[發(fā)明專利]一種面向電網(wǎng)AGC調(diào)頻的儲能系統(tǒng)控制策略

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710336243.6
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN107069789B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍徽;范興凱;穆鋼;嚴(yán)干貴;邢志同
• 申請（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/06;H02J3/24
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種面向電網(wǎng)AGC調(diào)頻的儲能系統(tǒng)控制策略，其特征是，它包括以下步驟：

1)電池儲能參與AGC調(diào)頻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

控制區(qū)內(nèi)的機(jī)組分為AGC機(jī)組和非AGC機(jī)組，AGC機(jī)組接受調(diào)度中心的實(shí)時AGC信號，自動調(diào)整機(jī)組的發(fā)電出力，而非AGC機(jī)組則按調(diào)度中心的日發(fā)電計(jì)劃調(diào)整發(fā)電出力；

電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)計(jì)、聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃和機(jī)組的可用出力安排電網(wǎng)中所有機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃，并下達(dá)到各電廠；

經(jīng)濟(jì)調(diào)度(ED)根據(jù)超短期的負(fù)荷預(yù)計(jì)及發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況，按照成本最小的原則計(jì)算出各個調(diào)頻資源的基點(diǎn)功率和AGC分配因子，傳送給負(fù)荷頻率控制；

負(fù)荷頻率控制根據(jù)電網(wǎng)的頻率、聯(lián)絡(luò)線潮流及系統(tǒng)電鐘時差，計(jì)算得到控制區(qū)的區(qū)域控制偏差(Area Control Error，ACE)，再經(jīng)濾波得到平滑的區(qū)域控制偏差(SACE)，最后根據(jù)調(diào)頻資源的運(yùn)行特性及AGC分配因子計(jì)算出各個機(jī)組的AGC調(diào)節(jié)功率值，其中聯(lián)絡(luò)線功率頻率偏差控制(Tie-line Bias Frequency Control，TBC)模式下的ACE計(jì)算公式為(1)式：

ACE＝[∑P_ti-(∑I_0j-ΔI_0j)]-10B[f-(f₀+Δf_t)] (1)

式中，P_ti為控制區(qū)聯(lián)絡(luò)線j上的實(shí)際功率量測值，I_0j為控制區(qū)聯(lián)絡(luò)線j上的交易計(jì)劃功率，B為控制區(qū)的頻率響應(yīng)系數(shù)，f為系統(tǒng)頻率實(shí)際值，f₀為系統(tǒng)頻率額定值，ΔI_0j為控制區(qū)償還無意交換電量而設(shè)置的交換功率偏移，Δf_t為校正時差設(shè)置的系統(tǒng)頻率偏移；

采用儲能系統(tǒng)優(yōu)先的AGC分配策略，即結(jié)合儲能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，將AGC調(diào)節(jié)功率優(yōu)先分配給儲能系統(tǒng)，能夠充分發(fā)揮儲能系統(tǒng)優(yōu)異的調(diào)頻性能，極大改善電網(wǎng)的頻率特性；

2)SOC分層控制策略

構(gòu)建SOC分層控制策略，對儲能系統(tǒng)充放電功率進(jìn)行實(shí)時修正，確保儲能系統(tǒng)具有良好工作性能；儲能系統(tǒng)在充放電過程中會導(dǎo)致儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)發(fā)生變化，其中荷電狀態(tài)的計(jì)算公式為(2)式：

SOC(t)=SOC(t-Δt)+∫t-ΔttPBErated---(2)]]>

式中，SOC(t)為儲能系統(tǒng)在t時刻的荷電狀態(tài)，Δt為采樣時間間隔，P_B為儲能系統(tǒng)調(diào)頻動作的功率值，E_rated為電池儲能系統(tǒng)的額定容量；

電池的過充過放會影響儲能系統(tǒng)運(yùn)行的安全，為保證儲能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)將調(diào)節(jié)過程分為正常調(diào)節(jié)區(qū)、預(yù)警區(qū)和歸位區(qū)；歸位區(qū)的設(shè)置可以提高儲能調(diào)頻資源的可用率，充分發(fā)揮儲能的調(diào)頻性能。設(shè)置儲能系統(tǒng)的上限和下限預(yù)警值分別為SOC_alert，儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的最大最小值分別為和SOC_min；

當(dāng)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)屬于正常區(qū)時，電池儲能系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)頻指令時根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)頻功率需求程度支撐電網(wǎng)頻率調(diào)整；當(dāng)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)在預(yù)警區(qū)時，在該區(qū)域引入預(yù)警系數(shù)k_alert(0<k_alert<1),減緩儲能系統(tǒng)的充放電功率；當(dāng)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)入歸位區(qū)時，為保護(hù)儲能系統(tǒng)的安全運(yùn)行，計(jì)及區(qū)域火電機(jī)組的爬坡率，考慮影響電網(wǎng)有功缺額的繼續(xù)增大，只在系統(tǒng)頻率偏差在合理范圍內(nèi)時對儲能系統(tǒng)進(jìn)行充放電歸位動作；

當(dāng)區(qū)域控制誤差為正值時，即儲能參與調(diào)頻參考功率需求為負(fù)值，需要對儲能系統(tǒng)充電(P_request>0)，儲能系統(tǒng)調(diào)頻控制策略中的充電功率為(3)式：

當(dāng)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差為正值，即調(diào)頻參考功率需求值為正值時，需要對儲能系統(tǒng)放電(P_request<0)，儲能系統(tǒng)的調(diào)頻控制策略中的放電功率為(4)式：

其中P_{B_D_max}、P_{B_C_max}分別為儲能系統(tǒng)放電和充電的額定功率；P_request為儲能調(diào)頻需求；λ_G為火電機(jī)組的爬坡速率；Δf為區(qū)域頻率偏差；f_c為調(diào)頻死區(qū)，一般取0.02Hz；k_alert為預(yù)警系數(shù)；

為了保證電池儲能系統(tǒng)的安全，預(yù)警系數(shù)的取值范圍應(yīng)滿足(5)式約束：

kalertPB_D_max×Δt≤(SOC‾min-SOC‾return)×EratedkalertPB_C_max×Δt≤(SOC‾max-SOC‾return)×Erated---(5)]]>

其中，Δt為采樣時間，E_rated為儲能系統(tǒng)的額定容量。