一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法

1.本发明属于电力领域，具体涉及一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法。


背景技术：

2.近年来，分布式能源渗透率在电力系统中逐渐提高。然而，与常规发电机组不同，光伏、储能等分布式能源接入电网将面临失去大量旋转动能、能量储备降低、威胁系统暂态稳定性等新问题。为了保障系统稳定运行，可利用储能装置的快速充放电能力进行有功调节，抑制频率突变，实现对系统频率变化的快速响应，换而言之，使分布式能源具备虚拟转动惯量以应对频率变化。
3.虚拟同步发电机是近年来提出的一种模拟同步发电机特性的控制策略，应用虚拟同步发电机的多分布式能源系统如图1所示。各储能单元通过独立的逆变器参与电压、频率调节，共同分担负荷功率，其端口呈现虚拟同步机特性。当光伏和负载扰动时，虚拟同步控制策略下的分布式能源能够自主构网，有效抑制电网电压和频率波动，有利于电网稳定。因此，其对于分布式能源及其聚合系统的运行控制具有积极意义。
4.但是目前相关领域缺少针对此种方案的多分布式能源聚合自主构网能力的具体分析方法，对于聚合虚拟转动惯量等关键指标的计算方法较为繁琐，不利于快速、准确地分析分布式能源聚合的自主构网能力。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法，能够对应用虚拟同步发电机控制策略的分布式能源的虚拟转动惯量等进行计算分析。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法，包括如下步骤：步骤s1：针对包括超级电容器、蓄电池组的多分布式能源系统，超级电容器、蓄电池组各自采用虚拟同步发电控制策略；步骤s2：针对蓄电池组和超级电容器进行能量分析；步骤s3：对蓄电池组阻尼系数k
bess
和超级电容器阻尼系数k
sc
分别进行设定；步骤s4：结合步骤s1，s2，s3，超级电容器、蓄电池组各自均采用虚拟同步发电控制下的聚合转动惯量，满足：此式体现分布式能源聚合自主构网能力，其中，j
bess
为蓄电池组的虚拟转动惯量，j
sc
为超级电容器的虚拟转动惯量，ω
ref
为虚拟同步发电机角速度参考值，ω为虚拟同步发电机实际角速度，p
pv
为光伏功率，p
bess
为蓄电池组功率，p
dis
为上级调度机构下达的调度功率，p
sc
为超级电容器功率，k
'bess
为充电时的蓄电池组阻尼系数，k
'sc
为充电时的超级电容器阻尼系数。
7.进一步地，所述步骤s2中，对于蓄电池组而言，其能量w
bess
为：
其中，u
bess
和i
bess
分别为蓄电池组的电压和电流，soc
bess
为蓄电池组初始荷电状态，
∆
soc
bess
为蓄电池组荷电状态变化量，q
bess
为蓄电池组额定容量，ω
ref
为虚拟同步发电机角速度参考值，ω为虚拟同步发电机实际角速度，
∆
ω为虚拟同步发电机角速度变化量；定义蓄电池组的虚拟转动惯量j
bess
为：超级电容器的能量w
sc
为：其中，u
sc
为超级电容器电压，q
sc
为超级电容器额定容量，soc
sc
为超级电容器初始荷电状态，
∆
soc
sc
为超级电容器荷电状态变化量；定义超级电容器的虚拟转动惯量j
sc
为：蓄电池组的运动方程满足：其中，p
pv
为光伏功率，p
bess
为蓄电池组功率，k
bess
为蓄电池组阻尼系数。
8.超级电容器的运动方程满足：其中，p
dis
为上级调度机构下达的调度功率，p
sc
为超级电容器功率，k
sc
为超级电容器阻尼系数。
9.进一步地，所述步骤s3中，定义蓄电池组阻尼系数k
bess
满足：当时，代表蓄电池组为充电状态，则充电时的蓄电池组阻尼系数k
'bess
为：k
'bess
=k
bess
(1+a(logsoc
bess
)2)当时，代表蓄电池组为放电状态，则放电时的蓄电池组阻尼系数k
'bess
为：k
'bess
=k
bess
(1+b(logsoc
bess
))定义超级电容器阻尼系数k
