【技术实现步骤摘要】
本专利技术针对电网储能规划领域，尤其是针对多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略。
技术介绍
1、随着新能源发电技术的快速发展，以风光场站为代表的微电网在电网中占据着越来越高的比例，由于新能源发电具有一定的随机性与间歇性，给电网应对系统波动的能力带来了很大的挑战，储能技术的发展则较好的解决了新能源带来的一系列问题，其利用自身特性可平滑新能源的出力波动，进而减少了风光资源的浪费。
2、常用的储能设备可分为能量型与功率型两类，能量型设备如蓄电池储能，其能量密度大，但瞬时响应能力较弱，适合平滑系统低频功率的波动，功率型设备如超级电容储能，其具有功率密度大的优势，因此适合响应系统高频功率，但其容量一般比蓄电池小，因此不适合过度充放，为此需要对两者的混合储能系统进行合理的控制，确保其在平抑系统频率波动的同时，也能保证两种储能的充放合理。
3、储能因其良好的双向充放电特性，在平抑系统功率波动的同时可参与系统调频，虚拟同步机virtual synchronous generator,vsg)控制技术可通过模拟同步发电机的特性，为电网提供支撑，提高系统稳定性。
4、目前对混合储能的研究很少考虑到超级电容的荷电状态，在混合储能广泛应用的场景下，在混合储能平抑功率波动的同时，需进一步考虑混合储能自身的充放电能力，以保证储能单元在风光储系统中的高效运行。对混合储能应用vsg控制，对转动惯量和阻尼系数进行自适应调整，使混合储能平抑功率波动的同时参与系统频率调整，提高系统稳定性。因此本专利技术提出一种多场景
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技术存在的缺陷而提出一种针对新能源出力波动及负荷扰动的混合储能功率分配策略
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，包括以下步骤：
4、1)根据功率分配和调频策略需求，构建一种风光储场站系统结构体系；
5、2)根据蓄电池和超级电容的工作状态，对低通滤波器的时间常数进行自适应调整；
6、3)根据超级电容荷电状态(state of charge,soc)的变化，将其分为五个区域，并实时调整时间常数；
7、4)针对混合储能主动支撑风光储场站频率问题，对混合储能逆变器采用虚拟同步机(virtual synchronous generator,vsg)控制，并对转动惯量和阻尼系数进行自适应调整；
8、5)采用在pscad/emtdc中搭建风光储场站的仿真模型，通过设置多个场景验证本专利技术所提策略的有效性。
9、所述的步骤1)中，根据功率分配和调频策略需求，构建一种风光储场站系统结构体系：
10、风光储场站系统结构如图1所示，主要由光伏阵列、风电机组、混合储能单元以及一、二级负荷构成。风光储场站运行在离网模式，风机先通过ac/dc整流成直流源，再通过后级采用恒功率(pq)控制的dc/ac变换器输出恒定功率。光伏阵列前级dc/dc变换器采用mppt控制，追踪光伏阵列当时条件下可输出的最大功率，后级dc/ac变换器采用恒功率控制，恒定输出追踪到的最大功率。混合储能单元由蓄电池和超级电容组成，其通过各自的dc/dc变换器后并入同一直流母线，再接入同一个dc/ac变换器，其中，dc/dc变换器由混合储能功率分配策略控制，dc/ac变换器采用虚拟同步机(virtual synchronous generator，vsg)控制，模拟同步发电机的惯量和阻尼特性，使系统具有惯量和阻尼支撑，当风光出力波动或负荷扰动时降低系统振荡程度，为负荷稳定供电。风光储经过逆变器后通过升压变压器升压到与负荷相匹配的电压等级，接入同一交流母线为交流负荷供电。
11、在理想情况下，整个系统的功率潮流满足：
12、pwind+ppv+phess＝pload (1)
13、pbat+psc＝phess (2)
14、式中：：pwind、ppv、phess分别为风机、光伏、混合储能发出的功率，pload为系统负荷功率，pbat、psc分别为蓄电池和超级电容发出(或吸收)的功率。
15、所述的步骤2)具体包括以下步骤：
16、21)超级电容器具有极高的功率密度，可在瞬时完成充放电，在分布式发电系统中，利用该特点迅速应对系统中功率突变产生的的高频分量，蓄电池则缓慢应对功率变化的低频分量；
17、22)蓄电池与超级电容各自经过dc-dc变换器并联于直流母线，用于双向dc-dc的控制策略框图如图2所示；
18、23)当系统发生扰动后，直流母线电压发生变化，通过实时检测得到此时电压实际值，与设定的参考值比较，两者产生的偏差送入pi调节器得到电流参考值，通过低通滤波器得到参考电流的低频信号，即ibat_ref；
19、24)一阶低通滤波器可使低频信号通过,而对高频信号具有抑制作用,其传递函数为：
20、
21、式中:t为低通滤波器的时间常数；s为微分算子。
22、ibat_ref＝h(s)iref (4)
23、25)得到蓄电池电流的参考信号后，再与蓄电池实际电流ibat作差得到ibat_err，将其送入pi调节器进行调整，经pwm调制得到用以控制蓄电池dc-dc电路的开关脉冲信号。而没有通过低通滤波器的高频信号则被用于控制超级电容器的dc-dc电路。其中，高频电流信号为：
24、ih_ref＝iref-ibat_ref (5)
25、26)考虑到蓄电池的响应速度较慢，当系统功率变化时，蓄电池无法瞬时补偿变化的功率缺额，因此该部分功率将由超级电容器进行补偿，即：
26、pbat＝vbat×(ih_ref+ibat_err) (6)
27、27)得到超级电容需补偿蓄电池的功率后，再除以超级电容器的端电压vsc即得到超级电容器的参考电流isc_ref，表示为：
28、
29、28)得到超级电容器参考电流isc_ref，与超级电容器实际电流作差后送入pi控制环节，经pwm调制后得到用以控制超级电容器dc-dc电路的开关脉冲信号。
30、所述的步骤3)中，考虑超级电容soc的分频策略包括：
31、一般来说，超级电容的储能容量相对蓄电池较小，当系统功率发生变化时，超级电容更容易出现过充或者过放的状态，考虑到超级电容的实际特性，改进后的控制策略需要以超级电容的soc为基础，因此本文在前节混合储能功率分配策略的基础上提出基于超级电容soc的混合储能控制策略。控制的核心即对低通滤波器滤波时间常数进行调整，滤波时间常数越大，低通滤波器的通带范围就越窄，而低通滤波器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤1)中，根据功率分配和调频策略需求，构建一种风光储场站系统结构体系：
3.根据权利要求2所述的一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤2)具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种含多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤3)中，考虑超级电容SOC的分频策略包括：
5.根据权利要求4所述的一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤4)中，针对混合储能主动支撑风光储场站频率问题，对混合储能逆变器采用虚拟同步机控制，并对转动惯量和阻尼系数进行自适应调整具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤5)具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤1)中，根据功率分配和调频策略需求，构建一种风光储场站系统结构体系：
3.根据权利要求2所述的一种多场景下混合储能参与风光储场站的功率分配和调频策略，所述的步骤2)具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种含多场景下混合储能参与风光...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞建霞，杨俊丰，赵燚，史学伟，张志伟，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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