一种电网储能调控方法、记录媒体及系统技术方案

本发明专利技术属于电力储能技术领域，特别涉及一种电网储能调控方法，采用超级电容经双向斩波装置与柔性励磁系统的稳压电容并联的方式综合利用了能量型、功率型储能系统功能的优势，提升了新能源消纳能力，减少了供电系统的谐振，为电力系统提供更强的辅助控制能力。本发明专利技术还公开了一种存储有该方法程序的非暂态可读记录媒体及包含该媒体的系统，通过处理电路可以调用程序，执行上述方法。执行上述方法。执行上述方法。

【技术实现步骤摘要】
一种电网储能调控方法、记录媒体及系统


[0001]本专利技术属于电力储能
，公开了一种电网储能调控方法、记录媒体及系统。

技术介绍

[0002]新能源配置储能已成为目前解决光伏、风电等新能源并网消纳，电网调峰调频等问题的有效手段。压缩空气储能系统因规模大、灵活性强、开发利用不受地理位置限制等特点近年来受到广泛关注，然而，压缩空气储能系统作为典型的能量型储能系统具有功率响应较慢，不适合频繁充放电等缺点。因此，有研究提出压缩空气储能和超级电容结合的新型储能系统，既可以实现大容量存储和持续的能量转化，又可以实现功率快速响应和能量补充，可以更好地提升新能源消纳能力，实现电网调峰调频。
[0003]压缩空气储能系统和超级电容系统构成的新型储能系统可结合能量型储能装置和功率型储能装置的特点，可用于平抑新能源波动、电网调峰调频，其中压缩空气储能系统用于平抑变化较为缓慢的频率较低功率波动部分及系统调峰，超级电容用于平抑变化频率较高的功率波动部分及系统调频。目前，压缩空气储能和超级电容可分别同时安装，两个设备相对独立，通过控制、调度实现能量型与功率型储能系统功能融合。也有研究考虑借助于结构变化发掘储能系统的辅助控制能力，例如，有研究将超级电容在压缩空气电动机侧与其连接，电能先储存在超级电容中，多余能量驱动压缩空气电动机，压缩空气进行能量存储，当多余电能不持续时，超级电容储存能量可以用来驱动电机稳定工作。
[0004]但是，压缩空气储能系统将空气作为能量转换的介质，空气的能流和运行特性影响系统的稳定运行，容易出现谐振、低频振荡等不稳定工况，另外，储能配置于新能源侧，新能源占比高、抗干扰性降低，系统惯量降低，也容易引起系统振荡，无功电压支撑能力不足等情况。如何从压缩空气储能发电机侧考虑与超级电容的拓扑结构结合，结合两者优点，实现精确、快速、经济地平抑新能源波动，改善新能源发电质量，提高并网效率，充分激发储能系统的辅助服务功能是当前技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种电网储能调控方法，具体方案包括如下步骤：
[0006]S1.为电网配置超级电容储能系统，根据新能源消纳、电力系统调频需求确定超级电容充放电运行状态，使新能源出力或电力系统输出功率高于设定值时，电能通过变压器、滤波器、双向整流器、双向斩波器一充入超级电容中储存，在新能源出力或电力系统输出功率低于设定值时储存的电能反向回馈电网；
[0007]S2.为电网配置压缩空气储能发电系统，根据新能源消纳、电力系统调峰等需求确定压缩空气储能系统的充放电运行状态，使新能源出力或电力系统输出功率高于设定值时，电能通过电动机带动压缩机向储罐中注入压缩空气，在新能源出力或电力系统输出功率低于设定值时储存的高压空气驱动膨胀机带动发电机运转，所发电能反馈至电网；
[0008]S3.在所述双向整流器直流侧并联稳压电容，将所述并联稳压电容存储的直流电
通过双向斩波器二输入所述发电机的励磁端；
[0009]S4.对电网储能系统的运行进行调控，所述调控包括但不限于以下步骤的组合：调节双向斩波器二实施励磁电压控制；调节双向斩波器一实施对所述稳压电容的电压控制，维持设定的直流电压；调节所述双向整流器实施对励磁系统与发电机机端交换有功功率P
C
、无功功率Q
C
的控制，以实现对电网振荡的阻尼控制、对压缩空气储能系统谐振的抑制及无功电压的支撑，其中调节所述双向整流器的依据包括通过励磁注入到发电机机端的电流值。
[0010]优选的，调节所述双向整流器包括：励磁侧与发电机机端交换的有功功率P
C
跟随指令值P
Scref
，无功功率Q
C
跟随指令值Q
Scref
；指令值P
SCref
、指令值Q
SCref
由控制需达成的具体目标确定；
[0011]选定基准轴方向，在u
q
＝0、u
d
＝1或u
q
＝1、u
d
＝0时，根据下式计算得到输入电流的d轴分量参考值和q轴分量参考值：
[0012][0013]式中，u
d
为电压d轴分量，u
q
为电压q轴分量，I
sdref
为输入电流的d轴分量参考值，I
