一种储能系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能系统的控制方法，包括以下步骤：测量储能电站公共连接点处输出的三相交流电压数据及储能变流器交流侧输出的三相交流电流；对三相交流电压和三相交流电流进行坐标变换，得出储能系统的公共连接点处的d轴电压分量u

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统的控制方法
本专利技术涉及电力储存及控制领域，尤其涉及一种储能系统的控制方法。
技术介绍
风电、光伏等新能源发电具有随机性、间歇性和波动性等特征，新能源发电的这些特征导致其会对电网的功率和频率等造成较大冲击。有资料显示，储能系统已成为平抑新能源发电功率波动，提升电网新能源接入能力的主要技术之一。一种现有的控制方法是对新能源发电功率进行监测，控制中心根据新能源发电功率对储能系统充放电功率指令进调节，以此来平抑新能源发电功率。但这种控制方法需要使用额外的监测、通信和控制设备，并且储能系统的控制依赖于控制中心。另一种现有的控制方法是储能系统通过测量电网频率来自动调节其充放电功率，以此来提升电网频率的稳定性，平抑电网功率的波动，这种控制方法的缺点是需要使用额外的电网频率测量装置，并且难以做到精确、快速、可靠地测量电网频率。
技术实现思路
本专利技术主要解决原有的需要外接设备测量，且无法精确、快速、可靠地测量电网频率的技术问题，提供一种储能系统的控制方法，用于电容或电池作为储能介质的储能系统，在实现储能系统的能量控制的同时，无需使用专用通信且无需测量电网频率，储能系统就能独立自主地参与电网有功功率和频率的调节，提升电网惯性特征，抑制电网频率波动，同时，储能系统储能容量的变化具有自动跟踪电网频率变化的特征。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术包括以下步骤：(1)测量储能系统的公共连接点处输出的三相交流电压ua,ub和uc及储能变流器交流侧输出的三相交流电流ia,ib和ic；(2)对(1)中所述三相交流电压和三相交流电流进行dq坐标变换，得出储能系统的公共连接点处的d轴电压分量ud、q轴电压分量uq，以及储能变流器交流侧输出的d轴电流分量id、q轴电流分量iq；(3)根据(2)中所述的d轴电压分量ud、q轴电压分量uq、d轴电流分量id和q轴电流分量iq使用矢量控制计算储能变流器交流侧输出的d轴电流分量的指令值和q轴电流分量的指令值以及储能变流器交流侧输出的d轴电压分量的指令值和q轴电压分量的指令值(4)对(3)中所述的d轴电压分量的指令值和q轴电压分量的指令值进行dq坐标逆变换，得到储能变流器交流侧输出的三相交流电压的指令值和(5)在控制方法作用下，储能系统自动参与电网频率控制。作为优选，所述的步骤2的dq坐标变换矩阵为：该dq变换过程用数学式表示如下：变换矩阵Tabc/dq左乘以三相交流量xa、xb、xc组成的列向量，得到其d轴分量xd和q轴分量xq组成的列向量；其中，dq坐标变换的相角θ根据储能变流器输出交流电压的角频率指令值得到，计算方法如下：其中，ω*为储能变流器输出交流电压的角频率指令值，θ0为储能变流器并网初始相角，s为拉普拉斯算子。作为优选，电容型储能系统通过控制储能电容组的总直流电压来调节储能电站的储存能量，其储能变流器输出交流电压的角频率指令值ω*选取如下：其中s是拉普拉斯算子，ω0是交流电压角频率的额定值，P是变流器输出有功功率的实际值，Ud和Ud*分别是储能电容组总直流电压的实际值和指令值，T1和T2是两个时间常数，D1和D2是两个常数；D1的取值参考所在交流电网的一次调频参数确定，电容型储能电站中D2的取值满足以下要求：在此基础上，D2取值越大，则在相同的电网频率波动调节下，储能电容组总直流电压的波动越小。作为优选，电池型储能系统通过控制储能电池组的荷电状态SOC来调节储能电站的储存能量，其储能变流器输出交流电压的角频率指令值ω*选取如下：其中s是拉普拉斯算子，ω0是交流电压角频率的额定值，P是变流器输出有功功率的实际值，SE和分别是储能电池组荷电状态(SOC)的实际值和指令值，T1和T2是两个时间常数，D1和D2是两个常数；D1的取值参考所在交流电网的一次调频参数确定，电池型储能电站中D2的取值满足以下要求：其中Qr是储能电池组的额定容量，在此基础上，D2取值越大，则在相同的电网频率波动调节下，储能电容组总直流电压的波动越小。作为优选，所述的步骤3计算电流和电压的指令值的方法为：储能变流器输出的三相交流电流的d、q轴分量id和iq的指令值和根据以下两式确定：其中C为滤波电容的电容值，s为拉普拉斯算子，kp2为比例增益常数，ki2为积分增益常数，共同构成比例积分调节器，和分别为储能系统的公共连接点处输出的三相交流电压的d轴分量和q轴分量的指令值；储能变流器输出的三相交流电压的d、q轴分量vd和vq的指令值和根据以下两式确定：其中L为电抗器的电感值，s为拉普拉斯算子，kp1为比例增益常数，ki1为积分增益常数，共同构成比例积分调节器。作为优选，储能系统的公共连接点处输出的三相交流电压的d、q轴分量ud和uq的指令值和选取如下：U*是储能系统公共连接点处的额定交流电压的幅值，即额定交流电压有效值的倍。作为优选，所述的步骤4对和进行dq坐标逆变换，即逆变换矩阵Tdq/abc左乘以电压列向量：该变换过程用数学式表示如下：由上式可得储能变流器交流侧输出的三相交流电压的指令值和本专利技术的有益效果是：将同步电机模块控制方法应用于电容或电池作为储能介质的储能系统，在实现储能系统的能量控制的同时，无需使用专用通信且无需测量电网频率，储能系统就能独立自主地参与电网有功功率和频率的调节，提升电网惯性特征，抑制电网频率波动，同时，储能系统储能容量的变化具有自动跟踪电网频率变化的特征。附图说明图1是本专利技术的一种电网系统图。图2是本专利技术的储能电站控制方法框图。图3是本专利技术的采用不同储能配置方式的系统响应波形图。图4是本专利技术的不同电容型储能电站直流电压跌落与电网频率跌落的测试波形图。图中1储能电站，2交流电网，3第一发电机，4第二发电机，5储能电站公共连接点，6储能变流器。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种储能系统的控制方法，如图2所示，储能电站1的母线与交流电网2输出端相连，交流电网2输入端分别与第一发电机3、第二发电机4的电流输出端相连，储能电站1与交流电网2之间有储能电站公共连接点5。一种储能系统的控制方法，包括以下步骤：(1)测量储能系统的公共连接点5处输出的三相交流电压ua,ub和uc及储能变流器6交流侧输出的三相交流电流ia,ib和ic。(2)对(1)中所述三相交流电压进行dq坐标变换，变换矩阵为：该变换过程用数学式表示如下：由上式得出储能系统的公共连接点处的d轴电压分量ud、q轴电压分量uq，其中θ为交流电压的相角指令值。变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)测量储能系统的公共连接点处输出的三相交流电压u

