一种风储协同控制及储能容量配置的方法和终端技术

本发明专利技术提供一种风储协同控制及储能容量配置的方法和终端，包括步骤：分析系统频率响应过程中频率变化指标的约束条件，并据此评估系统调频需求；根据系统调频需求确定风储协同控制策略、结合风电并网标准确定储能容量配置方案以及整定风储控制器参数。本发明专利技术通过分析系统在频率响应过程中受到功率扰动后的频率变化指标的约束条件来评估系统的调频需求，并根据系统的调频需求结合风电并网标准提出风储协同控制策略以及储能容量配置方案，并整定风储控制器参数，使风储出力后将频率变化指标限制在安全约束内，保障了频率安全，满足了风电并网要求。电并网要求。电并网要求。

【技术实现步骤摘要】
一种风储协同控制及储能容量配置的方法和终端


[0001]本专利技术涉及新能源高渗透电力系统调频需求评估和控制
，尤其是涉及一种风储协同控制及储能容量配置的方法和终端。

技术介绍

[0002]随着风电大规模接入电网，系统惯性支撑能力和一次调频能力不断下降，严重影响系统受到功率扰动后的频率安全问题。风电机组和储能装置在利用其储存的能量参与功率响应，改善系统频率响应特性。然而，风储的具体出力需根据系统调频需求以及各自容量占比整定，并且风、储之间如何协同配合才可使其出力满足系统调频需求也有待进一步研究。因此，如何评估出系统的调频需求，并根据评估结果配置储能容量以及配置风储协同控制策略，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种风储协同控制及储能容量配置的方法和终端，有效保障系统的频率安全，满足风电并网要求。
[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]一种风储协同控制及储能容量配置的方法，包括步骤：
[0006]S1、分析系统频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风储协同控制及储能容量配置的方法，其特征在于，包括步骤：S1、分析系统频率响应过程中频率变化指标的约束条件，并据此评估系统调频需求；S2、根据所述系统调频需求确定风储协同控制策略；S3、根据所述系统调频需求，结合风电并网标准，确定储能容量配置方案；S4、根据所述系统调频需求整定风储控制器参数。2.根据权利要求1所述的一种风储协同控制及储能容量配置的方法，其特征在于，所述频率变化指标包括频率变化率(df/dt)和频率偏差极度值
△
f
max
，所述系统调频需求包括系统惯量需求和系统一次调频需求；所述步骤S1具体为：S11、确定所述频率变化指标的约束条件，限定所述频率变化率(df/dt)在
±
0.5Hz/s内，限定所述频率偏差极度值|
△
f
max
|≤0.5Hz；S12、根据所述频率变化率和所述频率偏差极度值的约束条件评估所述系统调频需求，具体为：采用系统惯性时间常数H
sys
(单位s)表示惯量需求大小，建立H
sys
与(df/dt)的关系式如下：其中，
△
P
d
为系统初始化功率扰动；则所述系统惯性时间常数H
sys
可表示为：其中，H
min
为系统最小惯量需求；根据所述频率偏差极度值|
△
f
max
|≤0.5Hz的约束条件，确定系统受到功率扰动后的频率响应方程：其中，D
sys
为系统负荷频率调节小效应系数，
△
f为系统频率偏差，
△
P
d
为系统初始功率扰动，
△
P
m
为发电机功率变化量，则
△
P
m
可表示为：其中，K
g
为同步机一次调频系数，T
g
为同步机一次调频延迟时间；对所述频率响应方程进行求解分析，当所述频率变化率(df/dt)＝0时，频率达到极点值，则所述频率偏差极值
△
f
max
可表示为：
其中，K
sys
为系统一次调频系数，t
max
为频率极值点对应的时刻，a、b、m和n为计算参数，则K
sys
、t
max
、a、b、m和n分别表示为：其中，λ
g
为同步机容量占系统总容量的比例；使所述系统惯量需求满足所述系统最小惯量需求，即H
sys
＝H
min
时，将H
min
代入上述公式(6)，得到a、b、m和n分别为：
根据上述公式(7)，此时
△
f
max
可看作仅与
△
P
d
以及K
sys
