一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法及系统，本发明专利技术包括实时监测并计算电网频率的频率差值，各储能电站的荷电状态预期偏差值；针对任意的储能电站：通过判断频率差值确定电网处于调频死区内或者正常调频区间，判断荷电状态预期偏差值是否达到预期值，在调频死区内，SOC均衡需求与调频净功率调整需求契合时，储能电站将利用系统盈余/缺额功率进行充/放电实现SOC均衡，其余情况不动作以免频率反向扰动；在正常调频区间内储能电站的均衡控制叠加调频功率输出以响应电网正常调频需求。本发明专利技术针对电网调频需求实现了SOC均衡控制与虚拟下垂控制参与系统一次调频的协同控制，能够解决单个储能电站过度使用的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电网调频技术，具体涉及一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力系统低碳化进程的推进，可再生能源发电占比不断提升，为实现其高效运行需求，实现最大功率跟踪点运行，可再生能源多经过电力电子变换装置并网运行，降低了电网的惯量水平。此外，其存在的出力预测困难、波动性较大等特性，进一步加剧了低惯量电网的频率波动，不利于电网的稳定运行。电池储能具有响应速度快，出力控制精确的特点，在参与快速调频的电网需求中具备极大的应用潜力。规模化储能电池多以储能电站的形式接入电网中，参与调峰调频等有功需求响应的场景，在各省电网及示范工程目前已取得初步的经济效益和运行效果。储能电站参与调峰通过跟踪日前调度指令实现；参与二次调频时则通过跟踪AGC指令生成功率跟踪信号，实现频率的误差调节，重点在于获得二次调频功率指令后的功率分配；一次调频需要各储能电站预设一次调频系数，基于下垂控制原理实现主动自发的参与频率调节。在我国，储能技术参与电网调频的研究与示范工程尚在起步与借鉴阶段。中国电科院在张北风光储基地投建的电池储能电站完成了跟踪调频指令的测试，南方电网深圳宝清电池储能电站与上海漕溪能源转换综合展示基地也具备系统调频的功能。虽然目前还未开展更深入的研究与示范应用工作，但储能技术参与电力调频将是未来智能电网必须关注的重要科学问题。

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，提供一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法及系统，本专利技术针对电网调频需求实现了SOC均衡控制与虚拟下垂控制参与系统一次调频的协同控制，能够解决单个储能电站过度使用的问题。
[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]一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法，包括：
[0006]S1，实时监测电网频率f与各个储能电站的荷电状态SOC
i
；
[0007]S2，计算电网频率f与参考电网频率f
ref
之间的频率差值Δf，荷电状态预期值SOC
ref
以及各个储能电站的荷电状态SOC
i
与荷电状态预期值SOC
ref
之间的荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
；
[0008]S3，针对任意的储能电站i：在频率差值Δf的标幺值|Δf|大于预设的死区边界标幺值Δf
d
成立、且储能电站i的荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
的标幺值|ΔSOC
i
|大于设定值ΔSOC
d
成立时，分别计算虚拟下垂控制中有功功率输出增量ΔP
K1
以及SOC均衡控制中有功功率输出增量ΔP
K2
，若满足ΔP
K1
·
ΔP
K2
<0，则仅选择虚拟下垂控制参与一次调频动作，储能电站的有功功率输出增量ΔP
K
为ΔP
K
＝ΔP
K1
；若不满足ΔP
K1
·
ΔP
K2
<0，则同时选择虚拟下垂控制与SOC均衡控制参与一次调频，且储能电站的有功功率输出增量ΔP
K
为ΔP
K
＝ΔP
K1
+
ΔP
K2
，并且ΔP
K
不超过储能电站的额定功率。
[0009]可选地，步骤S2中荷电状态预期值SOC
ref
的计算函数表达式为：
[0010]SOC
ref
＝(∑C
i
*SOC
i
)/∑C
i
[0011]上式中，C
i
为第i个储能电站的容量。
[0012]可选地，步骤S2中荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
的计算函数表达式为：
[0013]ΔSOC
i
＝SOC
i
‑
SOC
ref
[0014]上式中，SOC
i
表示第i个储能电站的荷电状态，SOC
ref
为荷电状态预期值。
[0015]可选地，步骤S3中虚拟下垂控制中有功功率输出增量ΔP