sqref
为输入电流的q轴分量参考值；
[0014]所述有功功率P
C
、无功功率Q
C
确定通过励磁注入到发电机机端的电流值；所述电流值、d轴分量参考值和q轴分量参考值经过dq解耦控制生成开关信号用于控制双向整流器。
[0015]进一步的，所述由控制需达成的具体目标确定的方式包括：
[0016]所述具体目标为提升混合系统的稳定，则有功功率指令值P
SCref
和无功功率指令值Q
SCref
以向系统提供阻尼为目标，经有功阻尼控制器和无功阻尼控制器调节输出，调节控制器由超前滞后环节构成，调节方式为调节超前或滞后环节的时间常数；
[0017]所述具体目标为抑制压缩空气储能系统谐振，则根据实际振荡数据统计，将多个具有不同中心频率的谐振控制器输出叠加，由此产生有功功率指令值P
SCref
和无功功率指令值Q
SCref
，以实现宽频段谐振控制，具体公式如下：
[0018][0019]式中，ω
c
为强迫振荡谐振频率，ω0为带宽，i为第i个振荡中心频率，K
R
为谐振系数，n为考虑的振荡中心频率个数；P
e
和Q
e
分别是发电机的有功功率、无功功率；
△
P
e
是发电机有功功率相对初始时刻的变化值，
△
Q
e
为发电机无功功率相对初始时刻的变化值；s为拉普拉斯变换中的复变量；
[0020]所述具体目标为提升混合系统的强励支撑能力，则所述有功功率指令值P
SCref
以抬升所述稳压电容的电压为目标，由多倍的电压参考值与实际值的偏差经PI调节器计算获得，所述无功功率指令值Q
SCref
以向系统提供阻尼或提供稳压控制为目标，经无功阻尼控制器调节输出。
[0021]本专利技术的另一方案在于提供一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，当执行指令时，将致使处理电路执行上述的一种电网储能调控方法。
[0022]本专利技术的又一方案在于提供一种电网储能调控系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行上述一种电网储能调控方法。
[0023]相对于现有技术，本专利技术具有下列有益效果：
[0024]1)压缩空气储能励磁系统与超级电容共用整流器和升压变压器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网储能调控方法，其特征在于包括以下步骤：S1.为电网配置超级电容储能系统，根据新能源消纳、电力系统调频需求确定超级电容充放电运行状态，使新能源出力或电力系统输出功率高于设定值时，电能通过变压器、滤波器、双向整流器、双向斩波器一充入超级电容中储存，在新能源出力或电力系统输出功率低于设定值时储存的电能反向回馈电网；S2.为电网配置压缩空气储能发电系统，根据新能源消纳、电力系统调峰等需求确定压缩空气储能系统的充放电运行状态，使新能源出力或电力系统输出功率高于设定值时，电能通过电动机带动压缩机向储罐中注入压缩空气，在新能源出力或电力系统输出功率低于设定值时储存的高压空气驱动膨胀机带动发电机运转，所发电能反馈至电网；S3.在所述双向整流器直流侧并联稳压电容，将所述并联稳压电容存储的直流电通过双向斩波器二输入所述发电机的励磁端；S4.对电网储能系统的运行进行调控，所述调控包括但不限于以下步骤的组合：调节双向斩波器二实施励磁电压控制；调节双向斩波器一实施对所述稳压电容的电压控制，维持设定的直流电压；调节所述双向整流器实施对励磁系统与发电机机端交换有功功率P
C
、无功功率Q
C
的控制，以实现对电网振荡的阻尼控制、对压缩空气储能系统谐振的抑制及无功电压的支撑，其中调节所述双向整流器的依据包括通过励磁注入到发电机机端的电流值。2.根据权利要求1所述的一种电网储能调控方法，其特征在于，调节所述双向整流器包括：励磁侧与发电机机端交换的有功功率P
C
跟随指令值P
Scref
，无功功率Q
C
跟随指令值Q
Scref
；指令值P
SCref
、指令值Q
SCref
由控制需达成的具体目标确定；选定基准轴方向，在u
q
＝0、u
d
＝1或u
q
＝1、u
d
＝0时，根据下式计算得到输入电流的d轴分量参考值和q轴分量参考值：式中，u
d
为电压d轴分量，u
q
为电压q轴分量，I
sdref
为输入电流的d轴分量参考值，I
sqref
为输入电流的q轴分量参考值；所述有功功率P

【专利技术属性】
技术研发人员：张甜甜，刘海波，喻飞，张鹏，陈昕，张旭，鱼维娜，肖绪恩，王松，桂胜强，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：