【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞轮储能，具体地涉及一种构网型飞轮储能系统控制方法及一种构网型飞轮储能系统控制系统。
技术介绍
1、伴随我国新能源比例不断提高，及特高压直流的快速发展，电力系统网架结构和运行特性发生了巨大的变化，正逐步形成以高比例新能源和高比例电力电子为主要特征的新型电力系统。在高比例新能源送出地区，系统短路容量和转动惯量的缺乏使电网抵御风险的能力大幅下降，电网电压、频率的波动容易引发大规模新能源机组脱网，将导致故障范围扩大，不利于电网的安全稳定运行。为提升电网强度，增大电网短路比及短路容量，解决新能源消纳和特高压直流输电的安全问题，先后提出新一代大容量同步调相机及新型分布式调相机的解决方案，目前，多个调相机项目均实现工程应用，在提升跨区输电能力和支撑新能源消纳方面发挥了重要作用，已成为保障新能源可持续发展、推动能源结构转型的关键设备。
2、随着部分地区新能源机组占比超过常规发电机组，新能源场站短路比进一步下降，新能源场站短路容量、转动惯量或动态无功调节能力不足多次引发新能源机组大规模连锁脱网。为此各地电网要求新能源场站配储且加装构网型装置，以提升新能源场站短路容量、提升系统惯量。目前多个基于电化学储能的构网型储能电站已投入工程应用，以构网型技术为基础的构网型新能源机组也进入研发阶段，而构网型飞轮储能系统的研究滞后。
3、现阶段为提升电网短路容量，增强电网强度，增加电网转动惯量及阻尼，电网公司在新能源场站和高压直流输电的送端系统增设了分布式调相机和构网型储能系统，提高新能源并网率和直流输送功率。主要存在以下
4、1）新型分布式调相机，可按照3.5倍电压进行强励，进相运行能力接近其额定无功容量，特别是在故障后系统电压快速下降过程中，其瞬时无功支撑能力远远超出其他无功补偿设备，具有显著的支撑效果。但该解决方案存在以下缺点：调相机建设及运维成本较高，经济性不好；现有新型分布式调相机惯量支撑能力欠缺，不能妥善解决电网因惯量不足引起的频率稳定问题。
5、2）构网型储能系统，利用构网技术使储能变流器呈现电压源外特性，代替同步电机，在电网电压及频率波动时快速响应，能够提供惯量支撑、调频调压、增加短路容量等常规机组具备的一切功能，现有少数构网型电化学储能电站经测试控制效果良好。但该方案存在以下缺点：纯粹的构网型电化学储能系统在暂态控制过程中，电化学储能电池快速放电，对电池安全、使用寿命等问题未明确，存在安全风险；以构网型技术为基础的构网型新能源机组，以牺牲稳态发电量为代价换取电网故障时的构网型支撑能量，影响新能源发电的经济效益；若单纯将构网型技术融入飞轮储能系统网侧变流器控制中，因飞轮储能本身容量较小，且飞轮转子储存能量经两级变流器转换输出，在电网电压波动时，支撑能量较小且响应较慢，不能满足电网故障时快速响应支撑需求。
6、针对现有方案存在的不能妥善解决电网因惯量不足引起的频率稳定的问题和不能满足电网故障时快速响应支撑需求的问题，需要创造一种新的构网型飞轮储能系统的控制方案。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种构网型飞轮储能系统控制方法及系统，以解决现有方案存在的不能妥善解决电网因惯量不足引起的频率稳定的问题和不能满足电网故障时快速响应支撑需求的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种构网型飞轮储能系统控制方法，所述飞轮储能系统在所述交直流母线上并联有对应的辅助储能系统，所述方法包括：实时采集飞轮储能系统并网侧电路信息及直流侧电压信息，并基于所述并网侧电路信息获取电网实时工况；基于所述电网实时工况和运行人员下发的功率调控指令，执行功率调控，获得输出虚拟电压源幅值和相位角；基于所述输出虚拟电压源幅值和所述相位角，生成网侧变流器的控制环指令，并基于所述直流侧电压信息和所述电网实时工况，生成机侧变流器控制环指令；读取辅助储能系统与所述飞轮储能系统之间的拓扑结构，并基于所述拓扑结构、所述网侧变流器的控制环指令和所述机侧变流器控制环指令生成并执行飞轮储能系统及其辅助储能系统的调控方案。
3、可选的，所述并网侧电路信息包括：接入电网点的相电压和线电流；其中，所述线电流的正方向为流入电网方向。
4、可选的，所述基于所述并网侧电路信息获取电网实时工况，包括：基于所述并网侧电路信息计算电网电压幅值和频率；以及基于所述并网侧电路信息计算电网与飞轮储能系统交换的实时有功功率和实时无功功率；基于所述实时有功功率和所述实时无功功率获取电网实时工况。
5、可选的，所述基于所述电网实时工况和运行人员下发的功率调控指令，执行功率调控，获得网侧变流器输出虚拟电压源幅值和相位角，包括：响应于运行人员下发的功率调控指令，确定目标有功功率和目标无功功率；将所述实时有功功率调整至所述目标有功功率，并将所述实时无功功率调整至所述目标无功功率，基于调整过程获得网侧变流器输出虚拟电压源幅值和相位角；其中，所述调整过程的表达式为：
6、
7、其中，为目标有功功率，为实时有功功率；为目标无功功率，为实时无功功率；θ为电压源等效相位角；=2*π*f，为等效角频率；为额定角频率；j为虚拟惯量；为等效有功阻尼系数；为等效无功-电压下垂系数；为额定电网电压幅值；k为模拟励磁调节惯性系数。
