一种面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法及系统，本发明专利技术包括获取系统惯量变化时电力系统在频率扰动事件下的运行数据，分别计算同步发电机的惯性时间常数、静态负荷的惯性时间常数；并进一步分别根据同步发电机、静态负荷的惯性时间常数的变化量计算对应的储能系统需提供的惯性时间常数；最后根据求和得到储能系统需提供的总的惯性时间常数确定储能系统的阻尼系数以保证系统稳定。本发明专利技术能够确定虚拟同步机控制参数，为惯量降低的系统提供惯量支撑，使得加了VSG控制的储能系统能提供与惯量降低前系统相同的惯量支撑，保证电力系统稳定运行。保证电力系统稳定运行。保证电力系统稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统的储能虚拟同步机控制技术，具体涉及一种面向惯量支撑的VSG(虚拟同步机)储能控制参数设计方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着风电、光伏等新能源发电技术的迅速发展与应用，新能源发电装置在电力系统中的渗透率不断提高，越来越多的高比例电力电子装置接入到了电网之中，给电力系统的正常稳定运行带来了很大的问题。之前的电力系统中，同步发电机在发电的同时具有一定的惯量，在系统发生故障时同步发电机可以提供一定的旋转备用惯量来维持系统正常运行。然而，新能源发电装置所引入的大量高比例电力电子器件却无法在发电的同时为系统提供足够的惯量支撑。在这种情况下，电力系统的惯量相对减小，频率波动的事件也就逐渐增加，系统的稳定性逐渐降低。储能系统可以调节电力系统的频率变化，是解决电力系统惯量降低的很好方式。采用虚拟同步机(VSG)控制的储能系统，可以模拟同步发电机的运行方式，从而使得储能系统获取一定的惯量和阻尼能力。根据同步发电机的转子运动方程，设置一定的虚拟惯性时间常数和阻尼系数，使得储能系统提供了一定的惯量，保证了系统可以稳定运行。然而，如何选取储能参数以维持系统惯量，则仍然是一项亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种面向惯量支撑的VSG(虚拟同步机)储能控制参数设计方法及系统，本专利技术旨在确定虚拟同步机控制参数，为惯量降低的系统提供惯量支撑，使得加了VSG控制的储能系统能提供与惯量降低前系统相同的惯量支撑，保证电力系统稳定运行。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法，包括：
[0006]S1，获取系统惯量变化时电力系统在频率扰动事件下的运行数据，并计算频率扰动事件下的同步发电机的惯性时间常数；根据电力系统广义惯量计算方法推导出静态负荷惯性时间常数计算方法，并结合静态负荷功率和频率数据计算静态负荷的惯性时间常数；
[0007]S2，分别根据同步发电机、静态负荷的惯性时间常数的变化量，计算对应的储能系统需提供的惯性时间常数；
[0008]S3、将储能系统需提供的惯性时间常数求和得到储能系统需提供的总的惯性时间常数，根据总的惯性时间常数确定储能系统的阻尼系数以保证系统稳定。
[0009]可选地，步骤S1中频率扰动事件下的同步发电机的惯性时间常数的计算函数表达式为：
[0010][0011]上式中，H
G
为同步发电机的惯性时间常数，ΔP
G
为频率扰动事件下同步发电机的分配到的系统不平衡功率，S
G
为同步发电机的额定容量，f0为系统额定频率，f
G
为同步发电机的机端频率，df
G
/dt为同步发电机的机端频率的变化率，其中ΔP
G
、S
G
、f
G
来自系统惯量变化时电力系统在频率扰动事件下的运行数据。
[0012]可选地，步骤S1中电力系统广义惯量计算方法的计算函数表达式为：
[0013][0014]上式中，E
k
为虚拟转子旋转动能，J为虚拟转动惯量，ω为虚拟转子机械角速度，ΔP为整个系统的不平衡功率，df
*
/dt为标幺化的系统等效惯量中心频率f
*
的变化率。
[0015]可选地，步骤S1中推导出的静态负荷惯性时间常数计算方法的计算函数表达式为：
[0016][0017]上式中，i＝1,2,3，分别表示电力系统内的静态负荷A、B、C；H
Li
为静态负荷i的惯性时间常数，ΔP
Li
为静态负荷i的不平衡功率，S
Li
为静态负荷i出力的大小，f0为电力系统的额定频率，df
Li
/dt为静态负荷i的频率f
Li
的变化率，df
Li*
/dt为标幺化的静态负荷i的频率f
Li*
的变化率。
[0018]可选地，步骤S1中计算静态负荷的惯性时间常数的函数表达式为：
[0019][0020]上式中，i＝1,2,3，分别表示电力系统内的静态负荷A、B、C；ΔP
Li
为静态负荷i的不平衡功率，S
Li
为静态负荷i出力的大小，H
Li
为静态负荷i的惯性时间常数，df
Li*
/dt为标幺化的静态负荷i的频率f
Li*
的变化率。
