增加新能源场站调节能力的储能控制方法及新能源支撑机技术

本发明专利技术公开增加新能源场站调节能力的储能控制方法及新能源支撑机。该方法根据获取的调频控制装置下发的有功功率参考值，确定调频控制方式；根据获取的直流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态极限值，确定储能工作方式；根据获取的DC/DC变换器变换的有功功率和所述有功功率参考值，生成有功功率控制偏差量；根据预先设定的控制策略和所述有功功率控制偏差量，生成有功功率控制电流值；根据获取的DC/DC变换器的变换电流极限值、所述调频控制方式及所述储能工作方式，对有功功率控制电流值进行限幅，得到DC/DC变换器的电流参考值。在电网频率波动时，该控制方法可以快速、稳定、准确地向电网提供惯量支撑和调节能力。准确地向电网提供惯量支撑和调节能力。准确地向电网提供惯量支撑和调节能力。

【技术实现步骤摘要】
增加新能源场站调节能力的储能控制方法及新能源支撑机


[0001]本专利技术涉及电力系统运行及控制
，尤其涉及增加新能源场站调节能力的储能控制方法及新能源支撑机。

技术介绍

[0002]英国在2019年8月9日发生了大停电事故。其过程大致如下：由于某种原因，北海电网内的小巴德福（Little Barford）燃气电站停机。在燃气电站脱网后，电网损失的发电负荷使得电力系统频率降低。另一方面，由于北海电网内风机耐受低频的能力不足，电力系统频率降低导致风机大量脱网，因此风电场出力骤降，并进一步增加了电网损失的发电负荷，导致系统频率继续下降，并最终触发北海电网内设置的低频减载设备动作而切除部分用电负荷。
[0003]与北海电网相似，目前新能源在我国电网中的渗透率也越来越高，但新能源接入比高的电力系统普遍存在惯量支撑不足的问题。一旦系统频率发生快速变化，这类新能源接入比高的电网发生继发停电事故的风险很大。
[0004]目前，电网中/电力系统中的火电机组、水电机组、燃气机组、热电机组、核电机组、抽水蓄能机组、光热机组等同步发电机组，大多都可以在电网频率波动/系统频率发生快速变化时，提供一次调频能力。但是，风电场中的同步风力发电机、光伏等新能源场站的发电设备并不具有一次调频能力，整体上新能源场站的惯量支撑不足、调节能力不强。尤其在新能源高占比的电网中，新能源并网导致的电网安全问题相对严重。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供增加新能源场站调节能力的储能控制方法及新能源支撑机，旨在解决新能源场站惯量支撑不足、调节能力不强的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供增加新能源场站调节能力的储能控制方法，包括：根据获取的调频控制装置下发的有功功率参考值，确定调频控制方式；根据获取的直流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态极限值，确定储能工作方式；其中，调频控制装置设置于新能源支撑机，所述新能源支撑机还设置有直流储能单元和DC/DC变换器；根据获取的DC/DC变换器变换的有功功率和所述有功功率参考值，生成有功功率控制偏差量；根据预先设定的控制策略和所述有功功率控制偏差量，生成有功功率控制电流值；根据获取的DC/DC变换器的变换电流极限值、所述调频控制方式及所述储能工作方式，对有功功率控制电流值进行限幅，得到DC/DC变换器的电流参考值，以使得DC/DC变换器响应所述电流参考值，调整其变换的有功功率接近所述有功功率参考值。
[0007]具体地，所述根据预先设定的控制策略和所述有功功率控制偏差量，生成有功功率控制电流值，包括：
根据所述预先设定的控制策略指定的有功控制比例系数和有功控制积分系数，构建比例积分并联环节，并将所述有功功率控制偏差量经过所述比例积分并联环节，生成有功功率控制电流值。
[0008]具体地，所述根据获取的调频控制装置下发的有功功率参考值，确定调频控制方式，包括：在调频控制装置下发的有功功率参考值为正号时，确定调频控制方式为支撑机向电网注入能量；在调频控制装置下发的有功功率参考值为负号时，确定调频控制方式为支撑机从电网吸收能量。
[0009]具体地，所述根据获取的直流储能单元的荷电状态及直流储能单元的荷电状态极限值，确定储能工作方式，包括：在直流储能单元的荷电状态小于等于直流储能单元的荷电状态最小值时，确定储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式；在直流储能单元的荷电状态大于等于直流储能单元的荷电状态最大值时，确定储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式；在直流储能单元的荷电状态大于直流储能单元的荷电状态最小值且小于直流储能单元的荷电状态最大值时，确定储能工作方式为储能单元处于即可充电也可放电的工作模式。
[0010]具体地，所述根据获取的DC/DC变换器的变换电流极限值、所述调频控制方式及所述储能工作方式，对有功功率控制电流值进行限幅，得到DC/DC变换器的电流参考值，包括：在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式时，将有功功率控制电流值限幅为零，即DC/DC变换器的电流参考值为零；在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中绝对值较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于即可充电也可放电的工作模式的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中绝对值较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式时，将有功功率控制电流值限幅为零，即DC/DC变换器的电流参考值为零；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工作方式为储能单元处于即可充电也可放电的工作模式的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种储能控制单元，包括：