8、可选的，基于所述直流侧电压信息和所述电网实时工况，生成机侧变流器控制环指令包括：基于所述输出虚拟电压源幅值和所述相位角，得到电流控制环指令值；采用含交流电压频率响应的直流母线电压控制方法，生成直流母线电压环指令和交流电压频率控制环指令；基于所述电流控制环指令值、所述直流母线电压环指令和所述交流电压频率控制环指令，构成机侧变流器的控制环指令。
9、可选的，所述直流母线电压环指令和所述交流电压频率控制环指令的生成规则表达式为：
10、
11、其中，为机侧变流器磁链矢量定位q轴电流参考值；为直流电压参考值；为直流母线电压测量值；为额定电网频率；、分别为直流母线电压环和电网频率环的pi参数。
12、可选的，所述读取辅助储能系统与所述飞轮储能系统之间的拓扑结构，并基于所述拓扑结构和所述控制环指令生成并执行飞轮储能系统及其辅助储能系统的调控方案，包括：若辅助储能系统与所述飞轮储能系统之间的拓扑结构为第一拓扑结构，则直接基于所述控制环指令执行所述飞轮储能系统控制；若辅助储能系统与所述飞轮储能系统之间的拓扑结构为第二拓扑结构，则在所述控制环指令中融合交流电压频率响应环获得第一修正控制环指令，并基于所述第一修正控制环指令对所述飞轮储能系统和所述辅助储能系统执行联动控制；若辅助储能系统与所述飞轮储能系统之间的拓扑结构为第三拓扑结构，则基于飞轮储能系统的容量、辅助储能系统容量和各储能系统的出力优先级确定虚拟惯量及阻尼系数，并基于所述虚拟惯量和所述阻尼系数对所述控制环指令进行修正获得第二修正控制环指令，并基于所述第二修正控制环指令对所述飞轮储能系统和所述辅助储能系统执行联动控制。
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【技术保护点】
1.一种构网型飞轮储能系统控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统在所述交直流母线上并联有对应的辅助储能系统，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并网侧电路信息包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述并网侧电路信息获取电网实时工况，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述电网实时工况和运行人员下发的功率调控指令，执行功率调控，获得网侧变流器输出虚拟电压源幅值和相位角，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述直流侧电压信息和所述电网实时工况，生成机侧变流器控制环指令包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述直流母线电压环指令和所述交流电压频率控制环指令的生成规则表达式为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读取辅助储能系统与所述飞轮储能系统之间的拓扑结构，并基于所述拓扑结构和所述控制环指令生成并执行飞轮储能系统及其辅助储能系统的调控方案，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述
9.一种构网型飞轮储能系统控制系统，其特征在于，所述飞轮储能系统在所述母线上并联有对应的辅助储能系统，所述系统包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1-8中任一项权利要求所述的构网型飞轮储能系统控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种构网型飞轮储能系统控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统在所述交直流母线上并联有对应的辅助储能系统，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并网侧电路信息包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述并网侧电路信息获取电网实时工况，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述电网实时工况和运行人员下发的功率调控指令，执行功率调控，获得网侧变流器输出虚拟电压源幅值和相位角，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述直流侧电压信息和所述电网实时工况，生成机侧变流器控制环指令包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘静佳，陈彦桥，何鲲，赵璐璐，苏新凯，魏江哲，刘爱国，舒茂龙，马建宝，
申请(专利权)人：国家能源集团新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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