，所述方法包括：根据超短期负荷确定频率偏移曲线；根据所述频率偏移曲线确定任意时刻的频率偏移；判断所述频率偏移的绝对值是否大于一次调频死区的绝对值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值大于所述一次调频死区的绝对值，确定储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数；根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率。本发明专利技术能够提高储能电池容量利用率并最大化储能经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于储能电池的短期电网调频控制方法及系统
本专利技术涉及电网调频领域，特别是涉及一种基于储能电池的短期电网调频控制方法及系统。
技术介绍
随着电力系统规模的扩大、负荷变化速率的提高、电力市场的深化以及新能源的大规模并网应用等，都给电力系统的调频带来了新的要求与挑战。传统机组参与电网调频存在响应慢、爬坡速率低等问题，而储能电池的精确控制、快速响应特性可以填补这些不足，将储能电池用于辅助电网调频受到广泛关注。如何在电网调频中发挥储能电池优势成为现今研究的热点问题。现已有研究初步探索了储能参与调频的控制策略，但对与储能电池参与电网调频，未明确储能的控制模式，未深入分析储能动作过程。且以上研究都是即时调节，只根据当前负荷功率变化来确定储能系统的调节出力，并没有将负荷预测结果考虑进来。为了进一步优化储能控制策略，提高储能经济性。部分学者已将预测技术用于储能控制中，但是，现有的储能电池调频控制策略中一般都是给定SOC基准值(如0.5)，少有综合考虑储能电池SOC状态和电网调频需求；将负荷预测与储能电池参与调频相结合的研究也鲜见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于储能电池的短期电网调频控制方法及系统，提高储能电池容量利用率并最大化储能经济效益。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于储能电池的短期电网调频控制方法，所述短期电网调频控制方法包括：根据超短期负荷确定频率偏移曲线；根据所述频率偏移曲线确定任意时刻的频率偏移；判断所述频率偏移的绝对值是否大于一次调频死区的绝对值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值大于所述一次调频死区的绝对值，确定储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数；根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率。可选的，所述根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率，具体包括：判断所述频率偏移是否大于零，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述频率偏移大于零，确定单位调节因数为所述储能充电单位调节功率因数；若所述第二判断结果表示所述频率偏移小于等于零，确定单位调节因数为所述储能放电单位调节功率因数；根据所述单位调节因数和所述频率偏移确定所述储能电池的实际输出功率，具体公式为：ΔPb＝-K·Δf；其中，ΔPb为储能电源的实际输出功率，K为单位调节因数，Δf为频率偏移。可选的，所述短期电网调频控制方法还包括：若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值小于等于所述一次调频死区的绝对值，确定荷电状态基准值；根据所述荷电状态基准值确定储能电池在储能恢复阶段的功率贡献值。可选的，所述确定荷电状态基准值，具体包括：判断所述频率偏移在所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率是否大于零，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示所述频率偏移在所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率大于零，根据公式计算荷电状态基准值；其中，SOCrefn为荷电状态基准值，SOCmin为储能SOC的最小值，SOCn-1为(n-1)阶段结束后的荷电状态值，一个阶段包括一个储能恢复阶段和一个储能调频阶段，PmaxΔJn为预测储能调频贡献量，γKmaxfdΔIn为预测储能容量恢复量，Emax为储能最大容量，Pmax为储能最大输出功率，ΔIn为第n个储能恢复阶段的储能恢复时长，ΔJn为第n个储能调频阶段的储能调频动作时长，Kmax为储能最大单位调节功率系数，fd为一次调频死区频率，γ为储能恢复敏感系数；若所述第三判断结果表示频率偏移在所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率小于等于零，根据公式计算荷电状态基准值；其中，SOCmax为储能SOC的最大值。可选的，所述根据所述荷电状态基准值确定储能电池在储能恢复阶段的功率贡献值，具体包括：判断所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率是否大于零，得到第四判断结果；若所述第四判断结果表示所述所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率大于零，判断预测储能调频贡献量是否小于预测储能容量恢复量，得到第五判断结果；若所述第五判断结果表示所述预测储能调频贡献量小于所述预测储能容量恢复量，根据公式计算储能电池的输出功率；其中，Pdisch为储能电池的输出功率，为死区裕度，fd为一次调频死区频率；若所述第五判断结果表示所述预测储能调频贡献量大于等于所述预测储能容量恢复量，根据公式计算储能电池的输出功率。可选的，所述短期电网调频控制方法还包括：若所述第四判断结果表示所述所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率大于零，判断预测储能调频贡献量是否小于预测储能容量恢复量，得到第六判断结果；若所述第六判断结果表示所述预测储能调频贡献量小于所述预测储能容量恢复量，根据公式计算储能电池的输入功率；其中，Pch为储能电池的输入功率；若所述第六判断结果表示所述预测储能调频贡献量大于等于所述预测储能容量恢复量，根据公式计算储能电池的输入功率。