一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法，属于储能调频技术领域，所述控制方法以调频死区为界，将储能参与调频过程分成两个控制阶段，若系统频率在调频死区外，采用自适应VSG控制，阻尼系数受储能SOC和频率偏差Δf双层约束，惯性系数受SOC和频率偏差变化率双层约束，以自适应储能出力以加快调频并防止储能SOC饱和或殆尽；若在调频死区内，采用调频恢复并联控制：当SOC在阈值内，采用自适应调频控制；当SOC超过阈值，采用自适应SOC恢复控制。调频恢复并联控制由下垂控制与VSG级联构成，其中下垂系数受SOC和Δf双层约束，既有效防止系统频率越限又能使储能SOC快速恢复到阈值内，为下次储能调频做准备。为下次储能调频做准备。为下次储能调频做准备。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法


[0001]本专利技术涉及储能调频
，尤其是一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展，电力系统规模越来越大，环保意识不断增强。可再生能源因其使用清洁及资源丰富逐渐大规模用于发电，但其取决于自然资源条件，具有波动性和不确定性，给电网的安全稳定运行带来了挑战。储能电池运用于辅助电网调频，可充分发挥其动作迅速、响应精度高、调节方式和配置灵活的优势，不仅可以双向调节改善电网调频性能，还可以有效减小传统机组的调频备用。
[0003]关于储能电池参与电力系统调频的研究中，其调频控制方法多是只涉及考虑储能电池SOC的下垂控制，控制策略过于简单，无法充分发挥储能参与调频时的最大作用。另外，部分研究未充分利用调频死区对储能SOC维持的贡献，有可能会造成储能的过充过放问题，而其他涉及考虑储能SOC恢复的策略其恢复基准点也多是0.5，缺少一种既可以快速满足SOC恢复需求又能减少系统频率跌出调频死区可能性的控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法，既可达到适应性强，使储能平滑出力，兼顾整个调频过程中的动态特性及稳态特性，抑制系统频率恶化时的频率变化率，提高系统频率恢复时的恢复速率的效果，又能维持储能SOC在设定的阈值内，即理想的状态，防止出现储能过充过放从而影响储能的寿命。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：/>[0006]一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，计算储能系统中储能电池当前时刻荷电状态SOC；
[0008]步骤2，进行电力系统当前频率f
g
采样，计算频率偏差Δf与频率偏差变化率dΔf/dt；
[0009]步骤3，通过判断当前电力系统频率是否超越调频死区选择应采取的策略；若电力系统频率越过调频死区则选择储能自适应VSG控制策略，若没越过调频死区则选择调频恢复并联控制策略；
[0010]步骤4，根据步骤3，若为自适应VSG控制策略，储能调频出力为：
[0011][0012]其中，P
B
(s)表示储能电池出力；P
R
(s)表示储能有功出力参考，此控制下为零；频率差值Δf＝f
g
‑
f
n
，f
n
为额定频率，f
g
为系统频率；dΔf/dt为系统频率偏差变化率；D
fmx1
(SOC,Δf)为自适应阻尼系数，受SOC和频率偏差Δf双层约束；M
fmx1
(SOC,dΔf/dt)为自适应惯性系数，受SOC和频率偏差变化率dΔf/dt双层约束；下标x由储能充放电状态决定，c表示储能
充电，d表示储能放电；
[0013]根据步骤3，若为调频恢复并联控制策略，如果储能当前时刻SOC在设定的SOC阈值内，则选取自适应调频控制，如果不在设定的阈值内，则选取自适应SOC恢复控制；
[0014]步骤5，根据控制方式进行储能的一次调频出力。
[0015]本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤4中，所述自适应阻尼系数D
fmx1
(SOC,Δf)与自适应惯性系数M
fmx1
(SOC,dΔf/dt)分别通过双曲正切函数进行矩阵乘法运算，且受双层约束；
[0016]自适应阻尼系数D
fmx1
(SOC,Δf)受SOC与Δf双层约束，其表达式为：
[0017][0018][0019]其中，D
fmd1
(SOC,Δf)为储能放电时的阻尼系数；D
fmc1
(SOC,Δf)为储能充电时的阻尼系数；K
max
为阻尼系数的最大值；
±
Δf
lim
为调频死区上下限；m影响着储能充放电阻尼系数随储能SOC的上升、下降变化速度；n则影响着储能充放电阻尼系数随Δf的上升、下降变化速度；SOC
min
、SOC
max
分别对应储能SOC的最小值、最大值；
[0020]自适应惯性系数M
fmx1
(SOC,dΔf/dt)受SOC与dΔf/dt双层约束，其表达式为：
[0021][0022][0023]其中，M
