电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法、装置及系统，所述方法包括获取典型运行方式集和扰动故障集；获取电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的频率响应模型；筛选出造成功率缺额最小的运行方式和对应的扰动故障，并带入所述频率响应模型，计算出电化学储能分轮次动作的临界容量；当所述电化学储能分轮次动作的临界容量小于电化学储能配置容量时，则优化电化学储能各轮次动作量，得到电化学储能的控制量，完成电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制。本发明专利技术可以减少低频减载的动作风险，逐步优化第三道防线的配置容量和控制效果，提高电网应对极端故障的能力。对极端故障的能力。对极端故障的能力。

【技术实现步骤摘要】
电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法、装置及系统


[0001]本专利技术具体涉及一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]目前，电化学储能已经成为新能源大规模接入和特高压直流建设的重要技术支撑手段之一，在电力系统中得到了广泛应用，近几年一直保持快速增长态势。电网中故障引起的大容量功率缺额会造成系统频率的下降，甚至可能引发频率崩溃，不断增加的新能源发电占比和高电压大容量输电可能加剧对电网频率安全稳定的不良影响。低频减载是频率安全第三道防线的重要组成部分，可以快速响应有序切除部分负荷，防止频率进一步跌落，但低频减载本身仍会导致大量用户失电，造成较大的社会影响。因此将电化学储能、直流等控制资源纳入其中，优化传统的频率校正控制策略，对提高电网应对极端严重故障能力具有重要意义。
[0003]电化学储能系统具有响应速度快、有功/无功协调、充放电双向控制、功率转换效率高等特点，可以在电网频率偏移时快速调节其功率输出，改善电力系统的动态频率特性。随着电化学储能电池性能的优化和成本的降低，将电化学储能纳入电网频率安全防御体系中也更加具有研究价值。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法、装置及系统，可以减少低频减载的动作风险，逐步优化第三道防线的配置容量和控制效果，提高电网应对极端故障的能力。
[0005]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：/>[0006]第一方面，本专利技术提供了一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法，包括：
[0007]获取典型运行方式集和扰动故障集；
[0008]获取电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的频率响应模型；
[0009]筛选出造成功率缺额最小的运行方式和对应的扰动故障，并带入所述频率响应模型，计算出电化学储能分轮次动作的临界容量，，其中，所述频率响应模型的计算结果为电化学储能输出功率；所述电化学储能分轮次动作的临界容量为满足电网频率超调约束的电化学储能输出功率的最大值；
[0010]当所述电化学储能分轮次动作的临界容量小于电化学储能配置容量时，则优化电化学储能各轮次动作量，得到电化学储能的控制量，完成电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制。
[0011]可选地，所述频率响应模型为：
[0012]当Δf＜Δf
m
时：
[0013][0014]其中，
[0015]a＝ξω
n
[0016][0017][0018]K＝K
L
+K
G
[0019][0020][0021]当Δf＞Δf
m
时：
[0022][0023]其中，
[0024][0025]式中，Δf(t)为频率偏差值的时域表达式；P
e
表示系统的有功功率缺额；H
G
为电力系统的惯性时间常数，定义为同步转速ω
e
下发电机转子能量E
MWS
＝Jω
r2
/2与电机的额定容量S
N
之比；P
s
为电化学储能的输出有功功率；Δf为频率偏差值，Δf
m
为调速器达到最大可调功率P
m,max
时对应的频率偏差；K
L
为负荷的静态频率调节效应系数；K
G
为发电机的功频特性系数，T
G
为调速器时间常数；若频率达到启动阈值的时间为t
e
，经过延时t
d
后电化学储能调节输出功率，即动作时间为t
z
＝t
e
+t
d
。
[0026]可选地，所述电化学储能的控制量通过以下步骤计算获得：
[0027]以预设的加权优化模型最小为优化目标，结合预设的约束条件，求出每轮次电化学储能输出功率增量；
[0028]将所述每轮次电化学储能输出功率增量折算为占总电化学储能装机容量的比值，
得到电化学储能的控制量。
[0029]可选地，所述加权优化模型为：
[0030][0031]其中，F(X)
i,j
为运行方式i下发生扰动故障j的综合指标；λ
i
为运行在方式i下的概率，μ
j
为发生扰动故障j的概率；N
c
为典型运行方式数，N
d
为故障场景数；
[0032][0033][0034]其中，在运行方式i下发生扰动故障j后，表示暂态过程中频率跌至最低值时的峰值频率偏差，表示高于50Hz的超调暂态频率偏差；Δf
si,j
表示稳态频率偏差；
[0035]C
ls
、C
es
、C
fs
、C
fp
、C
fd
分别为切负荷代价系数、电化学储能代价系数、稳态频率指标系数、峰值频率指标系数和超调频率指标系数；为第h轮切负荷量，为第k轮电化学储能输出功率增量；N1和N2分别为低频减载和电化学储能的低频动作轮数；X表示优化变量，为n个轮次的电化学储能输出功率增量；
[0036]所述约束条件为：
[0037][0038]其中，P
s,k
为第k轮电化学储能输出功率增量，P