可选的，所述确定储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数，具体包括：当SOC处于[0，SOCmin]范围内时，根据公式计算所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数；当SOC处于[SOCmin，SOClow]范围内时，根据公式计算所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数；当SOC处于[SOClow，SOChigh]范围内时，根据公式Kch＝Kdisch＝Kmax计算所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数；当SOC处于[SOChigh，SOCmax]范围内时，根据公式计算所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数；当SOC处于[SOCmaxx,1]范围内时，根据公式计算所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数；其中，Kdisch为储能放电单位调节功率因数，Kch为储能充电单位调节功率因数，SOChigh为储能电池工作最佳荷电状态上限，SOClow为储能电池工作最佳荷电状态下限。一种基于储能电池的短期电网调频控制系统，包括：频率偏移曲线确定模块，用于根据超短期负荷确定频率偏移曲线；任意时刻的频率偏移确定模块，用于根据所述频率偏移曲线确定任意时刻的频率偏移；第一结果判断模块，用于判断所述频率偏移的绝对值是否大于一次调频死区的绝对值，得到第一判断结果；储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数确定模块，用于若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值大于所述一次调频死区的绝对值，确定储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数；储能电池的实际输出功率确定模块，用于根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过对储能参与电网快速调频进行研究，提出了储能参与调频自适应出力策略，可在符合调频要求的前提下有效控制储能SOC状态，防止储能电池出现过充过放现象，延长储能电池使用寿命；随后将超短期负荷预测应用于储能控制中，提出了动态SOC基准储能恢复策略，使储能电池在系统一次调频死区内针对性的进行容量恢复，在调频任务阶段可以显著提高储能的调频贡献容量，从而提高储能电池容量利用率并最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于储能电池的短期电网调频控制方法，其特征在于，所述短期电网调频控制方法包括：根据超短期负荷确定频率偏移曲线；根据所述频率偏移曲线确定任意时刻的频率偏移；判断所述频率偏移的绝对值是否大于一次调频死区的绝对值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值大于所述一次调频死区的绝对值，确定储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数；根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率。

【技术特征摘要】
1.一种基于储能电池的短期电网调频控制方法，其特征在于，所述短期电网调频控制方法包括：根据超短期负荷确定频率偏移曲线；根据所述频率偏移曲线确定任意时刻的频率偏移；判断所述频率偏移的绝对值是否大于一次调频死区的绝对值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值大于所述一次调频死区的绝对值，确定储能充电单位调节功率因数和储能放电单位调节功率因数；根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率。2.根据权利要求1所述的短期电网调频控制方法，其特征在于，所述根据所述储能充电单位调节功率因数和所述储能放电单位调节功率因数确定储能电池的实际输出功率，具体包括：判断所述频率偏移是否大于零，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述频率偏移大于零，确定单位调节因数为所述储能充电单位调节功率因数；若所述第二判断结果表示所述频率偏移小于等于零，确定单位调节因数为所述储能放电单位调节功率因数；根据所述单位调节因数和所述频率偏移确定所述储能电池的实际输出功率，具体公式为：ΔPb＝-K·Δf；其中，ΔPb为储能电源的实际输出功率，K为单位调节因数，Δf为频率偏移。3.根据权利要求1所述的短期电网调频控制方法，其特征在于，所述短期电网调频控制方法还包括：若所述第一判断结果表示所述频率偏移的绝对值小于等于所述一次调频死区的绝对值，确定荷电状态基准值；根据所述荷电状态基准值确定储能电池在储能恢复阶段的功率贡献值。4.根据权利要求3所述的短期电网调频控制方法，其特征在于，所述确定荷电状态基准值，具体包括：判断所述频率偏移在所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率是否大于零，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示所述频率偏移在所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率大于零，根据公式计算荷电状态基准值；其中，SOCrefn为荷电状态基准值，SOCmin为荷电状态的最小值，SOCn-1为(n-1)阶段结束后的荷电状态值，一个阶段包括一个储能恢复阶段和一个储能调频阶段，PmaxΔJn为预测储能调频贡献量，γKmaxfdΔIn为预测储能容量恢复量，Emax为储能最大容量，Pmax为储能最大输出功率，ΔIn为第n个储能恢复阶段的储能恢复时长，ΔJn为第n个储能调频阶段的储能调频动作时长，Kmax为储能最大单位调节功率系数，fd为一次调频死区频率，γ为储能恢复敏感系数；若所述第三判断结果表示频率偏移在所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率小于等于零，根据公式计算荷电状态基准值；其中，SOCmax为储能荷电状态的最大值。5.根据权利要求4所述的短期电网调频控制方法，其特征在于，所述根据所述荷电状态基准值确定储能电池在储能恢复阶段的功率贡献值，具体包括：判断所述频率偏移在所述频率偏移曲线的斜率是否大于零，得到第四判断结果；若所述第四判断结果表示所述频率偏移在所述频率偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣然，李堃，谭庄熙，羊博，钟卓颖，马智慧，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43