【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源场站的调频方向，尤其是涉及一种基于储能soc和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略。
技术介绍
1、随着经济社会的可持续发展，新型电力系统正趋向电力电子化发展，风光储场站作为新型电力系统发展的重要组成部分，具有较好的发展前景。风光储场站不断建设，但当系统受到小扰动或大扰动事件后的频率稳定问题也日益凸显。
2、目前，对储能参与调频的研究大多集中于储能与火电机组联合对电网进行调频，而对以风光储为代表的新能源场站系统调频研究较少，且在新能源场站离网运行时缺乏大电网的支撑作用，仅靠储能作用不足以支撑系统频率。
3、因此，为了进一步挖掘风、光等新能源的调频能力，提出了一种基于储能系统的荷电状态以改变各分布式电源逆变器下垂系数的自适应控制策略，通过实时调整各自的下垂系数来分配系统因负荷扰动造成的功率缺额；并对vsg控制中的频率-有功模块进行修正，使风光储场站在离网运行时可实现二次调频。同时，搭建风光机组以及储能单元的等值仿真模型，通过仿真设置不同的实验场景，验证本文所提联合运行策略的有效性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有有关频率稳定的缺陷而提供一种基于储能soc和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种基于储能soc和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，包括以下步骤：
4、1)根据储能场站的结构特性，梳理风光储能场站的系统结构，并
5、2)通过改变储能的soc调节储能逆变器的下垂系数，实现储能主动参与调频的控制策略；
6、3)通过提高系统的频率响应速度，使风/光机组具备调频能力；
7、4)对vsg控制中的有功-频率控制部分进行修正，实现基于vsg控制的二次调频控制；
8、5)搭建小型风光储场站离网系统并设置不同实验场景，实现系统在发生扰动时，储能可以主动参与风光储场站的调频过程，维持整体的频率和电压。
9、所述的步骤1)中，vsg技术具体通过以下几个部分实现：
10、11)有功-频率控制
11、控制模块将实时转速进行反馈，通过转速偏差调整输出的机械功率，其控制方程为：
12、pm＝kp(ω0-ω)+pref
13、式中：kp为功频下垂系数，ω0为参考转速，ω为转速，pm为输出机械功率，pref为参考有功功率。
14、此外还需引入同步发电机的转子运动方程：
15、
16、式中：j、d分别为虚拟惯量和阻尼系数。
17、12)无功-电压控制
18、根据无功与电压的关系，引入励磁控制器对输出电压进行控制。其将逆变器输出无功功率与无功功率参考值进行对比，得出差值后经过下垂系数改变电压参考值，其控制方程为：
19、em＝kq(qref-qe)+e0
20、式中：em为输出电压幅值，e0为参考电压幅值，kq为无功-电压下垂系数。qref为参考无功功率。
21、所述的步骤2)具体包括以下步骤：
22、21)对于储能下垂系数的定义如下：
23、
24、式中：kd为储能放电时的下垂系数，kc为储能充电时的下垂系数。
25、22)为使储能具有良好的调频效果，当储能的soc偏小时，kc设为最大值，kd随soc减小而减小；当储能的soc偏大时，kd设为最大值，kc随soc增大而减小，因而选择s函数(sigmoid function)模拟储能下垂系数的变化，具体关系式如下所示：
26、
27、
28、式中：kmax为下垂系数最大值，n为曲线的自适应系数，其决定了曲线的变化趋势；当n较大时，k仅在很小的一段范围内跟随储能soc有较大变化，自适应度较弱；当n值较小时，一定程度上影响储能的调频效果；因此本文n取15，保证储能调频效果的同时也兼顾了k随储能soc变化的自适应性。
29、所述的步骤3)中，对风/光机组参与调频的控制策略具体步骤包括：
30、31)对于光伏和风电机组的功率裕度，定义如下：
31、mpv＝ppvmax-ppv
32、mw＝pwmax-pw
33、式中：mpv、mw分别为光伏机组和风电机组的功率裕度，ppvmax、pwmax分别为光伏机组和风电机组可输出的最大功率，ppv、pw分别为光伏机组和风电机组的实时输出功率。
34、32)在风光储对系统进行联合调频的过程中，风/光机组可通过其功率裕度调整出力，根据上文提出的储能变下垂系数，可同时改变光伏以及风电机组的下垂系数，辅助储能对系统进行联合调频，其调整策略如下：
35、kpv＝k·ms/(αpv·mpv)
36、kw＝k·ms/(αw·mw)
37、式中：kpv、kw光伏和风电机组的下垂系数，ms为储能单元的容量裕度，αpv、αw为功率裕度约束；
38、所述的步骤4)中，对vsg控制中的有功-频率控制部分进行修正的具体措施包括：
39、41)该控制将统实时频率反馈至比例积分环节中，以此修正逆变器初始输出功率，通过修正后的功率不断地修正频率，直至实现频率的无差调节。对于该控制策略应满足：
40、
41、式中：p0与p0'为二次调整前后的有功出力，kp与ki为比例积分环节系数。
42、所述的步骤5)有关算例分析具体包括以下步骤：
43、51)在pscad/emtdc搭建风光储能场站仿真模型，包括两台光伏机组、两台风电机组、一台储能设备和负荷，其中，每台光伏机组的容量为0.27mw，每台风电机组容量为0.5mw，储能单元容量为10kw h，荷电量初值为0.5，上下限分别取0.9、0.2，初始负荷为0.8mw。
44、52)设置仿真时长设为30s，在6s时投入0.5mw负荷，13s时切除，20s时再投入0.4mw负荷。在阶跃负荷扰动情况下，采用本文提出的自适应下垂系数的vsg控制对下列四种场景下进行对比分析。
45、53)将储能单一调频设为场景1，在此场景下，储能单元采用本文提出的控制策略，光伏和风电机组采用mppt控制，得到场景1下的风/光/储出力变化曲线。
46、54)将光储联合调频设为场景2，在此场景下，光伏机组和储能单元采用本文提出的控制策略，风电机组采用mppt控制，在上文提出的负荷扰动下，得出场景2下的风/光/储出力变化曲线。
47、55)将风储联合调频设为场景3，在此场景下，风电机组和储能单元采用本文提出的控制策略，光伏机组采用mppt控制，得出场景3下的风/光/储出力变化曲线。
48、56)将风光储联合调频设为场景4，风/光机组和储能单元均采用本文提出的控制策略，在上文提出的负荷扰动下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤1)中，VSG技术具体通过以下几个部分实现：
3.根据权利要求2所述的一种基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤3)中，对风/光机组参与调频的控制策略具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤4)中，对VSG控制中的有功-频率控制部分进行修正的具体措施包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤5)有关算例分析具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于储能soc和风光功率裕度调节的风光储联合调频方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于储能soc和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤1)中，vsg技术具体通过以下几个部分实现：
3.根据权利要求2所述的一种基于储能soc和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于储能soc和...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊丰，史学伟，贾洪岩，庞建霞，翟化欣，王杨，范宏，
申请(专利权)人：国网冀北张家口风光储输新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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