[0021]可选地，步骤S2中根据同步发电机的惯性时间常数的变化量计算对应的储能系统需提供的惯性时间常数的函数表达式为：
[0022][0023]上式中，H1为同步发电机的惯性时间常数的变化量对应的储能系统需提供的惯性时间常数，E
k1
为储能系统所应提供的对应同步发电机惯量变化的虚拟旋转动能，S
c
为储能系统的额定容量，ΔH
Gj
为同步发电机j在系统惯量变化时的惯性常数变化量，S
Gj
为同步发电机j的额定容量；其中j＝1,2,3，分别表示电力系统内的静态负荷A、B、C。
[0024]可选地，步骤S2中根据静态负荷的惯性时间常数的变化量计算对应的储能系统需提供的惯性时间常数的函数表达式为：
[0025][0026]上式中，H2为静态负荷的惯性时间常数的变化量对应的储能系统需提供的惯性时间常数，E
k2
为储能系统所应提供的对应静态负荷惯量变化的虚拟旋转动能，S
c
为储能系统的额定容量，ΔH
Li
为静态负荷i在系统惯量变化时的惯性常数变化量，S
Li
为静态负荷i的额定容量；其中，i＝1,2,3，分别表示电力系统内的静态负荷A、B、C。
[0027]可选地，步骤S3中将储能系统需提供的惯性时间常数求和得到储能系统需提供的总的惯性时间常数的函数表达式为：
[0028]H＝H1+H2[0029]上式中，H为储能系统需提供的总的惯性时间常数，H1为同步发电机的惯性时间常数的变化量对应的储能系统需提供的惯性时间常数，H2为静态负荷的惯性时间常数的变化量对应的储能系统需提供的惯性时间常数。
[0030]此外，本专利技术还提供一种面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法的步骤。
[0031]此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述微处理器计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法的步骤。
[0032]和现有技术相比，本专利技术主要具有下述优点：本专利技术包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法，其特征在于包括：S1，获取系统惯量变化时电力系统在频率扰动事件下的运行数据，并计算频率扰动事件下的同步发电机的惯性时间常数；根据电力系统广义惯量计算方法推导出静态负荷惯性时间常数计算方法，并结合静态负荷功率和频率数据计算静态负荷的惯性时间常数；S2，分别根据同步发电机、静态负荷的惯性时间常数的变化量，计算对应的储能系统需提供的惯性时间常数；S3、将储能系统需提供的惯性时间常数求和得到储能系统需提供的总的惯性时间常数，根据总的惯性时间常数确定储能系统的阻尼系数以保证系统稳定。2.根据权利要求1所述的面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法，其特征在于，步骤S1中频率扰动事件下的同步发电机的惯性时间常数的计算函数表达式为：上式中，H
G
为同步发电机的惯性时间常数，ΔP
G
为频率扰动事件下同步发电机的分配到的系统不平衡功率，S
G
为同步发电机的额定容量，f0为系统额定频率，f
G
为同步发电机的机端频率，df
G
/dt为同步发电机的机端频率的变化率，其中ΔP
G
、S
G
、f
G
来自系统惯量变化时电力系统在频率扰动事件下的运行数据。3.根据权利要求1所述的面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法，其特征在于，步骤S1中电力系统广义惯量计算方法的计算函数表达式为：上式中，E
k
为虚拟转子旋转动能，J为虚拟转动惯量，ω为虚拟转子机械角速度，ΔP为整个系统的不平衡功率，df
*
/dt为标幺化的系统等效惯量中心频率f
*
的变化率。4.根据权利要求3所述的面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法，其特征在于，步骤S1中推导出的静态负荷惯性时间常数计算方法的计算函数表达式为：上式中，i＝1,2,3，分别表示电力系统内的静态负荷A、B、C；H
Li
为静态负荷i的惯性时间常数，ΔP
Li
为静态负荷i的不平衡功率，S
Li
为静态负荷i出力的大小，f0为电力系统的额定频率，df
Li
/dt为静态负荷i的频率f
Li
的变化率，df
Li*
/dt为标幺化的静态负荷i的频率f
Li*
的变化率。5.根据权利要求1所述的面向惯量支撑的VSG储能控制参数设计方法，其特征在于，步骤S1中计算静态负荷的惯性时间常数的函数表达式为：上式中，i＝1,2,3，分别表...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢学渊，陈宏，俞乾，陈晓嘉，杨力，李雄军，李勇，朱晓纲，徐镇涛，
申请(专利权)人：湖南迪泰尔综合能源规划设计有限公司，
类型：发明
国别省市：