一种储能紧急控制最优释放策略计算方法及装置与流程

本发明涉及电力系统及其自动化的，尤其涉及一种储能紧急控制最优释放策略计算方法及装置。

背景技术：

1、近年来，新型电力系统中的高比例新能源挤占了常规电源的发电空间，从而造成电网转动惯量、调频能力的下降，暂态频率安全已经成为制约新型电力系统发展的瓶颈问题，新型电力系统中威胁电网稳定运行的低频问题不止有风电脱网和直流闭锁等带来有功阶跃扰动的故障。对于新能源占比不断提高的新型电力系统来说，在受到新能源低电压穿越等短时功率冲击后也会出现频率的快速变化，在调频措施尚未发挥作用时，系统频率便已突破防线。

2、目前相关研究中指出电网故障引起的风电机组低穿对频率的影响可能比大机组跳闸更严重，若低频触发风电转速变化率保护、电网低频防线将会造成更严重的影响。同时单一电网故障也会引起大面积新能源进入低电压穿越的风险，进而威胁电网频率安全。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明提供了一种储能紧急控制最优释放策略计算方法及装置解决电力系统因单一短路故障引起大面积新能源进入低电压穿越，对电力系统造成短时功率冲击，使暂态频率存在跌落过深的风险的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、第一方面，本发明实施例提供了一种储能紧急控制最优释放策略计算方法，包括：收集电网运行方式数据，并根据电网实际事故发生时的运行工况调整电网仿真数据，确定发生单一电网故障后的新能源低穿扰动曲线，获取新能源进入低电压穿越的目标数据；

6、基于所述目标数据，结合储能紧急控制功率以及新能源低穿过程短时冲击功率构建电力系统频率响应模型，并利用所述电力系统频率响应模型得到电力系统频率对应的时域模型；

7、通过计算所述时域模型得到储能紧急控制释放策略；所述储能紧急控制释放策略包括储能释放功率以及储能持续释放时间。

8、作为本发明所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法的一种优选方案，其中：通过计算所述时域模型得到储能紧急控制释放策略包括：

9、若系统频率在第一时刻的频率偏差不大于0，且第二时刻的频率变化率大于0时，系统频率响应曲线存在两个极小值点；

10、当储能可释放能量满足第一阈值，且两个极小值点相等时，进行储能释放功率以及储能持续释放时间的最优控制释放策略；

11、释放最优控制策略时，所述储能释放功率大于0且不大于储能额定释放功率；所述储能持续释放时间大于0且小于低电压穿越恢复时间。

12、作为本发明所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法的一种优选方案，其中：还包括：所述储能紧急控制释放策略的单目标优化函数，表示为：

13、

14、其中，ps为储能释放功率，psn为储能额定释放功率，t1为低电压穿越时间，t2为低电压穿越恢复时间，t3为储能释放持续时间，c为储能可释放的总能量，ωb1为第一极小值点的值，ωb2为第二极小值点的值，t为时间，δω(t1+t3)为(t1+t3)时刻的频率偏差。

15、作为本发明所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法的一种优选方案，其中：电力系统频率响应模型表示为：

16、

17、其中，s为拉普拉斯算子，δg(s)为系统的频率-有功传递函数，m为和转动惯量相关的转子时间常数，l为负荷的有功频率响应系数，ps为储能释放功率，p为新能源进入低电压穿越的有功功率缺额，t1为低电压穿越时间，t2为低电压穿越恢复时间，t3为储能释放持续时间。

18、作为本发明所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法的一种优选方案，其中：通过拉普拉斯反变换得到电力系统频率对应的时域模型表示为：

19、

20、作为本发明所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法的一种优选方案，其中：第一极小值点的时间表示为：

21、

22、其中，k＝l/m；

23、第一极小值点的值表示为：

24、

25、第二极小值点的时间表示为：

26、

27、第二极小值点的值表示为：

28、

29、作为本发明所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法的一种优选方案，其中：获取新能源进入低电压穿越的目标数据包括：新能源进入低电压穿越的有功功率缺额，低电压穿越时间以及低电压穿越恢复时间。

30、第二方面，本发明提供了一种储能紧急控制最优释放策略计算装置，包括，

31、故障信息确认模块，用于收集电网运行方式数据，并根据电网实际事故发生时的运行工况调整电网仿真数据，确定发生单一电网故障后的新能源低穿扰动曲线，获取新能源进入低电压穿越的目标数据；

32、模型构建模块，用于基于所述目标数据，结合储能紧急控制功率以及新能源低穿过程短时冲击功率构建电力系统频率响应模型，并利用所述电力系统频率响应模型得到电力系统频率对应的时域模型；

33、策略计算模块，用于通过计算所述时域模型得到储能紧急控制释放策略；所述储能紧急控制释放策略包括储能释放功率以及储能持续释放时间。

34、第三方面，本发明提供了一种计算设备，包括：

35、存储器和处理器；

36、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述储能紧急控制最优释放策略计算方法的步骤。

37、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述储能紧急控制最优释放策略计算方法的步骤。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明方法针对新型电力系统中因单一短路故障会引起大面积新能源进入低电压穿越，对系统造成短时功率冲击，使暂态频率跌落过深这一风险问题，提出了一种简化分析方法，推导出了叠加储能紧急控制功率和新能源低穿产生的短时冲击功率下系统频率特征的时域表达式，并根据该时域表达式得到系统频率响应曲线出现极小值点的数量、时间以及取值的计算公式，为后续制定相关策略提供依据；

39、制定了一种单目标优化函数，针对风险问题，可以在储能可释放能量确认的情况下，计算出对系统暂态频率跌落有着较好控制效果的储能紧急控制策略；为在线与离线的安全稳定计算提供可靠的计算模型，可以针对风险问题提供有效的解决方案，为大电网相应的频率紧急控制措施的制定提供支持。

技术特征：

1.一种储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，通过计算所述时域模型得到储能紧急控制释放策略包括：

3.如权利要求1或2所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，还包括：所述储能紧急控制释放策略的单目标优化函数，表示为：

4.如权利要求3所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，电力系统频率响应模型表示为：

5.如权利要求4所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，通过拉普拉斯反变换得到电力系统频率对应的时域模型表示为：

6.如权利要求2或5所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的储能紧急控制最优释放策略计算方法，其特征在于，获取新能源进入低电压穿越的目标数据包括：新能源进入低电压穿越的有功功率缺额，低电压穿越时间以及低电压穿越恢复时间。

8.一种储能紧急控制最优释放策略计算装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述储能紧急控制最优释放策略计算方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种储能紧急控制最优释放策略计算方法，包括：收集电网运行方式数据，并根据电网实际事故发生时的运行工况调整电网仿真数据，确定发生单一电网故障后的新能源低穿扰动曲线，获取新能源进入低电压穿越的目标数据；基于目标数据，结合储能紧急控制功率以及新能源低穿过程短时冲击功率构建电力系统频率响应模型，并利用电力系统频率响应模型得到电力系统频率对应的时域模型；通过计算时域模型得到储能紧急控制释放策略；储能紧急控制释放策略包括储能释放功率以及储能持续释放时间。本发明可以有效地解决在储能可释放能量已知的情况下，有效控制新能源的低电压穿越，扩展了电力系统中储能参与的紧急控制方法。

技术研发人员：李碧君,魏玖明,李兆伟,吴雪莲,贺静波,黄慧,赖业宁,何飞,李威,薛峰,刘福锁,刘华坤
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25