【技术实现步骤摘要】
本申请属于电力控制，涉及一种一次调频分级分区控制方法，特别是涉及一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法及系统。
技术介绍
1、随着风电并网规模与渗透率的不断提高，导致电网惯性与调频能力不断下降。电力系统要求风力发电需要具备一定的一次调频能力，但风机通常经过电力电子化变流器变换后进行并网，造成风机转子机械频率与电网频率之间相互隔离解耦，风机无法主动满足电网调频所需的出力增减。风电独立参与调频的能力十分有限。储能可以向电网提供惯量支撑与调频所需的额外功率，但储能独立参与调频的经济性较差，因此目前常采取的风电配合储能共同参与调频的方案。
2、储能的调频性能受制于充放电状态、运行区间以及控制策略等多方面因素，其调频性能的提升需要考虑多个方面的协调与优化。同时风电与储能的配合也需要合理地控制策略进行协调。具体情况如下：
3、一方面，在不同风速驱动下的风机出力特性有所差异，常用的风机超速减载控制与变桨距控制一次调频方法在不同风速驱动下的适应性有所差异，采取单一的一次调频控制方法难以适应复杂的风速环境。
4、另一方面，储能在不同荷电状态soc下的充放电对储能装置的性能与寿命影响较大，当前储能调频往往采取固定的调频系数，未针对不同soc区间设置合理的充放电特性与调频系数。
5、在联合系统层面，目前的风电储能联合系统(风储系统)一次调频策略仅利用储能补充风机未满足的系统所需调频容量，未考虑在响应系统调频时优先增加风机出力或避免风机出力降低，无法维持较高的风机利用率，导致弃风率有所增加。>
6、因此，在现有的一次调频控制技术中，由于储能的调频性能受到充放电状态、运行区间及控制策略等多种因素的影响，而导致所采用的一次调频控制方法过于单一而难以适应复杂的风速环境，以及储能在不同荷电状态soc下的充放电对储能装置的性能与寿命影响较大而降低装置性能和减少装置的寿命，从而无法维持较高的风机利用率，导致弃风率有所增加等问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法及系统，用于解决现有技术在一次调频控制技术实现的过程中，由于储能的调频性能受到充放电状态、运行区间及控制策略等多种因素的影响，而导致所采用的一次调频控制方法过于单一而难以适应复杂的风速环境，以及储能在不同荷电状态soc下的充放电对储能装置的性能与寿命影响较大而降低装置性能和减少装置的寿命，从而无法维持较高的风机利用率，导致弃风率有所增加等问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，第一方面，本申请提供一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，包括以下步骤：基于风电储能联合系统调频需求设置分级控制策略，并根据所述分级控制策略进行调频控制，得到一次调频响应有功功率调整量；其中，所述分级控制策略包括：一级控制层响应策略、二级控制层响应策略和三级控制层响应策略；基于风速分界值将风速划分为高风速分区和低风速分区，并将超速减载控制与变桨距控制以匹配应用于所述高风速分区和所述低风速分区；基于储能soc合理分界值划分储能充放电分区，建立所述储能充放电分区的分段函数，匹配储能调频系数。
3、在第一方面的一种实现方式中，所述一级控制层响应策略为风电储能联合控制响应策略；所述二级控制层响应策略为风电场独立调频响应控制策略；三级控制层响应策略为储能独立调频响应控制策略；基于风电储能联合系统调频需求设置分级控制策略，并根据所述分级控制策略进行调频控制略包括：基于所述风电储能联合控制响应策略，对所述风电储能联合控制进行控制分区，并采用虚拟惯量控制和下垂控制以优化所述风机调频和所述储能调频；其中，所述控制分区包括第一控制分区结构和第二控制分区结构。
4、在第一方面的一种实现方式中，所述第一控制分区结构包括第一风电场控制层和第一储能控制层；其中，所述第一风电场控制层包括第一风电虚拟惯量控制分区和第一风电下垂控制分区；所述第一储能控制层包括第一储能虚拟惯量控制分区和第一储能下垂控制分区；所述第二控制分区结构包括：第二虚拟惯量控制分区和第二下垂控制分区；其中，所述第二虚拟惯量控制分区包括：第二风电虚拟惯量控制层和第二储能虚拟惯量控制层；所述第二下垂控制分区包括：第二风电下垂控制层和第二储能下垂控制层；所述第一控制分区结构和所述第二控制分区结构及输出的有功调整量是等效的。
5、在第一方面的一种实现方式中，基于所述风电储能联合控制响应策略，采用虚拟惯量控制和下垂控制以优化所述风机调频和所述储能调频，得到一次调频响应有功功率调整量包括以下步骤：基于所述虚拟惯量控制将所述风电储能联合系统的频率变化率进行处理，得到虚拟惯量控制有功调整量；基于所述下垂控制将所述风电储能联合系统的频率变化率进行处理，得到下垂控制有功调整量；基于所述虚拟惯量控制有功调整量和所述下垂控制有功调整量，得到一次调频响应有功功率调整量。
6、在第一方面的一种实现方式中，所述虚拟惯量控制有功调整量公式为：
7、
8、其中，kwj表示风机的虚拟惯量控制比例系数；ksj表示储能的虚拟惯量控制比例系数；δpwj表示风机经虚拟惯量控制输出的有功调整量；δpsj表示储能经虚拟惯量控制输出的有功调整量；δf表示系统频率偏差；t表示时间；
9、所述下垂控制有功调整量公式为：
10、
11、其中，kwh表示风机的下垂控制比例系数；ksh表示储能的下垂控制比例系数；δpwj表示风机经下垂控制输出的有功调整量；δpsj表示储能经下垂控制输出的有功调整量。
