储能系统快速调频能量管理方法、系统、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术属于电力储能技术领域，公开了储能系统快速调频能量管理方法、系统、设备和存储介质，获取储能系统并网点频率变化量，计算储能单元充放电需求；根据储能单元荷电状态及舱内温度，计算各储能单元充放电权重；基于储能单元充放电需求和各储能单元充放电权重计算功率分配指令值；将功率分配指令值传输给储能单元就地控制系统或储能变流器。本发明专利技术充分考虑了各储能单元SOC及舱内温度的不一致性，在放电时能够将功率分配指令向SOC高、舱内温度低的储能单元倾斜分配，而在充电时能够将功率指令向储能单元SOC低、舱内温度低的储能单元倾斜分配，从而实现最优的能量管理效果，提高储能系统的能量利用效率，延长储能电池组的寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
储能系统快速调频能量管理方法、系统、设备和存储介质


[0001]本专利技术属于电力储能
，尤其涉及储能系统快速调频能量管理方法、系统、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着新能源装机规模持续增长，为促进新能源消纳，具有传统转动惯量的常规火电机组开机比例逐步降低，电源结构发生较大变化，传统调频资源日益不足，而风电、光伏与电力系统接口为电力电子器件，能起到的惯量支撑作用非常有限，在电力系统遭遇功率扰动后难以快速实现功率支撑，频率波动的幅度和频次都相应增多，系统调频难度不断加大。
[0003]储能系统响应速率快、充放电灵活，可用于改善电力系统快速调频能力。在快速调频应用场景中，储能系统由若干作为最小控制对象的储能单元以及给不同储能单元下达功率控制指令的协调控制器构成，储能单元又由储能变流器和储能电池组成。在较大扰动发生初期，储能系统内的协调控制器通过监测并网点频率变化量，可通过下垂控制或虚拟惯量控制策略给系统内的各储能单元下达充放电指令，快速提供有功功率支撑，降低系统频率跌落速率和减少系统频率最大偏差，从而提高电力系统的频率稳定性。在开展百ms级的快速调频应用时，由于需要在短时间内提供大量有功功率支撑，可能会对储能变流器及储能电池的运行带来一定冲击，影响储能设备运行寿命，严重时甚至引发火灾等安全事故，因此需要充分考虑系统内不同储能单元内部储能设备的运行工况，在储能单元间合理分配功率指令，将快速调频过程对储能设备的影响降至最低。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提出储能系统快速调频能量管理方法、系统、设备和存储介质，该方法能够根据储能变流器及储能电池工作状态合理分配储能单元间的功率指令的能量管理方法，减轻快速调频过程对储能设备的冲击，提升储能系统运行安全性和经济性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]储能系统快速调频能量管理方法，包括以下步骤：
[0007]获取储能系统并网点频率变化量；
[0008]根据并网点频率变化量计算储能单元充放电需求；
[0009]根据储能单元荷电状态及舱内温度，计算各储能单元充放电权重；
[0010]基于储能单元充放电需求和各储能单元充放电权重计算功率分配指令值；
[0011]将功率分配指令值传输给储能单元就地控制系统或储能变流器，实现对储能系统的储能单元的能量管理。
[0012]进一步的，储能单元充放电需求ΔP
B
通过下式计算：
[0013][0014]其中，Δf为频率变化量，K
B
为下垂系数，f
d
为频率死区。
[0015]进一步的，下垂系数取值如下：
[0016][0017]其中，K
d
、K
c
分别为放电、充电下垂系数。
[0018]进一步的，各储能单元充放电权重包括第i个储能单元的放电权重和第i个储能单元的充电权重；
[0019]第i个储能单元的放电权重k
di
通过下式计算：
[0020][0021]其中，k
soc
为储能单元SOC系数，k
temp
为储能单元设备温度权重系数；soc
i
为第i个储能单元的荷电状态，soc
mean
为所有并网储能单元的平均荷电状态；temp
i
为第i个储能单元的舱内温度，temp
mean
为所有并网储能单元的平均舱内温度。
[0022]进一步的，第i个储能单元的充电权重k
ci
通过下式计算：
[0023][0024]进一步的，功率分配指令值通过以下过程确定：
[0025]1)当并网点频率低于电网工作频率，功率需求ΔP
B
为正值时，第i个储能单元的功率分配指令值P
i
为：
[0026][0027][0028]式中，i为储能单元标号，n为储能单元数量，τ
