[發明專利]一種適用于雙向儲能設備的雙象限頻率特性分析方法

在審

• 申請號: 201810749305.0
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN108808699A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 顏湘武;張雪原
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

針對當前電力系統對頻率調節分析方法的雙向性、普適性和多元性需求，提出適用于雙向儲能設備的雙象限頻率特性(DQFC)分析方法。DQFC分析方法構建了統一的功率參考體系，以電動機慣例規定從電網吸收功率的方向為正，向電網發出功率的方向為負，將系統中“荷”、“源”分別呈現在第一、二象限，解決了傳統頻率特性分析法存在的參考值問題；DQFC分析方法能夠適用于復雜的多電源系統調頻機理分析(一次調頻和二次調頻)。該多電源系統可由多種控制策略下運行的雙向儲能設備、無窮大電網、實際電網和發電機組組合而成；DQFC分析方法對傳統頻率方法進行了維度拓展，改運行點為運行線以表示功率平衡狀態。能對雙模式運行的雙向儲能設備進行頻率特性定性和定量分析，解決了傳統頻率特性分析法存在的單維度問題。在新能源滲透率日益提高的趨勢下，電網中的雙向儲能設備數量將越來越多。在這種背景下，本發明所提出的方法有較為廣闊的應用空間。

技術領域

本發明屬新能源技術領域，特別涉及一種適用于雙向儲能設備的雙象限頻率特性(DQFC)分析方法。具體說是關于分布式電源，微電網、可再生能源發電，儲能等系統的新型頻率特性分析方法。

背景技術

微電網通過對微電源的靈活控制，提高供電可靠性和電能質量，避免分布式電源單獨供電對電網安全性、穩定性和電能質量等造成沖擊。

為解決能源危機和環境問題，越來越多的可再生能源、電動汽車和儲能系統需要通過電力電子變換器接入微電網。蓄電池、電動汽車、發-儲聯合系統等廣義儲能設備能夠根據電網的需求，實現能量雙向流動，本文簡稱之為雙向儲能設備。當電網電力充足時，雙向儲能設備接口處的變流器工作在整流模式，將能量儲存；而當負載用電量過大或者電網突然斷電時，變流器以逆變模式運行，將儲存的電能逆變成交流電，饋入電網或者直接給重要負載供電。有學者提出自主電力系統的概念，為智能電網接入提供統一的接口機制，使新能源和負荷能像常規電源一樣參與電網頻率調節。這對雙向儲能設備提出了更高的要求，即在發、儲兩種模式下均能自主參與電網頻率的調節。

為了有效應對上述雙向儲能設備的快速發展，使之成為更加符合未來電網需求的“模范負荷”，已有部分文獻對上述雙向儲能設備進行了研究。按照應用場景可以分為兩類：傳統儲能場景和電動汽車場景。首先，在傳統儲能場景下，雙向變流器的控制方式和模式切換方法得到了一定的研究。有學者介紹了一種適用于特殊雙向變流器的雙模式運行控制方案。也有學者用不同的控制策略實現了儲能系統的充放電功能。另外，在電動汽車的V2G場景下，諸多學者對雙向變流器的拓撲結構及對應控制策略進行了研究。雖然已有部分文獻針對雙向儲能設備進行了研究，但是在實際微電網環境下，雙向儲能設備的調頻特性和分析方法還鮮有研究。若能夠在實際微電網特性基礎上，將雙向儲能設備在不同模式(發電機模式/電動機模式)、不同控制策略下的頻率調節機理進行詳盡分析，能夠促進電動汽車、儲能等雙向儲能設備的發展，對自主電力系統的構建和未來高滲透率環境中維持電網頻率穩定都具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種適用于雙向儲能設備的雙象限頻率特性分析方法。以解決新場景下發/儲雙向儲能設備的頻率調節分析問題。