【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法及系统，属于控制。
技术介绍
1、当今社会的能源枯竭问题严重，电力系统正面临着资源消耗高、环境压力大的发展制约；为响应碳达峰，碳中和目标，实现能源系统转型，就必须保持包括风电、光伏在内的可再生能源占据电能发展中的主导地位。
2、由于新能源场站内往往包含风机、光伏等多种间隙式电源，风能和太阳能的不稳定性进一步加重了新能源场站等效负荷的波动特性。在新能源场站中，机组都具备基本一次调频功能，其通过调速系统的自动反应，调整有功出力减少频率偏差。但机组的调频功能有限，尤其是在电网需要机组增加出力调节频率时，往往不能满足要求，所以需要采取进一步的措施保证能快速响应电网频率的要求。
3、因此，如何提升新能源场站的频率支撑能力，平抑由于天气原因造成的出力波动，提升新能源场站的运行稳定性和安全性，保证大电网的可靠性，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在新能源场站飞轮储能系统有功频率发生扰动时，通过控制锂电储能为飞轮储能系统提供有功功率支撑的适用于新能源场站的分布式调频控制方法及系统，用于提升新能源场站的一次调频时的有功调节容量和速率。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，在新能源场站设置储能变流器，分布式调频控制方法采用如下步骤：
4、s1、在新能源场站储能变流器的一侧设置预设容量的锂电池
5、s2、根据锂电池组的荷电状态及新能源场站的当前频率偏差，确定所述锂电池组的充放电规则；
6、s3、根据所述充放电规则及全场有功调节指令，进行新能源场站的锂电储能分布式调频。
7、本专利技术方法的调频控制是由双馈电机、钢制飞轮、转子侧变换器、电网侧变换器、高压交流母线、储能直流母线、储能变流器和所述锂电池组构成；所述双馈电机有效的减少控制器的容量，钢制飞轮配合双馈电机构成储能型复合调相机，对网侧无功功率进行补偿；钢制飞轮与双馈电机的转子通过联轴器连接，以增加双馈电机的转子惯量；双馈电机的定子直接与电网相连接，双馈电机的转子通过用于交流励磁的背靠背双向变换器与电网连接。
8、本专利技术方法当新能源场站发生频率下降时，钢制飞轮提供有功支撑，当储能钢制飞轮提供的能量不足时由锂电池组提供。
9、本专利技术方法建立新能源场站的锂电池组物理电路模型，锂电池组物理电路模型推导数学模型进行动态性能分析；
10、采用thevenin等效电路模型分析锂电池组的动态性能，等效电路特性为：
11、
12、uocv为开路电压，ib为电池电流，ub为电池电压，rb为等效内阻，rn为等效的极化内阻，cn为等效的极化电容，un为rc并联电路两端电压。
13、本专利技术方法s2中的锂电池组的荷电状态的计算公式如下：
14、
15、公式中，socbat(t0)为t0时刻锂电池组的荷电状态值，ηbat为锂电池组在充电或放电过程中的效率，cn为锂电池组的额定容量；
16、锂电池组的充放电规则如下：
17、
18、ds为处理后的储能变流器锂电池组侧偏差值，soc为锂电池组的荷电状态，socmax为锂电池的最大荷电状态，socmin为锂电池组最小的荷电状态。
19、本专利技术方法的步骤s3具体为：能源场站以锂电池组的调频死区上下限±△fdb为界限，将储能一次调频划分为储能调频阶段和储能soc恢复阶段，所述储能调频阶段为系统频率偏差在储能调频死区外，表示为：|△f|>fdb；储能soc恢复阶段为系统频率偏差在储能调频死区内，表示为：|△f|≤△fdb)，在储能调频阶段和储能soc恢复阶段分别设计控制策略。
20、本专利技术方法储能调频阶段和储能soc恢复阶段的控制策略具体如下：在储能调频阶段，soc偏低时增加储能充电功率，soc偏高时增加储能放电功率；使soc向理想状态恢复，为储能后续调频提供放电、充电空间；在储能恢复阶段，保证频率偏差不跌出储能调频死区的基础上，对soc进行恢复；
21、储能变流器的调频规则如下：
22、
23、公式中，△f为实际频率与参考频率的偏差，△fdb为一次调频死区，t为运行时间，tp为一次调频持续时间。
24、本专利技术方法储能调频阶段处于△f>△fd且soc偏低时将调频控制充电系数设置的较大且随着储能soc的升高而减小，调频控制充电系数的公式如下：
25、
26、公式中，kc为储能充电系数，kc是调差系数的整定常数，soc0为对应最小充电深度下的soc，soc1为对应最大充电深度下的soc；
27、储能调频阶段处于△f<-△fd且soc偏高时将调频控制放电系数设置的较大且随着储能soc的降低而减小，调频控制放电系数的公式如下：
28、
29、公式中，kd为储能放电系数，kd是储能放电系数的整定常数，soc0’为对应最大放电深度下的soc，soc1’为对应最小放电深度下的soc。
30、本专利技术方法调频控制逻辑如下：对新能源场站升压站点的频率数据进行采集，判断是否达到调频启动条件：
31、当达到调频启动条件时，一次调频启动，同时闭锁agc；当未达到调频启动条件时，执行储能场站agc指令；
