一种分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构和控制方法与流程

本发明涉及新型电力系统运行与控制，具体涉及一种分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构和控制方法。

背景技术：

1、目前针对调相机的研究主要集中在两个方面，第一，调相机运行控制策略：将调相机的运行特性与其他无功源装置进行比较，分析调相机与之存在的异同点。基于调相机的电网无功调节上的优缺点，提出相应优化的运行控制策略，以提升调相机的无功调节性能。第二，调相机的优化设计：通过分析调相机的工作原理和运行机理，研制适用于新型电力系统的新型大容量调相机，主要是针对调相机的容量提升、维护成本、无功支撑能力等几方面，对调相机本体结构（如双轴励磁调相机）和绕组参数（主要是励磁绕组）进行优化设计，提升其并网无功支撑能力。

2、进一步，调相机相比其他无功补偿设备，具有增加系统短路比、降低新能源高压脱网风险、抑制稳态过电压等优点，但是调相机的成本较高，是制约其大规模应用的主要原因。在此方面，现有技术大多是通过电机设计进行结构和参数优化提升其无功调节能力，以提高其运行经济性，但是如何降低调相机本身的成本涉及的较少。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种分布式调相机与电化学储能并网控制系统和方法，以解决现有技术中通过降低调相机本身的成本提升其无功调节能力的研究较少的技术问题。

2、本发明提出的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供一种分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构，该分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构包括：分布式调相机、电化学储能系统、直流母线电容、电化学储能并网变流器、滤波电感、第一升压变压器、第二升压变压器和电网，所述直流母线电容设置在所述电化学储能系统与所述电化学储能并网变流器中间；所述滤波电感的一端与所述电化学储能并网变流器连接，另一端与所述第二升压变压器的一端连接，所述第二升压变压器的另一端与所述电网连接；所述第一升压变压器的一端与所述分布式调相机的励磁绕组连接，另一端与所述电网连接；所述分布式调相机的所述励磁绕组的引出线正极接头与所述直流母线电容的正极端子连接，所述分布式调相机的所述励磁绕组的引出线负极接头与所述直流母线电容的负极端子连接。

4、第二方面，本发明实施例提供一种分布式调相机与电化学储能并网控制方法，用于分布式调相机与电化学储能并网控制结构，所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构与如本发明实施例第一方面所述的所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构连接；该分布式调相机与电化学储能并网控制方法包括：获取预设功率参考值、所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构输出的第一电流集和第一电压集；基于所述预设功率参考值、所述第一电流集和所述第一电压集，确定所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的无功控制电压集；基于所述无功控制电压集，经过派克变换处理方法和脉冲宽度调制方法，确定目标控制信号；将所述目标控制信号输入所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构中电化学储能并网变流器，使得所述电化学储能并网变流器基于所述目标控制信号完成对所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构中所述分布式调相机的励磁控制操作。

5、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一电流集包括所述电化学储能系统的第一输出电流值、所述电化学储能并网变流器的第二输出电流值、所述电网的第三输出电流值；所述第一电压集包括所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构中直流母线电容的第一输出电压值和第一输出电压参考值、所述电化学储能并网变流器的第二输出电压值、所述电网的第三输出电压值和所述分布式调相机的第二输出电压参考值。

6、结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构包括锁相环；基于所述预设功率参考值、所述第一电流集和所述第一电压集，确定所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的无功控制电压集之前，所述方法还包括：将所述第二输出电压值和所述第二输出电流值分别输入所述锁相环，经过所述派克变换处理方法，得到第一输出电压分量值和第一输出电流分量值。

7、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构还包括功率计算模块、电压有效值计算模块和控制模块；基于所述预设功率参考值、所述第一电流集和所述第一电压集，确定所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的无功控制电压集，包括：将所述第三输出电压值和所述第三输出电流值输入所述功率计算模块，得到目标功率值；将所述第三输出电压值输入所述电压有效值计算模块，得到目标电压有效值；基于所述预设功率参考值、所述目标功率值、所述目标电压有效值、所述第一电流集和所述第一电压集，经过所述控制模块控制，得到所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的所述无功控制电压集。

8、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，所述控制模块包括第一比例计算模块、第二比例计算模块、积分计算模块和至少一个比例积分调节模块和至少一个运算模块；基于所述预设功率参考值、所述目标功率值、所述目标电压有效值、所述第一电流集和所述第一电压集，经过所述控制模块控制，得到所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的所述无功控制电压集，包括：基于所述第一电压集中所述第二输出电压参考值、所述目标电压有效值、所述预设功率参考值和所述目标功率值，经过所述第一比例计算模块、所述第二比例计算模块、所述积分计算模块和至少一个所述运算模块处理，得到第一处理结果；基于所述第一电压集中所述第一输出电压参考值、所述第一输出电压值和所述第一输出电流值，以及所述第一输出电压分量值、所述第一输出电流分量值和所述第一处理结果，经过至少一个所述比例积分调节模块和至少一个运算模块，得到所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的所述无功控制电压集。

9、结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，基于所述无功控制电压集，经过派克变换处理方法和脉冲宽度调制方法，确定目标控制信号，包括：基于所述无功控制电压集，经过派克变换处理方法，得到目标无功控制电压；基于所述目标无功控制电压，经过所述脉冲宽度调制方法，确定所述目标控制信号。

10、第三方面，本发明实施例提供一种分布式调相机与电化学储能并网控制装置，用于分布式调相机与电化学储能并网控制结构，所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构与如本发明实施例第一方面所述的所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构连接；该分布式调相机与电化学储能并网控制装置包括：获取模块，用于获取预设功率参考值、所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构输出的第一电流集和第一电压集；确定模块，用于基于所述预设功率参考值、所述第一电流集和所述第一电压集，确定所述分布式调相机与电化学储能并网控制结构的无功控制电压集；处理模块，用于基于所述无功控制电压集，经过派克变换处理方法和脉冲宽度调制方法，确定目标控制信号；输入与控制模块，用于将所述目标控制信号输入所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构中电化学储能并网变流器，使得所述电化学储能并网变流器基于所述目标控制信号完成对所述分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构中所述分布式调相机的励磁控制操作。

11、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的分布式调相机与电化学储能并网控制方法。

12、第五方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器通过执行所述计算机程序，从而执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的分布式调相机与电化学储能并网控制方法。

13、本发明提供的技术方案，具有如下效果：

14、本发明实施例提供的分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构，将电化学储能并网变流器作为调相机的励磁控制器，降低了调相机的成本，提高了调相机励磁供电的可靠性和无功控制的灵活性，利用调相机的无功调节能力和无延时的惯性响应，与电化学储能配合可实现更好的有功无功控制，并对电网频率提供有力支撑。

15、本发明实施例提供的分布式调相机与电化学储能并网控制方法，利用与本发明实施例所述的分布式调相机与电化学储能并网拓扑结构连接的分布式调相机与电化学储能并网控制结构进行控制，实现了对分布式调相机与电化学储能系统并入电网的有功和无功的双重控制。