s,max
为电化学储能系统最大输出功率值；f
s
为稳态频率，f
s,min
和f
s,max
分别为稳态频率最小和最大值约束；f
d
表示暂态频率超调量，f
d,max
为暂态频率超调量最大值约束。
[0039]可选地，所述电化学储能的控制量的计算公式为:
[0040][0041]其中，P
s,k
为第k轮电化学储能输出功率增量，P
s,N
为总电化学储能装机容量。
[0042]第二方面，本专利技术提供了一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制装置，包括：
[0043]第一获取单元，用于获取典型运行方式集和扰动故障集；
[0044]第二获取单元，用于获取电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的频率响应模型；
[0045]计算单元，用于筛选出造成功率缺额最小的运行方式和对应的扰动故障，并带入所述频率响应模型，计算出电化学储能分轮次动作的临界容量，其中，所述频率响应模型的计算结果为电化学储能输出功率；所述电化学储能分轮次动作的临界容量为满足电网频率
超调约束的电化学储能输出功率的最大值；
[0046]控制单元，用于当所述电化学储能分轮次动作的临界容量小于电化学储能配置容量时，则优化电化学储能各轮次动作量，得到电化学储能的控制量，完成电化学储能参与低频安全稳定第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法，其特征在于，包括：获取典型运行方式集和扰动故障集；获取电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的频率响应模型；筛选出造成功率缺额最小的运行方式和对应的扰动故障，并带入所述频率响应模型，进而获得电化学储能分轮次动作的临界容量，其中，所述频率响应模型的计算结果为电化学储能输出功率；所述电化学储能分轮次动作的临界容量为满足电网频率超调约束的电化学储能输出功率的最大值；当所述电化学储能分轮次动作的临界容量小于电化学储能配置容量时，则优化电化学储能各轮次动作量，得到电化学储能的控制量，完成电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制。2.根据权利要求1所述的一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法，其特征在于，所述频率响应模型为：当Δf＜Δf
m
时：其中，a＝ξω
nn
K＝K
L
+K
GG
当Δf＞Δf
m
时：其中，
式中，Δf(t)为频率偏差值的时域表达式；P
e
表示系统的有功功率缺额；H
G
为电力系统的惯性时间常数，定义为同步转速ω
e
下发电机转子能量E
MWS
＝Jω
r2
/2与电机的额定容量S
N
之比；P
s
为电化学储能的输出有功功率；Δf为频率偏差值，Δf
m
为调速器达到最大可调功率P
m,max
时对应的频率偏差；K
L
为负荷的静态频率调节效应系数；K
G
为发电机的功频特性系数，T
G
为调速器时间常数；若频率达到启动阈值的时间为t
e
，经过延时t
d
后电化学储能调节输出功率，即动作时间为t
z
＝t
e
+t
d
。3.根据权利要求1所述的一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法，其特征在于，所述电化学储能的控制量通过以下步骤计算获得：以预设的加权优化模型最小为优化目标，结合预设的约束条件，求出每轮次电化学储能输出功率增量；将所述每轮次电化学储能输出功率增量折算为占总电化学储能装机容量的比值，得到电化学储能的控制量。4.根据权利要求3所述的一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法，其特征在于，所述加权优化模型为：其中，F(X)
i,j
为运行方式i下发生扰动故障j的综合指标；λ
i
为运行在方式i下的概率，μ
j
为发生扰动故障j的概率；N
c
为典型运行方式数，N
d
为故障场景数；为故障场景数；其中，在运行方式i下发生扰动故障j后，表示暂态过程中频率跌至最低值时的峰值频率偏差，表示高于50Hz的超调暂态频率偏差；表示稳态频率偏差；C
ls
、C
es
、C
fs
、C
fp
、C
fd
分别为切负荷代价系数、电化学储能代价系数、稳态频率指标系数、峰值频率指标系数和超调频率指标系数；为第h轮切负荷量，为第k轮电化学储能输出功率增量；N1和N2分别为低频减载和电化学储能的低频动作轮数；X表示优化变量，为n个轮次的电化学储能输出功率增量；所述约束条件为：其中，P
s,k
为第k轮电化学储能输出功率增量，P
s,max
为电化学储能系统最大输出功率值；f
s
为稳态频率，f
s,min
和f
s,max
分别为稳态频率最小和最大值约束；f
d
表示暂态频率超调量，
f
d,max
为暂态频率超调量最大值约束。5.根据权利要求3所述的一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制方法，其特征在于：所述电化学储能的控制量的计算公式为：其中，P
s,k
为第k轮电化学储能输出功率增量，P
s,N
为总电化学储能装机容量。6.一种电化学储能参与低频安全稳定第三道防线的控制装置，其特征在于，包括：第一获取单元，用于获取典型运行方式集和扰动故障集；第二获取单元，用于获取电化学储...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙诚斌，李兆伟，李碧君，薛峰，柯贤波，常喜强，李威，郄朝辉，霍超，张锋，刘福锁，任冲，王衡，吴雪莲，张刚，杨桂兴，徐广，
申请(专利权)人：国家电网公司西北分部国网新疆电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：