有关，在所述频率偏差极度值|
△
f
max
|≤0.5Hz的约束条件确定下，根据所述系统初始功率扰动
△
P
d
计算出所述系统一次调频需求K
min
，则系统的一次调频系数需始终满足：K
sys
≥K
min
。3.根据权利要求2所述的一种风储协同控制及储能容量配置的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：当风电渗透率逐渐增大时，控制风机和储能提供频率支撑，具体为：S21、控制风机通过释放转子动能的形式参与惯性响应，以满足所述系统惯量需求，则风机参与所述惯性响应后表现出的惯性时间常数H
vir_w
可表示为：其中，J
w
为风机固有转动惯量，J
vir
为风机虚拟转动惯量，P
w
为风机极对数，S
w
为风机额定容量，H
w
为风机固有惯性时间常数，
△
ω
r
为风机转速的变化量，ω
r0
为风机惯性响应前的初始转速，
△
ω
e
为同步转速变化量，ω
e
为同步转速；S22、风机进行所述惯性响应时需满足：控制风机通过附加微分控制并引入时间信号的形式退出所述惯性响应，根据上述公式(9)，控制风机在频率跌落至极值点后退出惯性响应，具体为：将步骤S12中计算所得的频率达到极值点的时刻t
max
作为风机退出所述惯性响应的时间；S23、控制储能在下垂控制下参与一次调频以满足所述系统一次调频需求，并在频率恢
复基准值时，控制储能出力为0。4.根据权利要求3所述的一种风储协同控制及储能容量配置的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：当风机不减载运行导致风机无法参与一次调频时，采用储能代替风机完成一次调频，具体为：S31、根据步骤S1在所述频率偏差极度值的约束条件确定的情况下，所述系统一次调频需求取决于功率扰动，设系统的最大功率扰动为20％，则只需计算最大功率扰动下的所述系统一次调频需求K
min
，在该需求下配置储能容量；则在储能参与一次调频后，系统的一次调频系数K
sys
可表示为：K
sys
＝D
sys
+K
g
×
λ
g
+K
b
×
λ
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)；其中，λ
b
为储能容量占系统总容量的比例，K
b
为储能控制器参数；为满足所述系统一次调频需求K
min
，储能容量占比λ
b
可表示为：根据上述公式(11)，在最大功率扰动下得到的所述系统一次调频需求K
min
确定时，将公式(11)中的其他参数的取值代入即可计算出为满足所述系统一次调频需求K
min
所需配置的储能容量，其中，K
g
的取值范围为20～25，D
sys
的取值范围为0～1；S32、取K
g
＝20，D
sys
＝0，对于风电高渗透系统，同步机容量占比λ
g
可由风机渗透率λ
w
表示，为λ
g
＝1
‑
λ
w
，而储能通过下垂控制参与一次调频，其支撑功率P
b
大小可表示为：其中，P
b
为储能提供的支撑功率，f
N
为额定频率，P
bn
为储能额定功率。5.根据权利要求4所述的一种风储协同控制及储能容量配置的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：S41、当风机采用微分控制、储能采用下垂控制时，设风机控制器参数为K
w
，则此时风机和储能表现出的惯量大小和一次调频能量大小可表示为：其中，H
vir_w
为风机附加控制后表现出的虚拟惯性时间常数，K
vir_b
为储能附加控制后表现出的一次调频系数大小，此时所述系统惯性时间常数H
sys
和所述系统一次调频系数K
sys
可表示为：其中，λ
w
为风机容量占系统总容量的比例，H
g
为同步发电机惯性时间常数；S42、根据公式(14)和步骤S1中所述系统调频需求评估结果，风机控制器参数K
w
和储能
控制器参数K
b
需满足如下条件：6.一种风储协同控制及储能容量配置的终端，其特征在于，包括存...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟伟，林毅，林威，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：