di
为第i个储能单元的放电可执行状态；
[0029]2)当并网点频率高于或等于电网工作频率，功率需求ΔP
B
为负值时，第i个储能单元的功率分配指令值P
i
为：
[0030][0031][0032]式中，τ
ci
为第i个储能单元的充电可执行状态。
[0033]进一步的，第i个储能单元的放电可执行状态通过以下过程确定：当储能单元处于并网运行状态，且储能单元荷电状态大于荷电状态最小允许值时，储能单元处于放电可执
行状态；
[0034]第i个储能单元的充电可执行状态通过以下过程确定：当储能单元处于并网运行状态，且储能单元荷电状态小于荷电状态最大允许值时，储能机组处于充电可执行状态。
[0035]一种储能系统快速调频能量管理系统，包括：
[0036]并网点频率变化量获取模块，用于获取储能系统并网点频率变化量；
[0037]储能单元充放电需求计算模块，用于根据并网点频率变化量计算储能单元充放电需求；
[0038]各储能单元充放电权重计算模块，用于根据储能单元荷电状态及舱内温度，计算各储能单元充放电权重；
[0039]功率分配指令值计算模块，用于基于储能单元充放电需求和各储能单元充放电权重计算功率分配指令值；
[0040]传输模块，用于将功率分配指令值传输给储能单元就地控制系统或储能变流器，实现对储能系统的储能单元的能量管理。
[0041]一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的储能系统快速调频能量管理方法的步骤。
[0042]一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如上所述的储能系统快速调频能量管理方法的步骤。
[0043]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0044]本专利技术提供了一种在快速调频时能够根据储能变流器及储能电池工作状态合理分配储能单元间的功率指令的能量管理方法，该方法充分考虑了各储能单元荷电状态SOC及舱内温度的不一致性，得到功率分配指令值后，将功率分配指令值传输给储能单元就地控制系统或储能变流器，在放电时能够将功率分配指令向SOC高、舱内温度低的储能单元倾斜分配，而在充电时能够将功率指令向储能单元荷电状态SOC低、舱内温度低的储能单元倾斜分配，从而实现最优的能量管理效果，提高储能系统的能量利用效率，延长储能电池组的寿命，降低因部分储能单元过早达到SOC上下限而影响整站全功率响应能力的概率。
附图说明
[0045]图1为多储能单元快速调频能量管理方法流程图；
[0046]图2为多储能单元快速调频能量管理系统结构框图。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.储能系统快速调频能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取储能系统并网点频率变化量；根据并网点频率变化量计算储能单元充放电需求；根据储能单元荷电状态及舱内温度，计算各储能单元充放电权重；基于储能单元充放电需求和各储能单元充放电权重计算功率分配指令值；将功率分配指令值传输给储能单元就地控制系统或储能变流器，实现对储能系统的储能单元的能量管理。2.根据权利要求1所述的储能系统快速调频能量管理方法，其特征在于，储能单元充放电需求ΔP
B
通过下式计算：其中，Δf为频率变化量，K
B
为下垂系数，f
d
为频率死区。3.根据权利要求2所述的储能系统快速调频能量管理方法，其特征在于，下垂系数取值如下：其中，K
d
、K
c
分别为放电、充电下垂系数。4.根据权利要求1所述的储能系统快速调频能量管理方法，其特征在于，各储能单元充放电权重包括第i个储能单元的放电权重和第i个储能单元的充电权重；第i个储能单元的放电权重k
di
通过下式计算：其中，k
soc
为储能单元SOC系数，k
temp
为储能单元设备温度权重系数；soc
i
为第i个储能单元的荷电状态，soc
mean
为所有并网储能单元的平均荷电状态；temp
i
为第i个储能单元的舱内温度，temp
mean
为所有并网储能单元的平均舱内温度。5.根据权利要求4所述的储能系统快速调频能量管理方法，其特征在于，第i个储能单元的充电权重k
ci
通过下式计算：6.根据权利要求1所述的储能系统快速调频能量管理方法，其特征在于，功率分配指令值通过以下过程确定：1)当并网点频率低于电网工作频率，功率需求ΔP
B

【专利技术属性】
技术研发人员：王上行，李相俊，徐贤，陆志平，刘沁，赖业宁，郄朝辉，孙仲卿，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：