调频控制方式及储能工作方式确定模块，用于根据获取的调频控制装置下发的有功功率参考值，确定调频控制方式；根据获取的直流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态极限值，确定储能工作方式，其中，调频控制装置设置于新能源支撑机；有功功率控制电流值确定模块，用于根据获取的DC/DC变换器变换的有功功率和所述有功功率参考值，生成有功功率控制偏差量；根据预先设定的控制策略和所述有功功率控制偏差量，生成有功功率控制电流值；电流参考值确定模块，用于根据获取的DC/DC变换器的变换电流极限值、所述调频控制方式及所述储能工作方式，对有功功率控制电流值进行限幅，得到DC/DC变换器的电流参考值，以使得DC/DC变换器响应所述电流参考值，调整其变换的有功功率接近所述有功功率参考值。
[0012]所述电流参考值确定模块，具体用于：在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式时，将有功功率控制电流值限幅为零，即DC/DC变换器的电流参考值为零；在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于即可充电也可放电的工作模式的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增加新能源场站调节能力的储能控制方法，包括：根据获取的调频控制装置下发的有功功率参考值，确定调频控制方式；根据获取的直流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态极限值，确定储能工作方式；其中，调频控制装置设置于新能源支撑机，所述新能源支撑机还设置有直流储能单元和DC/DC变换器；根据获取的DC/DC变换器变换的有功功率和所述有功功率参考值，生成有功功率控制偏差量；根据预先设定的控制策略和所述有功功率控制偏差量，生成有功功率控制电流值；根据获取的DC/DC变换器的变换电流极限值、所述调频控制方式及所述储能工作方式，对有功功率控制电流值进行限幅，得到DC/DC变换器的电流参考值，以使得DC/DC变换器响应所述电流参考值，调整其变换的有功功率接近所述有功功率参考值。2.根据权利要求1所述的控制方法，所述根据预先设定的控制策略和所述有功功率控制偏差量，生成有功功率控制电流值，包括：根据所述预先设定的控制策略指定的有功控制比例系数和有功控制积分系数，构建比例积分并联环节，并将所述有功功率控制偏差量经过所述比例积分并联环节，生成有功功率控制电流值。3.根据权利要求1所述的控制方法，所述根据获取的调频控制装置下发的有功功率参考值，确定调频控制方式，包括：在调频控制装置下发的有功功率参考值为正号时，确定调频控制方式为支撑机向电网注入能量；在调频控制装置下发的有功功率参考值为负号时，确定调频控制方式为支撑机从电网吸收能量。4.根据权利要求3所述的控制方法，所述根据获取的直流储能单元的荷电状态及直流储能单元的荷电状态极限值，确定储能工作方式，包括：在直流储能单元的荷电状态小于等于直流储能单元的荷电状态最小值时，确定储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式；在直流储能单元的荷电状态大于等于直流储能单元的荷电状态最大值时，确定储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式；在直流储能单元的荷电状态大于直流储能单元的荷电状态最小值且小于直流储能单元的荷电状态最大值时，确定储能工作方式为储能单元处于即可充电也可放电的工作模式。5.根据权利要求4所述的控制方法，所述根据获取的DC/DC变换器的变换电流极限值、所述调频控制方式及所述储能工作方式，对有功功率控制电流值进行限幅，得到DC/DC变换器的电流参考值，包括：在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式时，将有功功率控制电流值限幅为零，即DC/DC变换器的电流参考值为零；
在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中绝对值较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机向电网注入能量、且储能工作方式为储能单元处于即可充电也可放电的工作模式的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中绝对值较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工作方式为储能单元处于不可放电但可充电的工作模式时，将DC/DC变换器的变换电流极限值和有功功率控制电流值中较小的那个确定为DC/DC变换器的电流参考值；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工作方式为储能单元处于不可充电但可放电的工作模式时，将有功功率控制电流值限幅为零，即DC/DC变换器的电流参考值为零；在所述调频控制方式为支撑机从电网吸收能量、且储能工...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华东，李文锋，郭剑波，张健，郭强，李志强，赵兵，魏巍，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：