一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法。该方法包括：根据异步电动机转子动能与蓄电池充放电电能的能量转换关系，建立可控负荷虚拟蓄电池模型；根据虚拟能量关系式描述，计算虚拟蓄电池提供的虚拟电流值；根据虚拟电流值的引入，通过调节虚拟电流值控制异步电动机参考角速度，使可控负荷参与功率平衡；根据异步电动机参考角速度与额定角速度之间的关系，建立评估虚拟蓄电池配置容量和运行状态的相关参数。本发明专利技术使可控负荷以虚拟蓄电池形式参与荷－储协调控制，并将虚拟电流作为统一调控参数，将虚拟蓄电池容量和虚拟蓄电池荷电状态作为评估可控负荷调节性能指标，提升系统运行灵活性和经济性。系统运行灵活性和经济性。系统运行灵活性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法


[0001]本专利技术涉及一种虚拟蓄电池控制方法，特别是涉及一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法，属于控制


技术介绍

[0002]分布式电源、可控负荷及储能均具有参与系统功率调节的控制潜力。可控负荷与电池储能均具有参与系统功率调节的控制潜力。目前，荷－储协调控制策略中，可控设备的运行参数各不相同，如负荷调控需要转速信号、蓄电池调控则需要荷电状态和配置容量，导致了不同设备参与系统调节时相对孤立。系统集控管理单元由于缺乏用于整体感知的运行参数，导致了可控设备的能量储备难以预估，所以可控负荷与储能共同参与系统功率调节时的灵活性和协调性仍显不足。在应对新能源出力波动、可控设备运行工况多变的实际场景时，难以有效整合系统资源，优化多元功率调节。
[0003]因此，需要将可控负荷等值处理为与电池储能具有相同运行参数的可控设备，以便高效利用可控资源及快速准确进行荷－储协调控制、评估可控设备的调控容量和运行状态，从而提升系统安全经济运行水平。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤101：根据异步电动机转子动能与蓄电池充放电电能的能量转换关系，建立可控负荷虚拟蓄电池模型：
[0008][0009]式中，W
Bvir
(t)为虚拟蓄电池具备的虚拟能量，I
Bvir
(t)为所述述可控负荷虚拟蓄电池模型提供的虚拟电流值，J
s
、ω
s
(t)、p
n
为电机的转子转动惯量、电角速度和极对数，U
B
为蓄电池端电压，为电动机调速过程中额定电角速度的参考值；
[0010]步骤102：调节虚拟电流值控制异步电动机参考角速度，使可控负荷参与功率平衡；
[0011]根据虚拟电流与转速之间的关系，在异步电动机调速范围内，下一时刻可表示为：
[0012][0013]进一步，所述的一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法还包括步骤103：根据异步电动机参考角速度与额定角速度之间的关系，建立评估虚拟蓄电池配置容量和运行状态的性能参数：虚拟蓄电池容量和虚拟蓄电池荷电状态；
[0014]虚拟蓄电池的虚拟荷电状态SOC
Bvir
(t)表示为：
[0015][0016]式中，ω
sn
为电动机额定电角速度，W
Bn
为虚拟蓄电池额定容量下存储的能量；
[0017]虚拟蓄电池的输出功率表示为：
[0018]P
Bvir
(t)＝U
B
I
Bvir
(t)
[0019]虚拟蓄电池容量以Q
Bvir
(t)表示为：
[0020][0021]式中，t
Bvir
为虚拟蓄电池参与放电时长；
[0022]虚拟蓄电池的放电时长t
Bvir
表示为：
[0023][0024]该技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0025]1、本专利技术提出了含可控负荷虚拟蓄电池的荷
‑
储协调控制，使供、需两侧资源得以整合，提升了系统调控的互动灵活性；
[0026]2、本专利技术将虚拟电流作为统一调控的参数，将虚拟蓄电池容量和虚拟蓄电池荷电状态作为评估可控负荷等效为虚拟蓄电池后容量配置的性能指标，便于统一调用能量储备，使优化运行得以简化，提升系统运行灵活性和经济性。
