【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电机组控制，更具体地说，它涉及一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法。
技术介绍
1、面对日益突出的环境污染和能源短缺问题，风力发电技术因其环境友好性受到学者的广泛关注；然而，直驱永磁同步风机一般工作在最大功率点跟踪模式，解耦控制下的机组转速不受电网频率的影响，永磁同步发电机的输出功率不能响应系统频率的变化。随着电网中风电装机容量的增加，系统的等效惯量降低，系统频率的安全问题越来越严重。因此，越来越多的国家和电网公司要求并网风电场应具备频率主动支持能力。
2、为了赋予风电场频率调节能力，目前的主流方式是为频率调节建立附加控制器，主要包括虚拟惯性控制、下垂控制和附加储能控制；虚拟惯性控制通过控制风机来模拟传统同步发电机的惯性响应，为系统提供惯性响应；下垂控制用于通过卸载预先保留参与一次频率调节的机械储备；附加储能控制利用储能装置的快速充放电能力，使风机参与一次频率调节。
3、然而，传统虚拟惯性控制技术没有充分考虑到风机所具备的转子动能是时刻变化的，风机提供仅与频率相关的惯量支撑功率，可能会导致风机释放过多的转子动能而导致转子转速失稳，并且在频率恢复阶段，会阻碍频率快速恢复；对于传统下垂控制，风机一般是通过减载预留备用功率参与系统一次调频，风机正常工作于超速减载模式，降低了风能的利用率。而储能参与下垂控制，通常需要参与双边的频率调节，所需储能配置容量较大，经济性低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种提升风储系统调频性能的变
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，包括以下步骤：
4、获取风储系统中直驱风机的转子转速，并根据转子转速得到在转子转速发生变化时可释放的旋转动能；
5、基于风储系统在虚拟惯量控制方法的控制下，当风储系统因源荷扰动发生频率突变时，根据可释放的旋转动能得到参与频率调节的惯量支撑功率；
6、根据直驱风机当前的转子转速和频率突变的方向得到变系数，利用变系数对惯量支撑功率进行调控，并通过调控后的惯量支撑功率调节频率。
7、本专利技术的有益效果是：通过基于虚拟惯量控制方法控制下的风储系统，并在虚拟惯量控制方法中引入一个变系数共同来参与频率的调控，具体表现在通过变系数调整用于调控频率的惯量支撑功率，实现风储系统的系统频率更加稳定。
8、本方案中，通过引入随转子转速和频率突变的方向的变化的非线性的变系数，因此将风机所具备的转子动能是时刻变化的情况进行充分的考虑，风机提供与频率及转速相关的惯量支撑功率，避免出现导致风机释放过多的转子动能而导致转子转速失稳的情况，防止风机释放过多旋转动能，同时，通过引入的变系数还可以在频率恢复阶段修改惯量系数的极性，加快频率恢复，实现频率的快速恢复。
9、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
10、进一步，上述方法还包括：
11、基于虚拟惯量控制方法控制的风储系统，引入直驱风机的下垂控制方法，并得到在下垂控制方法下参与频率调节的下垂控制附加功率；
12、根据参与下垂控制方法的储能装置的荷电状态，确定储能装置的安全放电系数，并利用安全放电系数对下垂控制附加功率进行调控，得到储能装置输出用于参与频率调节并与下垂控制附加功率对应的储能输出功率；
13、利用调控后的惯量支撑功率和储能输出功率共同进行频率调节。
14、采用上述进一步方案的有益效果是：在虚拟惯量控制方法控制下的风储系统，再引入传统的下垂控制方法，利用传统的下垂控制方法可以得到用于调控频率的下垂控制附加功率；同时在传统的下垂控制方法中再次引入一个考虑储能装置的荷电状态的安全放电系数，可以防止储能装置在输出储能输出功率时出现过放电的情况。
15、进一步，上述方法还包括：
16、基于储能输出功率，对储能装置的配置容量进行调控，得到配置容量调控后的储能装置。
17、采用上述进一步方案的有益效果是：在下垂控制方法、虚拟惯量控制方法和附加的储能装置共同调控频率的基础上，将储能装置只参与系统频率下降时的下单边一次调频的情况进行考虑，进而对储能装置的储能容量进行整定，实现储能装置的配置容量满足使用要求且避免过大造成浪费，提高经济性。
18、进一步，上述变系数的目标函数通过第一公式表示，第一公式为：
19、
20、式中，k表示变系数，j表示直驱风机的转动惯量，f表示风储系统的系统频率，ωr表示直驱风机当前的转子转速，ωn表示直驱风机额定的转子转速。
21、进一步，上述调控后的惯量支撑功率的目标函数通过第二公式表示，第二公式为：
22、
23、式中，δp1表示调控后的惯量支撑功率，kd表示直驱风机的惯量系数，f表示风储系统的系统频率；k表示变系数。
24、进一步，上述安全放电系数的目标函数通过第三公式表示，第三公式为：
25、
26、式中，ksc表示安全放电系数，qsoc表示超级电容的荷电状态；
27、储能输出功率的目标函数通过第四公式表示，第四公式为：
28、psc＝kscδp2＝-ksckpδf；
29、式中，psc表示储能输出功率，δp2表示下垂控制附加功率，kp表示下垂系数，δf表示频率偏差，ksc表示安全放电系数。
30、进一步，上述配置容量的目标函数通过第五公式表示，第五公式为：
31、c＝ηdpd_maxt；
32、式中，c表示配置容量，t表示储能装置的持续放电时间，ηd表示储能装置的放电效率，pd_max表示储能装置可输出的最大功率；
33、在第五公式中，储能装置的放电效率和储能装置可输出的最大功率具体为：
34、
35、式中，ηd表示储能装置的放电效率，r表示储能装置的内阻，pd表示储能装置的放电功率，γ＝umin/umax表示电压比率，umax表示储能装置的最高工作电压，m表示储能装置的串联模组数，n表示储能装置的串联模组数，u表示储能装置的工作电压，pdmax表示储能装置可输出的最大功率。
36、第二方面，本申请实施例提供了一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制系统，应用于第一方面中任一项的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，包括：
37、动能计算模块，用于获取风储系统中直驱风机的转子转速，并根据转子转速得到在转子转速发生变化时可释放的旋转动能；
38、虚拟惯量控制模块，用于基于风储系统在虚拟惯量控制方法的控制下，当风储系统因源荷扰动发生频率突变时，根据可释放的旋转动能得到参与频率调节的惯量支撑功率；
39、变系数调控模块，用于根据直驱风机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述变系数的目标函数通过第一公式表示，所述第一公式为：
5.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述调控后的惯量支撑功率的目标函数通过第二公式表示，所述第二公式为：
6.根据权利要求2所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述安全放电系数的目标函数通过第三公式表示，所述第三公式为：
7.根据权利要求3所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述配置容量的目标函数通过第五公式表示，所述第五公式为：
8.一种提升风储系统调频性能的
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述变系数的目标函数通过第一公式表示，所述第一公式为：
5.根据权利要求1所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特征在于，所述调控后的惯量支撑功率的目标函数通过第二公式表示，所述第二公式为：
6.根据权利要求2所述的一种提升风储系统调频性能的变系数综合惯性控制方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：史华勃，丁理杰，陈刚，王曦，姜振超，石鹏，王永灿，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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