sc
满足：当时，代表超级电容器为充电状态，则充电时的超级电容器阻尼系数k
'sc
为：k'sc
=k
sc
(1+c|logsoc
sc
|)当时，代表超级电容器为放电状态，则放电时的超级电容器阻尼系数k
'sc
为：k
'sc
=k
sc
(1
−
d(logsoc
sc
)2)其中，a,b,c,d分别为自适应调整因子。
10.有益效果：发明本发明提出一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法，将采用虚拟同步发电控制下的蓄电池组和超级电容器的虚拟转动惯量等关键性能指标提供了一种新的分析计算思路，实践性强，能够在实际应用中快速计算评估分布式能源聚合自主构网能力。本可以在多个分布式能源、微网、虚拟电厂等场合灵活应用，在当前我国分布式能源快速发展的背景下市场前景广阔。
附图说明
11.图1为应用虚拟同步机策略的多分布式能源系统结构图；图2为本发明的一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法流程图。
具体实施方式
12.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
13.本发明的一种分布式能源聚合自主构网能力分析方法，包括如下具体步骤：s1：针对由超级电容器、蓄电池组等构成的多分布式能源系统，超级电容器、蓄电池组各自采用虚拟同步发电控制策略。
14.所述多分布式能源系统包含的设备有作为发电设备的光伏列阵，作为储能设备的蓄电池组和超级电容器，以及转换器dc/dc变换器和逆变器等。光伏列阵、蓄电池组和超级电容器各自分别经dc/dc变换器整定后通过逆变器转换为交流电并入交流电网中；s2：针对蓄电池组和超级电容器进行能量分析，对于蓄电池组而言，其能量w
bess
为：其中，u
bess
和i
bess
分别为蓄电池组的电压和电流，soc
bess
为蓄电池组初始荷电状态
∆
soc
bess
为蓄电池组荷电状态变化量，q
bess
为蓄电池组额定容量，ω
ref
为虚拟同步发电机角速度参考值，ω为虚拟同步发电机实际角速度，
∆
ω为虚拟同步发电机角速度变化量。
15.定义蓄电池组的虚拟转动惯量j
bess
为：
同理，超级电容器的能量w
sc
为：其中，u
sc
为超级电容器电压，q
sc
为超级电容器额定容量，soc
sc
为超级电容器初始荷电状态，
∆
soc
sc
为超级电容器荷电状态变化量。
16.定义超级电容器的虚拟转动惯量j
sc
为：蓄电池组的运动方程满足：其中，p
pv
为光伏功率，p
bess
为蓄电池组功率，k
bess
为蓄电池组阻尼系数。
17.超级电容器的运动方程满足：其中，p
dis
为上级调度机构下达的调度功率，p
sc
为超级电容器功率，k
sc
为超级电容器阻尼系数。
18.s3：对s2中的蓄电池组阻尼系数k
bess
和超级电容器阻尼系数k
sc
分别进行设定。
19.定义蓄电池组阻尼系数k
bess
满足：当时，即代表蓄电池组为充电状态，则充电时的蓄电池组阻尼系数k
'bess
为：k
'bess
=k
bess
(1+a(logsoc
bess
)2)当时，即代表蓄电池组为放电状态，则放电时的蓄电池组阻尼系数k
'bess
为：k
'bess
=k
bess
(1+b(logsoc
bess
))对s2中的超级电容器阻尼系数进行设定，定义k
sc
满足：当时，即代表超级电容器为充电状态，则充电时的超级电容器阻尼系数k
'sc
为：k
'sc
=k
sc
(1+c|logsoc
sc
|)当时，即代表超级电容器为放电状态，则放电时的超级电容器阻尼系数k
'sc
为：k
'sc
=k
sc
(1
−
d(logsoc
sc
)2)其中，a,b,c,d分别为自适应调整因子。
20.s4：结合以上步骤，超级电容器、蓄电池组各自均采用虚拟同步发电控制下的聚合转动惯量满足：
此表达式即体现了分布式能源聚合自主构网能力。
21.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。