[發(fā)明專利]一種最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量匹配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710587833.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107394814B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮金武;陶亮;孫建軍;查曉明;程軍照;王文璽
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 彭艷君

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，具體涉及一種最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量匹配方法，包括以下步驟，步驟1、確定儲能裝置最大功率工作點的限制規(guī)則；步驟2、根據(jù)臨界阻尼模型得到儲能容量及其最大功率工作點；步驟3、計算最優(yōu)儲能容量及最優(yōu)儲能配置下的轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)。該方法克服了目前多數(shù)虛擬發(fā)電機(jī)技術(shù)中轉(zhuǎn)動慣量的配置都是基于直流側(cè)為恒壓源的情況，沒有考慮實際系統(tǒng)中儲能容量與轉(zhuǎn)動慣量的對應(yīng)關(guān)系，不具有實際參考性的缺陷。不僅充分考慮儲能容量與轉(zhuǎn)動慣量的對應(yīng)關(guān)系，還對儲能容量的配置問題做了優(yōu)化，并且考慮了分布式電源發(fā)電容量、逆變器容量和儲能容量三者間的制約關(guān)系。具有較好的發(fā)展?jié)摿屯茝V空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量匹配方法。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)能源日益枯竭，當(dāng)今社會對于可再生清潔能源的利用需求越來越強烈。然而，大量的分布式電源接入電網(wǎng)，極大減少了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量，導(dǎo)致電網(wǎng)的穩(wěn)定性變差。為了改善和解決分布式電源所帶來的不利問題，通過虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)讓逆變器模擬或者部分模擬出傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的外特性，使逆變器也能具有慣性和阻尼。

目前多數(shù)虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的研究中，對于參數(shù)的配置方案都是基于直流側(cè)為恒壓源的情況，這種方式過于理想化；尤其是對于轉(zhuǎn)動慣量的配置方法，很少有結(jié)合實際情況，考慮儲能容量與轉(zhuǎn)動慣量的對應(yīng)關(guān)系，更不用說做出適當(dāng)?shù)膬?yōu)化設(shè)計；對于逆變器容量、分布式電源容量和儲能容量三者間的制約關(guān)系，更是幾乎沒有文章涉及到。

現(xiàn)有多數(shù)虛擬發(fā)電機(jī)技術(shù)中轉(zhuǎn)動慣量的配置都是基于直流側(cè)為恒壓源的情況，沒有考慮實際系統(tǒng)中儲能容量與轉(zhuǎn)動慣量的對應(yīng)關(guān)系，不具有實際參考性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過建立逆變器容量、分布式電源容量和儲能容量三者間的制約關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)膬δ苋萘?；根?jù)臨界阻尼狀態(tài)模型得到儲能容量與轉(zhuǎn)動慣量間的對應(yīng)關(guān)系，提出一種最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量計算方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量匹配方法，包括以下步驟，

步驟1、確定儲能裝置最大功率工作點的限制規(guī)則；

步驟2、根據(jù)臨界阻尼模型得到儲能容量及其最大功率工作點；

步驟3、計算最優(yōu)儲能容量及最優(yōu)儲能配置下的轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)。

在上述的最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量匹配方法中，步驟1的實現(xiàn)包括：

步驟1.1根據(jù)分布式電源發(fā)電容量確定逆變器容量；設(shè)發(fā)電容量為根據(jù)工程標(biāo)準(zhǔn)選擇對應(yīng)容量等級的逆變器容量為

步驟1.2確定儲能裝置的功率工作點的范圍：

(1)式中，m為分布式電源輸出功率因數(shù)，n為逆變器輸出功率因數(shù)，k為裕度系數(shù)，取值0.9～0.95；

步驟1.3得到系統(tǒng)允許儲能裝置的最大功率工作點

在上述的最優(yōu)儲能配置下的虛擬慣量匹配方法中，步驟2的實現(xiàn)包括：

步驟2.1對虛擬同步發(fā)電機(jī)的二階普適性模型進(jìn)行小信號分析，得到：

(3)式中，H＝Jω_N²/S_N，D＝D_pω_N²/S_N，J為轉(zhuǎn)動慣量，D_p為阻尼系數(shù)，S_N為虛擬同步發(fā)電機(jī)額定容量，ω_N為額定角頻率，為虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出電磁功率小擾動的標(biāo)幺值，為轉(zhuǎn)子角頻率小擾動的標(biāo)幺值，為電網(wǎng)角頻率小擾動的標(biāo)幺值，為虛擬功角小擾動的標(biāo)幺值；