【技术特征摘要】
1.一种储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)测量储能系统的公共连接点处输出的三相交流电压ua、ub和uc及储能变流器交流侧输出的三相交流电流ia、ib和ic；
(2)对(1)中所述三相交流电压和三相交流电流进行dq坐标变换，得出储能系统的公共连接点处的d轴电压分量ud、q轴电压分量uq，以及储能变流器交流侧输出的d轴电流分量id、q轴电流分量iq；
(3)根据(2)中所述的d轴电压分量ud、q轴电压分量uq,d轴电流分量id和q轴电流分量iq使用矢量控制计算储能变流器交流侧输出的d轴电流分量的指令值和q轴电流分量的指令值以及储能变流器交流侧输出的d轴电压分量的指令值和q轴电压分量的指令值
(4)对(3)中所述的d轴电压分量的指令值和q轴电压分量的指令值进行dq坐标逆变换，得到储能变流器交流侧输出的三相交流电压的指令值和
(5)在控制方法作用下，储能系统自动参与电网频率控制。


2.根据权利要求1所述的一种储能系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2的dq坐标变换矩阵为：



该dq变换过程用数学式表示如下：



变换矩阵Tabc/dq左乘以三相交流量xa、xb、xc组成的列向量，得到其d轴分量xd和q轴分量xq组成的列向量；
其中，dq坐标变换的相角θ根据储能变流器输出交流电压的角频率指令值得到，计算方法如下：



其中，ω*为储能变流器输出交流电压的角频率指令值，θ0为储能变流器并网初始相角，s为拉普拉斯算子。


3.根据权利要求2所述的一种储能系统的控制方法，其特征在于，电容型储能系统通过控制储能电容组的总直流电压来调节储能电站的储存能量，其储能变流器输出交流电压的角频率指令值ω*选取如下：



其中s是拉普拉斯算子，ω0是交流电压角频率的额定值，P是变流器输出有功功率的实际值，Ud和分别是储能电容组总直流电压的实际值和指令值，T1和T2是两个时间常数，D1和D2是两个常数；
D1的取值参考所在交流电网的一次调频参数确定，电容型储能电站中D2的取值满足以下要求：



在此基础上，D2取值越大，则在相同的电网频率波动调节下，储能电容组总直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：管敏渊，沈建良，楼平，金国亮，吴国强，姚建锋，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司湖州供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33