一种储能电站主动参与电力系统一次调频的控制方法

1.本发明属于电力系统领域，涉及储能电站控制策略技术领域，具体涉及一种储能电站主动参与电力系统一次调频的控制方法。


背景技术：

2.随着环境污染问题日益严重，全球化学能源日益短缺，新能源机组成为了电力系统中不可或缺的中坚力量，越来越多的传统机组随着新能源机组的投入而退出电力系统。在传统电力系统中，当负荷发生波动导致有功功率供需不平衡时，传统机组可以通过降低转子旋转速度，在短时间内为系统提供大量惯量资源支撑，因此，传统机组占主导地位的传统电力系统具有较高的惯量水平。而新能源机组往往因转子转速与电网频率完全解耦等原因无法参与电网惯性响应。因此，随着新能源上网率的不断增加，电力系统的惯量水平呈现出不断下降的特点。随着电力系统惯量水平的下降，在遭受同等水平扰动时，系统将无法在短时间内维持系统电量平衡，最终导致系统失去稳定，逐步崩溃。储能作为一种具备快速响应和参数可调节特性的优质调频资源，在低惯量水平的电力系统中可通过短时间内注入大量有功功率向电网提供频率支撑，通过变流器控制方法，可使得储能具备惯量支撑和频率调整的能力。现有的储能电站多是基于调峰的能量型功能设计，考虑的都是长时连续运行能力，没有充分发挥储能电站的灵活性。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种储能电站主动参与电力系统一次调频的控制方法，本发明方法能够通过检测电力系统的频率波动实时调整储能电站主动参与电力系统一次调频的控制参数，优化了储能参与电力系统一次调频的效果，充分发挥储能电站的灵活性。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种储能电站主动参与电力系统一次调频的控制方法，包括如下步骤：
6.步骤一：储能电站正常并网运行时通过充放电控制，保证储能电站的荷电状态满足运行要求，获得储能电站最大输出功率p
omax
及最大输入功率p
imax
；
7.步骤二：读取当前时刻t时储能电站的输出功率p(t)，若储能电站处于充电状态，则p(t)为负值，若储能电站处于放电状态，则p(t)为正值；计算当前时刻t时功率调整上限δpu＝p
omax-p(t)及功率调整下限δp
l
＝p(t)+p
imax
；
8.步骤三：读取电力系统当前时刻t时频率f(t)，计算电力系统当前时刻t时频率偏差值δf(t)＝f(t)-50hz，若δf(t)≤0.05hz，进入调频死区；或δf(t)≥1hz，启动频率保护，闭锁调频功能，返回步骤二，否则进入步骤四；
9.步骤四：若0.05hz《δf(t)≤0.1hz，设置一次调频控制量的斜率k＝10mw/hz，若0.1hz《δf(t)《1hz设置一次调频控制量的斜率k＝20mw/hz；
10.步骤五：计算一次调频控制量δp0(t)＝-kδf(t)，将计算结果与功率调整上限δ
pu和功率调整下限δp
l
进行比较，取确定后的一次调频控制量δp(t)＝min{δp0(t),δpu}且δp(t)＝max{δp0(t),-δp
l
}；
11.步骤六：更新储能电站有功功率参考值p
ref
＝p(t)+δp(t)，返回步骤二。
12.本发明通过将检测到的频率偏差实时反馈至储能的一次调频控制量中，使得储能电站能够主动参与电力系统一次调频，同时调频参数即一次调频控制量的斜率可以根据系统的频率波动情况动态调整，充分发挥储能电站调频的灵活性。
附图说明
13.图1是适用于本发明方法的一种储能系统拓扑图。
14.图2是本发明控制方法的流程图。
15.图3是本发明提及的储能一次调频控制量随频率偏差的动态调整过程图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
17.如图1所示，系统电网侧grid发生扰动出现频率偏差，通过实时检测频率偏差，反馈至dc/ac的控制环节，在本发明方法中，变流器环节在传统的pq解耦控制基础上增加了参与系统一次调频的附加控制环节，如图2所示，通过下述步骤来确定有功功率参考值，使得储能电站按照本发明方法给出的跟随频率偏差变化而动态调整的有功出力参考值而动态提供有功支撑，参与电力系统的一次调频。
18.步骤一：储能电站正常并网运行时通过充放电控制，保证储能电站的荷电状态满足运行要求，获得储能电站最大输出功率p
omax
及最大输入功率p
imax
；
19.步骤二：读取当前时刻t时储能电站的输出功率p(t)，若储能电站处于充电状态，则p(t)为负值，若为放电状态，则p(t)为正值。计算当前时刻t时功率调整上限δpu＝p
omax-p(t)及功率调整下限δp
l
＝p(t)+p
imax
；
20.步骤三：读取电力系统当前时刻t时频率f(t)，计算电力系统当前时刻t时频率偏差值δf(t)＝f(t)-50hz，若δf(t)≤0.05hz，进入调频死区；或δf(t)≥1hz，启动频率保护，闭锁调频功能，返回步骤二，否则进入步骤四
21.步骤四若0.05hz《δf(t)≤0.1hz,设置一次调频控制量的斜率k＝10mw/hz，若0.1hz《δf(t)≤1hz设置一次调频控制量的斜率k＝20mw/hz；具体调节过程如图3所示，在频率偏差在
±
0.05hz区间内时，调频控制量的斜率为-10mw/hz，当频率偏差的绝对值大于0.05hz时，动态调整一次调频控制量的斜率为-20mw/hz；
22.步骤五：计算一次调频控制量δp0(t)＝-kδf(t)，将计算结果与功率调整上限δpu和功率调整下限δp
l
进行比较，取确定后的一次调频控制量δp(t)＝min{δp0(t),δpu}且δp(t)＝max{δp0(t),-δp
l
}；
23.步骤六：更新储能电站有功功率参考值p
ref
＝p(t)+δp(t)，返回步骤二。


