一种光储微电网虚拟惯量的评估方法及装置与流程

本发明涉及新能源发电控制，尤其涉及一种光储微电网虚拟惯量的评估方法及装置。

背景技术：

1、随着光伏政策推进以及光伏发电成本进一步下降，未来大量光伏发电将以分布式的方式接入用户需求侧。光储微电网由分布式光伏、储能装置、本地负荷组成，可作为实现大规模分布式光伏利用的重要途径，并为不同的用户提供多样化及个性化的供电需求。

2、现有光储微电网规划设计一般只考虑稳态运行特性，保证光伏发电的经济性。目前微电网中的变流器稳态频率调节主要考虑有功-频率下垂控制，以模拟一次调频，未考虑光储微电网支撑暂态频率的虚拟惯量需以及光储微电网运行时的时序特性的虚拟惯量需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光储微电网虚拟惯量的评估方法及装置，以解决现有光储微电网规划设计未考虑光储微电网支撑暂态频率的虚拟惯量需以及光储微电网运行时的时序特性的虚拟惯量需求的问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种光储微电网虚拟惯量的评估方法，包括：

3、获取所述光储微电网在设定时间内的运行数据，并将所述运行数据按照预设间隔进行划分为多个运行时刻；

4、根据所述运行数据依次计算所述光储微电网在每个运行时刻的功率不平衡量；

5、根据每个运行时刻的所述功率不平衡量计算所述光储微电网在每个运行时刻的虚拟惯量需求；

6、选取所述光储微电网在所述设定时间内所有运行时刻的虚拟惯量需求中的最大值作为所述光储微电网的虚拟惯量。

7、可选地，在获取光储微电网在设定时间内的运行数据，并将运行数据按照预设间隔进行划分为多个运行时刻之前，还包括：

8、选取所述光储微电网的多个运行场景，针对所述多个运行场景分别执行计算所述光储微电网的虚拟惯量的步骤，以得到所述多个运行场景下的虚拟惯量。

9、可选地，所述运行场景包括：晴天、雨雪、阴天和多云中的至少一种。

10、可选地，所述运行数据包括：光伏出力曲线数据及负荷特性曲线数据；所述光储微电网当前时刻的功率不平衡量的计算方法包括：

11、δpn＝(ppv,n+1-ppv,n)-(pl,n+1-pl,n)

12、其中，δpn为n时刻功率不平衡量，ppv,n+1、ppv,n分别为n+1时刻与n时刻光伏出力，pl,n+1、pl,n分别为n+1时刻与n时刻负荷功率。

13、可选地，根据每个运行时刻的所述功率不平衡量计算所述光储微电网在每个运行时刻的虚拟惯量需求，包括：

14、根据储能虚拟惯量支撑以及一次调频效应，建立所述光储微电网的系统频率响应模型；

15、若功率波动发生，一次调频尚未起作用，则根据所述功率不平衡量计算考虑频率变化率极限的第一虚拟惯量最小值；

16、若功率波动经过惯量响应，则根据所述系统频率响应模型计算考虑频率偏差极限的第二虚拟惯量最小值；

17、根据所述第一虚拟惯量最小值和所述第二虚拟惯量最小值计算所述光储微电网的虚拟惯量需求。

18、可选地，所述光储微电网的系统频率响应模型采用公式表示为：

19、

20、其中，hn为n时刻微电网整体惯量，包括同步机惯量和储能虚拟惯量，最小值，f(t)为频率响应函数，f0为额定频率，δf(t)＝f(t)-f0，d为同步机阻尼系数，δpg(t)同步机一次调频功率，dch为储能模拟一次调频的下垂系数。