fmd1
(SOC,dΔf/dt)为储能放电时的惯性系数；M
fmc1
(SOC,dΔf/dt)为储能充电时的惯性系数；M
max
为惯性系数的最大值；m1影响着储能充放电惯性系数随储能SOC的上升、下降变化速度；n1影响着储能充放电惯性系数随dΔf/dt的上升、下降变化速度。
[0024]本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤4中，所述自适应调频控制，由防越限调频下垂控制与VSG级联构成，其表达式为：
[0025][0026]其中，阻尼系数D
fmx2
与惯性系数M
fmx2
均采取固定值；
[0027]防越限调频下垂系数K
fmx1
(SOC,Δf)受SOC与Δf双层约束，其表达式为：
[0028]K
fmd1
(SOC,Δf)＝K
maxr
tanh(m2(SOC
‑
SOC
min
)2)tanh(n2(
‑
|Δf|
‑
Δf
lim
)2)
‑
Δf
lim
≤Δf≤0
ꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0029]K
fmc1
(SOC,Δf)＝K
maxr
tanh(m2(1
‑
(SOC+SOC
min
))2)tanh(n2(
‑
|Δf|
‑
Δf
lim
)2)0＜Δf≤Δf
lim
ꢀꢀꢀ
(19)
[0030]其中，K
fmd1
(SOC,Δf)为储能放电时的防越限调频下垂系数，K
fmc1
(SOC,Δf)为储能
充电时的防越限调频下垂系数；K
maxr
为下垂系数的最大值；m2影响着储能充放电防越限调频下垂系数随储能SOC的上升、下降变化速度；n2影响着储能充放电防越限调频下垂系数随Δf的上升、下降变化速度。
[0031]本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤4中，所述自适应SOC恢复控制，由就近SOC恢复下垂控制与VSG级联构成，其表达式为：
[0032][0033]其中，阻尼系数D
fmx3
与惯性系数M
fmx3
均采取固定值；ΔSOC＝SOC<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，计算储能系统中储能电池当前时刻荷电状态SOC；步骤2，进行电力系统当前频率f
g
采样，计算频率偏差Δf与频率偏差变化率dΔf/dt；步骤3，通过判断当前电力系统频率是否超越调频死区选择应采取的策略；若电力系统频率越过调频死区则选择储能自适应VSG控制策略，若没越过调频死区则选择调频恢复并联控制策略；步骤4，根据步骤3，若为自适应VSG控制策略，储能调频出力为：其中，P
B
(s)表示储能电池出力；P
R
(s)表示储能有功出力参考，此控制下为零；频率差值Δf＝f
g
‑
f
n
，f
n
为额定频率，f
g
为系统频率；dΔf/dt为系统频率偏差变化率；D
fmx1
(SOC,Δf)为自适应阻尼系数，受SOC和频率偏差Δf双层约束；M
fmx1
(SOC,dΔf/dt)为自适应惯性系数，受SOC和频率偏差变化率dΔf/dt双层约束；下标x由储能充放电状态决定，c表示储能充电，d表示储能放电；根据步骤3，若为调频恢复并联控制策略，如果储能当前时刻SOC在设定的SOC阈值内，则选取自适应调频控制，如果不在设定的阈值内，则选取自适应SOC恢复控制；步骤5，根据控制方式进行储能的一次调频出力。2.根据权利要求1所述的一种基于双层约束的储能一次调频综合控制方法，其特征在于：步骤4中，所述自适应阻尼系数D
fmx1
(SOC,Δf)与自适应惯性系数M
fmx1
(SOC,dΔf/dt)分别通过双曲正切函数进行矩阵乘法运算，且受双层约束；自适应阻尼系数D
fmx1
(SOC,Δf)受SOC与Δf双层约束，其表达式为：(SOC,Δf)受SOC与Δf双层约束，其表达式为：其中，D
fmd1
(SOC,Δf)为储能放电时的阻尼系数；D
fmc1
(SOC,Δf)为储能充电时的阻尼系数；K
max
为阻尼系数的最大值；
±
Δf
lim
为调频死区上下限；m影响着储能充放电阻尼系数随储能SOC的上升、下降变化速度；n则影响着储能充放电阻尼系数随Δf的上升、下降变化速度；SOC
min
、SOC
max
分别对应储能SOC的最小值、最大值；自适应惯性系数M
fmx1
(SOC,dΔf/dt)受SOC与dΔf/dt双层约束，其表达式为：(SOC,dΔf/dt)受SOC与dΔf/dt双层约束，其表达式为：其中，M
fmd1
(SOC,dΔf/dt)为储能放电时的惯性系数；M
fmc1
(SOC,dΔf/dt)为储能充电时的惯性系数；M
max
为惯性系数的最大值；m1影响着储能充放电惯性系数随储能SOC的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴秀慧，宋杨，张纯江，赵晓君，王晓寰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：