K1
的计算函数表达式为：
[0016]ΔP
K1
＝－K
·
Δf
[0017]上式中，K为自适应下垂出力系数。
[0018]可选地，步骤S3中SOC均衡控制中有功功率输出增量ΔP
K2
的计算函数表达式为：
[0019]ΔP
K2
＝－γ
·
K
·
(SOC
‑
SOC
REF
)
[0020]上式中，γ为储能电站的充放电约束系数，K为自适应下垂出力系数，SOC为储能电站的荷电状态，SOC
REF
为储能电站集群的SOC均衡期望值。
[0021]可选地，所述储能电站的充放电约束系数包括充电约束系数γ
c
和放电约束系数γ
d
，储能电站i的荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
大于设定值ΔSOC
d
成立时基于放电约束系数γ
d
进行放电以实现SOC均衡，储能电站i的荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
小于设定值ΔSOC
d
的负数
‑
ΔSOC
d
成立时基于充电约束系数γ
c
进行充电以实现SOC均衡，令f
ref
为频率差值Δf的预期值，当满足当Δf<
‑
Δf
d
时，充电约束系数γ
c
和放电约束系数γ
d
的计算函数表达式：
[0022][0023]当满足当
‑
Δf
d
<Δf<f
ref
时，充电约束系数γ
c
和放电约束系数γ
d
的计算函数表达式：
[0024][0025]当满足当f
ref
<Δf<Δf
d
时，充电约束系数γ
c
和放电约束系数γ
d
的计算函数表达式：
[0026][0027]当满足当Δf>Δf
d
时，充电约束系数γ
c
和放电约束系数γ
d
的计算函数表达式：
[0028][0029]其中，μ为最大约束系数，K
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法，其特征在于，包括：S1，实时监测电网频率f与各个储能电站的荷电状态SOC
i
；S2，计算电网频率f与参考电网频率f
ref
之间的频率差值Δf，荷电状态预期值SOC
ref
以及各个储能电站的荷电状态SOC
i
与荷电状态预期值SOC
ref
之间的荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
；S3，针对任意的储能电站i：在频率差值Δf的标幺值|Δf|大于预设的死区边界标幺值Δf
d
成立、且储能电站i的荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
的标幺值|ΔSOC
i
|大于设定值ΔSOC
d
成立时，分别计算虚拟下垂控制中有功功率输出增量ΔP
K1
以及SOC均衡控制中有功功率输出增量ΔP
K2
，若满足ΔP
K1
·
ΔP
K2
<0，则仅选择虚拟下垂控制参与一次调频动作，储能电站的有功功率输出增量ΔP
K
为ΔP
K
＝ΔP
K1
；若不满足ΔP
K1
·
ΔP
K2
<0，则同时选择虚拟下垂控制与SOC均衡控制参与一次调频，且储能电站的有功功率输出增量ΔP
K
为ΔP
K
＝ΔP
K1
+ΔP
K2
，并且ΔP
K
不超过储能电站的额定功率。2.根据权利要求1所述的考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法，其特征在于，步骤S2中荷电状态预期值SOC
ref
的计算函数表达式为：SOC
ref
＝(∑C
i
*SOC
i
)/∑C
i
上式中，C
i
为第i个储能电站的容量。3.根据权利要求1所述的考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法，其特征在于，步骤S2中荷电状态预期偏差值ΔSOC
i
的计算函数表达式为：ΔSOC
i
＝SOC
i
‑
SOC
ref
上式中，SOC
i
表示第i个储能电站的荷电状态，SOC
ref
为荷电状态预期值。4.根据权利要求1所述的考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法，其特征在于，步骤S3中虚拟下垂控制中有功功率输出增量ΔP
K1
的计算函数表达式为：ΔP
K1
＝－K
·
Δf上式中，K为自适应下垂出力系数。5.根据权利要求1所述的考虑SOC均衡的储能电站一次调频控制方法，其特征在于，步骤S3中SOC均衡控制中有功功率输出增量ΔP
K2
的计算函数表达式为：ΔP
K2
＝－γ
·
K
·
(SOC
‑
SOC
REF
)上式中，γ为储能电站的充放电约束系数，K为自适应下垂出力系数，SOC为储能电站...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢学渊，陈宏，俞乾，詹世军，陈杰，曲旺，阳文闯，贺悝，谭庄熙，
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：