本实用新型涉及虚拟同步机领域，具体地，涉及一种基于虚拟同步机的风储协调调频装置。
背景技术：
电力系统频率是衡量电力系统电能质量的重要指标，由于风电出力具有短时功率波动性，且目前主流的变速风电机组无法及时调整风电机组和储能电站的频率，因此电力系统频率的稳定安全受到了巨大的挑战，增加了储能投资成本。
技术实现要素：
本实用新型实施例的主要目的在于提供一种基于虚拟同步机的风储协调调频装置，以及时调节电力系统频率，节约储能投资成本。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种基于虚拟同步机的风储协调调频装置，包括：
数据采集装置、参数输入装置、分别与参数输入装置和数据采集装置连接的比较器、分别与数据采集装置和比较器连接的控制器、与控制器连接的风电机组和储能电站、与风电机组连接的多个风电机组虚拟同步机和与储能电站连接的多个储能装置；
数据采集装置用于实时采集电力系统额定频率、锁相环频率、系统频率的变化率、风电机组额定功率和功率信号值；
参数输入装置用于输入预设的锁相环频率范围、中央控制器下垂控制系数、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组虚拟同步机下垂控制系数和风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数；
比较器用于将锁相环频率与锁相环频率范围作比较，并输出调频信号；
在锁相环频率不在锁相环频率范围内时，控制器用于根据调频信号、电力系统额定频率、锁相环频率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、系统频率的变化率、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数和风电机组额定功率输出风电机组调频功率至风电机组；并根据调频信号、电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率和功率信号值输出储能电站调频功率至储能电站；
风电机组用于：将风电机组调频功率平均分配给多个风电机组虚拟同步机；
储能电站用于：将储能电站调频功率平均分配给多个储能装置。
在其中一种实施例中，还包括：
分别与数据采集装置、参数输入装置、风电机组和储能电站连接的显示器，用于显示电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数、功率信号值和锁相环频率范围。
在其中一种实施例中，还包括：
分别与数据采集装置、参数输入装置、风电机组和储能电站连接的存储器，用于实时存储电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数、功率信号值和锁相环频率范围。
在其中一种实施例中，参数输入装置为键盘。
在其中一种实施例中，预设的锁相环频率范围为：大于或等于49.97Hz，小于或等于50.03Hz。
本实用新型实施例的基于虚拟同步机的风储协调调频装置包括：数据采集装置、参数输入装置、分别与参数输入装置和数据采集装置连接的比较器、分别与数据采集装置和比较器连接的控制器、与控制器连接的风电机组和储能电站，与风电机组连接的多个风电机组虚拟同步机和与储能电站连接的多个储能装置，可以及时调节电力系统频率，节约储能投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中基于虚拟同步机的风储协调调频装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
鉴于目前的主流的变速风电机组无法及时调整风电机组和储能电站的频率，电力系统频率不稳定，增加了储能投资成本，本实用新型实施例提供一种基于虚拟同步机的风储协调调频装置，可以及时调节电力系统频率，节约储能投资成本。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型实施例中基于虚拟同步机的风储协调调频装置的结构框图。如图1所示，基于虚拟同步机的风储协调调频装置包括：数据采集装置、参数输入装置、分别与参数输入装置和数据采集装置连接的比较器、分别与数据采集装置和比较器连接的控制器、与控制器连接的风电机组和储能电站、与风电机组连接的多个风电机组虚拟同步机和与储能电站连接的多个储能装置。
数据采集装置用于实时采集电力系统额定频率、锁相环频率、系统频率的变化率、风电机组额定功率和功率信号值。
参数输入装置用于输入预设的锁相环频率范围、中央控制器下垂控制系数、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组虚拟同步机下垂控制系数和风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数；其中，参数输入装置可以为键盘。
比较器用于将锁相环频率与锁相环频率范围作比较，并输出调频信号。其中，预设的锁相环频率范围为：大于或等于49.97Hz，小于或等于50.03Hz。
在锁相环频率不在锁相环频率范围内时，控制器用于：根据调频信号、电力系统额定频率、锁相环频率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、系统频率的变化率、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数和风电机组额定功率输出风电机组调频功率至风电机组；并根据调频信号、电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率和功率信号值输出储能电站调频功率至储能电站；
风电机组用于：将风电机组调频功率平均分配给多个风电机组虚拟同步机；
储能电站用于：将储能电站调频功率平均分配给多个储能装置。
一实施例中，基于虚拟同步机的风储协调调频装置还包括：分别与数据采集装置、参数输入装置、风电机组和储能电站连接的显示器，用于显示电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数、功率信号值和锁相环频率范围。数据采集装置、参数输入装置、风电机组和储能电站可以通过GPRS通信接口或蓝牙通信接口将上述数据发送给显示器。显示器可以安装于管理车间，便于工作人员实时获得风储协调调频情况。
一实施例中，基于虚拟同步机的风储协调调频装置还包括：分别与数据采集装置、参数输入装置、风电机组和储能电站连接的存储器，用于实时存储电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数、功率信号值和锁相环频率范围。
具体实施时，可以通过如下方式进行风储协调调频：
1、数据采集装置实时采集电力系统额定频率、锁相环频率、系统频率的变化率、风电机组额定功率和功率信号值。
2、参数输入装置输入预设的锁相环频率范围、中央控制器下垂控制系数、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组虚拟同步机下垂控制系数和风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数。
其中，预设的锁相环频率范围为：大于或等于49.97Hz，小于或等于50.03Hz。中央控制器下垂控制系数的最优值为20，中央控制器虚拟惯量系数的最优值为5。风电机组虚拟同步机下垂控制系数的最优值为5，风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数的最优值为12。
3、比较器将锁相环频率与锁相环频率范围作比较，并输出调频信号。
4、在锁相环频率不在锁相环频率范围内时，控制器根据调频信号、电力系统额定频率、锁相环频率、风电机组虚拟同步机下垂控制系数、系统频率的变化率、风电机组虚拟同步机虚拟惯量系数和风电机组额定功率输出风电机组调频功率至风电机组，控制器还根据调频信号、电力系统额定频率、锁相环频率、中央控制器下垂控制系数、系统频率的变化率、中央控制器虚拟惯量系数、风电机组额定功率和功率信号值输出储能电站调频功率至储能电站。
5、风电机组将风电机组调频功率平均分配给多个风电机组虚拟同步机。
6、储能电站将储能电站调频功率平均分配给多个储能装置。
其中，当锁相环频率处于锁相环频率范围内时，控制器输出功率信号值至储能电站，储能电站将功率信号值平均分配给多个储能装置。
综上，本实用新型实施例的基于虚拟同步机的风储协调调频装置包括：数据采集装置、参数输入装置、分别与参数输入装置和数据采集装置连接的比较器、分别与数据采集装置和比较器连接的控制器、与控制器连接的风电机组和储能电站，与风电机组连接的多个风电机组虚拟同步机和与储能电站连接的多个储能装置，可以及时调节电力系统频率，节约储能投资成本。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。