21、可选地，所述考虑频率变化率极限的第一虚拟惯量最小值的公式表示为：

22、

23、其中，h1,n为n时刻考虑频率变化率极限的微电网惯量最小值，rocofmax为频率变化率最大值。

24、可选地，所述考虑频率偏差极限的第二虚拟惯量最小值的公式表示为：

25、对所述光储微电网的系统频率响应模型进行积分，得到所述光储微电网的一次调频开始动作时间

26、设一次调频终止时间为te，发电机与储能一次调频速率为k，一次调频终止后功率波动偏差减小为0，得到所述光储微电网的一次调频终止时间

27、设一次调频终止时频率为fe，并对所述光储微电网的系统频率响应模型进行积分；

28、

29、若频率偏差极限fe-f0≤fδ，结合所述光储微电网的一次调频开始动作时间、一次调频终止时间以及一次调频终止时频率，得到所述光储微电网的惯量最小值；

30、

31、其中，h2,n为光储微电网的惯量最小值，fδ为频率偏差极限。

32、可选地，根据所述第一虚拟惯量最小值和所述第二虚拟惯量最小值计算所述光储微电网的虚拟惯量需求的公式为：

33、

34、其中，hg,n为n时刻微电网内常规发电机组惯量。

35、根据本发明的另一方面，提供了一种光储微电网虚拟惯量评估装置，其特征在于，应用于所述光储微电网中，所述光储微电网虚拟惯量的评估装置包括：

36、数据采集单元，用于获取所述光储微电网在设定时间内的运行数据，并将所述运行数据按照预设间隔进行划分为多个运行时刻；

37、第一计算单元，用于根据所述运行数据依次计算所述光储微电网在每个运行时刻的功率不平衡量；

38、第二计算单元，用于根据每个运行时刻的所述功率不平衡量计算所述光储微电网在每个运行时刻的虚拟惯量需求；

39、虚拟惯量选择单元，用于选取所述光储微电网在所述设定时间内所有运行时刻的虚拟惯量需求中的最大值作为所述光储微电网的虚拟惯量。

40、本发明实施例将光储微电网的预设时间按照预设间隔划分为多个运行时刻，依据光储微电网的运行数据对每个运行时刻的功率不平衡量进行计算，依据所计算的每个运行时刻的功率不平衡量计算每个运行时刻的虚拟惯量，并据此提出了一种光储微电网虚拟惯量的评估方法。本实施例提供的光储微电网虚拟惯量评估方法能够支撑暂态频率的虚拟惯量需求并考虑了光储微电网运行时的时序特性，为光储微电网变流器惯量参数设置提供参考，进而保持光储微电网频率稳定。

41、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，获取光储微电网在设定时间内的运行数据，并将运行数据按照预设间隔进行划分为多个运行时刻之前，还包括：

3.根据权利要求2所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，所述运行场景包括：晴天、雨雪、阴天和多云中的至少一种。

4.根据权利要求1所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，所述运行数据包括：光伏出力曲线数据及负荷特性曲线数据；所述光储微电网当前时刻的功率不平衡量的计算方法包括：

5.根据权利要求1所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，根据每个运行时刻的所述功率不平衡量计算所述光储微电网在每个运行时刻的虚拟惯量需求，包括：

6.根据权利要求5所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，所述光储微电网的系统频率响应模型采用公式表示为：

7.根据权利要求5所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，所述考虑频率变化率极限的第一虚拟惯量最小值的公式表示为：

8.根据权利要求5所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，所述考虑频率偏差极限的第二虚拟惯量最小值的公式表示为：

9.根据权利要求5所述光储微电网虚拟惯量的评估方法，其特征在于，根据所述第一虚拟惯量最小值和所述第二虚拟惯量最小值计算所述光储微电网的虚拟惯量需求的公式为：

10.一种光储微电网虚拟惯量评估装置，其特征在于，应用于所述光储微电网中，所述光储微电网虚拟惯量的评估装置包括：

技术总结
本发明公开了一种光储微电网虚拟惯量的评估方法及装置。该光储微电网虚拟惯量的评估方法包括：获取所述光储微电网在设定时间内的运行数据，并将所述运行数据按照预设间隔进行划分为多个运行时刻；根据所述运行数据依次计算所述光储微电网在每个运行时刻的功率不平衡量；根据每个运行时刻的所述功率不平衡量计算所述光储微电网在每个运行时刻的虚拟惯量需求；选取所述光储微电网在所述设定时间内所有运行时刻的虚拟惯量需求中的最大值作为所述光储微电网的虚拟惯量。本实施例提供的光储微电网虚拟惯量评估方法能够支撑暂态频率的虚拟惯量需求并考虑了光储微电网运行时的时序特性，为变流器惯量参数设置提供参考，保持光储微电网频率稳定。

技术研发人员：杨帆,贾恒杰,甘晓国,何伟斌,罗向东,彭子平,丁泽俊,钟红
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13