附图说明：
[0027]图1为本专利技术实施例1的流程图；
[0028]图2为本专利技术实施例源于异步电动机的虚拟蓄电池换流器控制原理图；
[0029]图3为本专利技术实施例虚拟蓄电池提供的虚拟电流变化图；
[0030]图4为本专利技术实施例虚拟蓄电池控制策略下各设备功率变化图；
[0031]图5为本专利技术实施例虚拟蓄电池控制策略下各设备荷电状态变化图；
[0032]图6为本专利技术实施例虚拟蓄电池放电时长和容量参数变化图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例1：
[0035]本专利技术提供的一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法，不仅可以评估可控负荷
虚拟蓄电池的调节潜力，并且建立了评估虚拟蓄电池配置容量和运行状态的相关参数。
[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0037]本实施例的受控系统包括永磁直驱风力发电机组、异步电动机和储能装置，所述永磁直驱风力发电机组通过电压型AC/DC换流器接入直流母线，所述可控负荷由连续可调的异步电动机形式通过AC/DC换流器接入直流母线，所述储能装置包含蓄电池和超级电容器两部分，分别通过两个双向DC/DC换流器连接直流母线入网。本实施例中以异步电动机为可控负荷建立虚拟蓄电池模型，可控负荷的虚拟蓄电池模型通过引入虚拟电流值来控制异步电动机转子转速，电气参数的一致便于达到荷－储侧各灵活性设备的统一调控。
[0038]如图1所示，一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法，包括以下步骤：
[0039]步骤101：根据异步电动机转子动能与蓄电池充放电电能的能量转换关系，建立可控负荷虚拟蓄电池模型：
[0040]虚拟蓄电池在满充状态下存储的能量可表示为：
[0041]W
B
(t)＝∫U
B
I
B
(t)dt
[0042]式中，蓄电池两端电压为U
B
，充放电电流为I
B
(t)。
[0043]异步电动机转子动能E
r
(t)表示为：
[0044][0045]式中，J
s
、ω
s
(t)、p
n
分别为异步电动机的转动惯量、电角速度和极对数。
[0046]在虚拟蓄电池建模过程中，假设虚拟蓄电池的电压为设定值，建立异步电动机转子动能与蓄电池充放电电能之间的动态能量关系可表示为：
[0047][0048]也就是
[0049][0050]式中，W
Bvir
(t)为虚拟蓄电池具备的虚拟能量，I
Bvir
(t)为所述述可控负荷虚拟蓄电池模型提供的虚拟电流值，J
s
、ω
s
(t)、p
n
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可控负荷的虚拟蓄电池控制方法，其特征在于，可控负荷为可控负荷，包括以下步骤：步骤101：根据异步电动机转子动能与蓄电池充放电电能的能量转换关系，建立可控负荷虚拟蓄电池模型：荷虚拟蓄电池模型：式中，W
Bvir
(t)为虚拟蓄电池具备的虚拟能量，I
Bvir
(t)为所述述可控负荷虚拟蓄电池模型提供的虚拟电流值，J
s
、ω
s
(t)、p
n分别
为电机的转子转动惯量、电角速度和极对数，U
B
为蓄电池端电压，为电动机调速过程中额定电角速度的参考值；步骤102：根据虚拟电流值需求调节异步电动机参考角速度，使可控负荷参与功率平衡；根据虚拟电流与转速之间的关系，在异步电动机调速范围内，下一时刻可表示为：2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王畅，姜宇，傅守强，石振江，张立斌，陈翔宇，杨林，郭昊，高杨，付玉红，仝冰冰，赵旷怡，陈蕾，刘沁哲，王守鹏，李嘉彬，
申请(专利权)人：北京京研电力工程设计有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：