12、在第一方面的一种实现方式中，基于风速分界值将风速划分为高风速分区和低风速分区，并将超速减载控制与变桨距控制以匹配应用于所述高风速分区和所述低风速分区包括以下步骤：对一级控制调频响应后的系统频率进行检测，判断该系统频率是否越过其死区；如果系统频率越过死区，则检测风速范围；如果系统频率未越过死区，则继续重新检测系统频率；设置高风速和低风速的风速分界值，划分出高风速分区和低风速分区；其中，所述高风速分区采用变桨距控制模式；所述低风速分区采用超速减载控制模式；基于所述变桨距控制模式和所述超速减载控制模式进行调频控制，得到系统风电场调频输出频率调整量，进而触发下级储能调频。
13、在第一方面的一种实现方式中，基于储能soc合理分界值划分储能充放电分区，建立所述储能充放电分区的分段函数，匹配储能调频系数包括以下步骤：基于储能soc合理分界值将储能划分储能充电分区和储能放电分区；基于所述储能充电分区建立充电分区分段函数，并匹配储能充电分区最大调频系数；基于所述储能放电分区建立放电分区分段函数，并匹配储能放电分区最大调频系数；基于所述储能充电分区最大调频系数和所述储能放电分区最大调频系数，设置平滑系数，并计算出储能调频系数的特征曲线；计算经三级储能调频系数分区优化后的储能调频有功调整量。
14、在第一方面的一种实现方式中，所述储能充电分区范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述一级控制层响应策略为风电储能联合控制响应策略；所述二级控制层响应策略为风电场独立调频响应控制策略；三级控制层响应策略为储能独立调频响应控制策略；基于风电储能联合系统调频需求设置分级控制策略，并根据所述分级控制策略进行调频控制略包括：
3.根据权利要求2所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述第一控制分区结构包括第一风电场控制层和第一储能控制层；其中，所述第一风电场控制层包括第一风电虚拟惯量控制分区和第一风电下垂控制分区；所述第一储能控制层包括第一储能虚拟惯量控制分区和第一储能下垂控制分区；
4.根据权利要求2所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，基于所述风电储能联合控制响应策略，采用虚拟惯量控制和下垂控制以优化所述风机调频和所述储能调频，得到一次调频响应有功功率调整量包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的风电储能联合系统
6.根据权利要求1所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，基于风速分界值将风速划分为高风速分区和低风速分区，并将超速减载控制与变桨距控制以匹配应用于所述高风速分区和所述低风速分区包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，基于储能SOC合理分界值划分储能充放电分区，建立所述储能充放电分区的分段函数，匹配储能调频系数包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述储能充电分区范围为：SOCB<SOC≤1；基于所述储能充电分区建立充电分区分段函数，并匹配储能充电分区最大调频系数包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述储能放电分区范围为：0<SOC≤SOCB；
10.根据权利要求7所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，还包括：
11.一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制系统，其特征在于，包括：
12.一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制装置，其特征在于，包括：处理器及存储器；
...【技术特征摘要】
1.一种风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述一级控制层响应策略为风电储能联合控制响应策略；所述二级控制层响应策略为风电场独立调频响应控制策略；三级控制层响应策略为储能独立调频响应控制策略；基于风电储能联合系统调频需求设置分级控制策略，并根据所述分级控制策略进行调频控制略包括：
3.根据权利要求2所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述第一控制分区结构包括第一风电场控制层和第一储能控制层；其中，所述第一风电场控制层包括第一风电虚拟惯量控制分区和第一风电下垂控制分区；所述第一储能控制层包括第一储能虚拟惯量控制分区和第一储能下垂控制分区；
4.根据权利要求2所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，基于所述风电储能联合控制响应策略，采用虚拟惯量控制和下垂控制以优化所述风机调频和所述储能调频，得到一次调频响应有功功率调整量包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的风电储能联合系统的一次调频分级分区控制方法，其特征在于，所述虚拟惯量控制有功调整量公式为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾笑鸿，王金仕，李天仁，杨本均，李亚静，唐博进，贾娜，苟立峰，刘津濂，魏务卿，童帆，石明，
申请(专利权)人：云南弥勒石洞山发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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