【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及抽水蓄能，尤其涉及一种抽水蓄能机组频率支撑方法及装置。
技术介绍
1、在新型电力系统中，储能是促进高比例可再生能源接入和消纳的关键技术手段。抽水蓄能机组具有启停速度快、储能容量大、可靠性高等特点，在解决电力系统面临的频率安全问题方面具有显著优势。
2、抽水蓄能机组的调节系统包括水泵水轮机调速系统和发电电动机励磁系统。其中，调速系统可以通过控制水轮机的导叶开度来调整机组的转速和有功，实现机组参与电网调频；基于晶闸管的励磁系统用于控制机组的电压和无功功率，不具备有功功率调节能力。受水泵水轮机运行特性的影响，抽水蓄能机组只能在发电工况下实时调节出力，抽水工况下基本无法动态调整有功功率，调频能力受到极大限制。另外，由于水泵水轮机的惯性响应时间常数较大且存在调频死区，抽水蓄能机组出力难以跟随新能源机组功率波动，有功调节速度有待提升。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种抽水蓄能机组频率支撑方法及装置，以解决机组调频能力不足的问题。
2、基于上述目的，本申请实施例提供了一种抽水蓄能机组频率支撑方法，机组包括储能型全控器件柔性直流励磁系统，方法包括：
3、根据励磁系统的储能装置的储能参数，确定储能装置的荷电状态；
4、根据储能装置的荷电状态和电压参数，计算储能装置存储的能量；
5、根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的频率微分控制系数和下垂控制系数；
6、获取电网的频率偏
7、根据所述频率偏差、频率变化率、频率微分控制系数和下垂控制系数，确定机组向电网提供的频率支撑策略。
8、可选的，所述储能装置包括蓄电池组和超级电容组；根据励磁系统的储能装置的储能参数，确定储能装置的荷电状态，方法为：
9、
10、其中，ssoc为储能装置的荷电状态，qn为储能装置的额定容量，ssoc_bat为蓄电池组的荷电状态，ssoc_sc为超级电容组的荷电状态，qbat为蓄电池组的额定容量，qsc为超级电容组的额定容量，qb为储能装置的剩余容量；
11、根据储能装置的荷电状态和电压参数，计算储能装置存储的能量，方法为：
12、eb＝unqnssoc (2)
13、其中，eb为储能装置的能量，un为储能装置的额定电压。
14、可选的，根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的频率微分控制系数，方法为：
15、
16、其中，kd为频率微分控制系数，rocofmax为系统允许的频率变化率最大值，tdmax为储能装置的惯量响应最大时长，ssocmax为储能装置的荷电状态最大值，ssocmin为储能装置的荷电状态最小值。
17、可选的，根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的下垂控制系数，方法为：
18、
19、其中，
20、其中，kb为励磁系统的下垂控制系数，λ、a、b为logistic函数的系数，pbn为储能装置的额定功率，σ*为储能装置的调差系数，fn为电网的额定频率，δf为电网的频率偏差。
21、可选的，根据所述频率偏差、频率变化率、频率微分控制系数和下垂控制系数，确定机组向电网提供的频率支撑策略，包括：
22、当所述频率偏差和频率变化率的乘积为正时，机组通过所述励磁系统对电网提供主动惯量支撑；其中，所述励磁系统根据所述频率微分控制系数和频率变化率提供主动惯量支撑；
23、当所述频率偏差在一次调频死区范围外时，机组通过水泵水轮机或励磁系统参与电网调频。
24、可选的，确定机组向电网提供的频率支撑策略，包括：
25、当机组处于发电工况时，机组同步发电机提供惯量支撑，通过水泵水轮机参与电网一次调频，由所述励磁系统提供主动惯量支撑；
26、当机组处于抽水工况时，机组同步电动机提供惯量支撑，水泵水轮机不参与调频，由所述励磁系统提供主动惯量支撑，并根据所述下垂控制系数和频率偏差参与一次调频。
27、可选的，当机组处于发电工况时，机组设定的调频功率指令为：
28、
29、其中，δpref为抽水蓄能机组的调频功率指令，δpb为励磁系统的储能装置的调频功率指令，δph为水泵水轮机的调频功率指令，kd为励磁系统的频率微分控制系数，kh为水泵水轮机的一次调频下垂控制系数；δf为频率偏差，df/dt为频率变化率，fthr为一次调频死区。
30、可选的，当机组处于抽水工况时，机组设定的调频功率指令为：
31、
32、其中，δpb为励磁系统的储能装置的调频功率指令，δpb1为励磁系统的储能装置的主动惯量支撑功率指令，δpb2为励磁系统的储能装置的一次调频功率指令，kd为励磁系统的频率微分控制系数，kb为励磁系统的下垂控制系数，δf为频率偏差，df/dt为频率变化率。
33、可选的，所述的方法还包括：
34、建立所述储能装置的循环寿命消耗模型；
35、利用预设算法对所述循环寿命消耗模型进行求解，确定所述储能装置中蓄电池组和超级电容组的最优出力分配。
36、本申请实施例还提供一种抽水蓄能机组频率支撑装置，机组包括储能型全控器件柔性直流励磁系统，装置包括：
37、荷电计算模块，用于根据励磁系统的储能装置的储能参数，确定储能装置的荷电状态；
38、能量计算模块，用于根据储能装置的荷电状态和电压参数，计算储能装置存储的能量；
39、系数计算模块，用于根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的频率微分控制系数和下垂控制系数；
40、获取模块，用于获取电网的频率偏差及频率变化率；
41、策略确定模块，用于根据所述频率偏差、频率变化率、频率微分控制系数和下垂控制系数，确定机组向电网提供的频率支撑策略。
42、从上面所述可以看出，本申请实施例提供的抽水蓄能机组频率支撑方法及装置，根据储能型全控器件柔性直流励磁系统的储能装置的储能参数，确定储能装置的荷电状态；根据储能装置的荷电状态和电压参数，计算储能装置存储的能量；根据荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的频率微分控制系数和下垂控制系数；获取电网的频率偏差及频率变化率；根据频率偏差和频率变化率，确定机组向电网提供的频率支撑策略。本申请能够解决机组在抽水工况下无法参与调频的问题，通过协调控制水泵水轮机和励磁系统参与调频，能够提高机组的调频性能，保证电力系统的稳定运行。
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1.一种抽水蓄能机组频率支撑方法，其特征在于，机组包括储能型全控器件柔性直流励磁系统，方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池组和超级电容组；根据励磁系统的储能装置的储能参数，确定储能装置的荷电状态，方法为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的频率微分控制系数，方法为：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的下垂控制系数，方法为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述频率偏差、频率变化率、频率微分控制系数和下垂控制系数，确定机组向电网提供的频率支撑策略，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定机组向电网提供的频率支撑策略，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当机组处于发电工况时，机组设定的调频功率指令为：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当机组处于抽水工况时，机组设定的调频功率指令为：
...【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能机组频率支撑方法，其特征在于，机组包括储能型全控器件柔性直流励磁系统，方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池组和超级电容组；根据励磁系统的储能装置的储能参数，确定储能装置的荷电状态，方法为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的频率微分控制系数，方法为：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述荷电状态、储能参数和存储的能量，确定励磁系统的下垂控制系数，方法为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，李佳瑶，成昕雨，杜诗悦，郑建栋，高翔，贾思思，金伟，王丹，李佳霖，毛承雄，
申请(专利权)人：国网新源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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