32、当服务器下发调频指令时，根据智能管理终端来判断各机组的运行状态；对于故障的机组，下发对应的处理指令；对于裕度不足不能参与调频的机组保持正常运行；
33、当服务器下发调频指令后，根据指令内容以及锂电池组的荷电状态确定锂电池组的充放电状态。
34、本专利技术一种适用于新能源场站的分布式调频控制系统包括：数据获取单元、频率偏差判断单元和调频单元；
35、所述数据获取单元用于获取所述新能源场站的当前频率偏差、锂电池组的当前荷电状态；所述频率偏差判断单元，用于当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，判断所述当前频率偏差是否大于零；所述调频单元，根据所述充放电规则及全场有功调节指令，进行新能源场站的锂电储能分布式调频。
36、本专利技术积极效果如下：本专利技术锂电池组物理电路模型通过对锂电池组的物理特性进行建模和仿真，可以预测电池的工作性能、容量衰减和充放电特性，通过对锂电池组的建模和仿真，可以更好地理解锂电池组的工作原理和性能特点，从而提高储能系统的能量利用率和经济性。
37、本专利技术采用锂电池组的荷电状态可以有效地防止电池过度充放电，可大大增加锂电池使用寿命、减少系统维护工作量,并在提高新能源场站一次调频响应速度和调节幅度的指标能力上有很好的效果。
38、当新能源场站的电网频率发生扰动时，锂电池组通过充放电控制，很好承担完成新能源场站的一次调频任务,最大程度维持了新能源场站的电网频率稳定。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，在新能源场站设置储能变流器，分布式调频控制方法采用如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，调频控制是由双馈电机、钢制飞轮、转子侧变换器、电网侧变换器、高压交流母线、储能直流母线、储能变流器和所述锂电池组构成；所述双馈电机有效的减少控制器的容量，钢制飞轮配合双馈电机构成储能型复合调相机，对网侧无功功率进行补偿；钢制飞轮与双馈电机的转子通过联轴器连接，以增加双馈电机的转子惯量；双馈电机的定子直接与电网相连接，双馈电机的转子通过用于交流励磁的背靠背双向变换器与电网连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，当新能源场站发生频率下降时，钢制飞轮提供有功支撑，当储能钢制飞轮提供的能量不足时由锂电池组提供。
4.根据权利要求3所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，建立新能源场站的锂电池组物理电路模型，锂电池组物理电路模型推导数学模型进行动态性能分析；
5.根据权利要求4所述的
6.根据权利要求5所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，步骤S3具体为：
7.根据权利要求6所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，储能调频阶段和储能SOC恢复阶段的控制策略具体如下：
8.根据权利要求7所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，储能调频阶段处于△f>△fdb且SOC偏低时将调频控制充电系数设置的较大且随着储能SOC的升高而减小，调频控制充电系数的公式如下：
9.根据权利要求7所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，调频控制逻辑如下：
10.一种适用于新能源场站的分布式调频控制系统，其特征在于，其包括：数据获取单元、频率偏差判断单元和调频单元；
...【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，在新能源场站设置储能变流器，分布式调频控制方法采用如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，调频控制是由双馈电机、钢制飞轮、转子侧变换器、电网侧变换器、高压交流母线、储能直流母线、储能变流器和所述锂电池组构成；所述双馈电机有效的减少控制器的容量，钢制飞轮配合双馈电机构成储能型复合调相机，对网侧无功功率进行补偿；钢制飞轮与双馈电机的转子通过联轴器连接，以增加双馈电机的转子惯量；双馈电机的定子直接与电网相连接，双馈电机的转子通过用于交流励磁的背靠背双向变换器与电网连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，当新能源场站发生频率下降时，钢制飞轮提供有功支撑，当储能钢制飞轮提供的能量不足时由锂电池组提供。
4.根据权利要求3所述的一种适用于新能源场站的分布式调频控制方法，其特征在于，建立新能源场站的锂电池组物理电路模型，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨春来，郝晓光，李剑锋，张文彬，王辉，曹颖，包建东，金飞，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。