技术特征：
1.一种储能电站主动参与电力系统一次调频的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：储能电站正常并网运行时通过充放电控制，保证储能电站的荷电状态满足运行要求，获得储能电站最大输出功率p
omax
及最大输入功率p
imax
；步骤二：读取当前时刻t时储能电站的输出功率p(t)，若储能电站处于充电状态，则p(t)为负值，若储能电站处于放电状态，则p(t)为正值；计算当前时刻t时功率调整上限δp
u
＝p
omax-p(t)及功率调整下限δp
l
＝p(t)+p
imax
；步骤三：读取电力系统当前时刻t时频率f(t)，计算电力系统当前时刻t时频率偏差值δf(t)＝f(t)-50hz，若δf(t)≤0.05hz，进入调频死区；或δf(t)≥1hz，启动频率保护，闭锁调频功能，返回步骤二，否则进入步骤四；步骤四：若0.05hz<δf(t)≤0.1hz，设置一次调频控制量的斜率k＝10mw/hz，若0.1hz<δf(t)<1hz设置一次调频控制量的斜率k＝20mw/hz；步骤五：计算一次调频控制量δp0(t)＝-kδf(t)，将计算结果与功率调整上限δp
u
和功率调整下限δp
l
进行比较，取确定后的一次调频控制量δp(t)＝min{δp0(t),δp
u
}且δp(t)＝max{δp0(t),-δp
l
}；步骤六：更新储能电站有功功率参考值p
ref
＝p(t)+δp(t)，返回步骤二。

技术总结
本发明公开了一种储能电站主动参与电力系统一次调频的控制方法，获得储能电站并网点的频率f(t)，计算系统频率偏差值Δf(t)；根据Δf(t)判断是否进入调频死区或者是否启动频率保护。当进入调频死去或频率保护时，重新计算频率偏差，否则进入一次调频阶段。一次调频阶段，通过Δf(t)大小配置不同的一次调频控制量的斜率k，使一次调频控制量在不同频率偏差下呈现不同特性，最后将一次调频控制量反馈到储能电站有功功率参考值，实现储能电站的一次调频。本发明方法在考虑调频死区和频率保护的基础上，通过检测系统的频率偏差大小来配置不同的调频控制量的斜率，使得储能电站在参与一次调频时能够根据频率变化的状态动态调整出力，保证储能电站能够有效参与到系统的一次调频中。频中。频中。


技术研发人员：陆晓艳 彭正伟 任大江 王诚良 马培华 高保皓 郑如强 李如一 郝治国 白一哲 杨松浩 满在领
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/3/31