[發明專利]一種基于電池儲能電源的電網一次調頻控制方法及其系統

有效

• 申請號: 201910088029.2
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109524974B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 李欣然;崔曦文;黃際元;楊俊;黃治國
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發明公開了一種基于電池儲能電源的電網一次調頻控制方法及其系統，該方法首先實時監測電網頻率，并基于電網頻率的額定值實時計算電網頻率偏差絕對值，若電網頻率偏差絕對值大于或等于預設的電網頻率穩定閾值，則基于電網頻率偏差變化率來確定儲能電源的出力模型；最后當電網頻率偏差絕對值穩定在穩態頻率偏差值時調頻結束。本發明將依據擾動類型設計對應的儲能電源的出力模型，改進了一次調頻的效果，減小儲能電源的容量配置，延長儲能電源的使用壽命。

技術領域

本發明屬于電網控制領域，尤其涉及一種基于電池儲能電源的電網一次調頻控制方法及其系統。

背景技術

在電網一次調頻中，各機組通過根據自身的頻率靜態特性改變其出力，實現頻率有差調節，一般用于調整秒級的負荷波動。當電網頻率發生變化時，存儲在系統負荷的旋轉能量會發生變化來阻止系統頻率的變化，此外，系統中所有的發電機組的轉速也會發生變化，發電機組的調速器動作，調整原動機的功率，為改善原動機功率和負荷功率不平衡的狀況。但是，發電機只有具有足夠的旋轉備用容量時，才具有參與一次調頻的能力，當頻率偏差超過機組預先設定的死區時，具有一次調頻能力的機組才可以參與電網一次調頻并投入到一次調頻的狀態，實現電網頻率有差調節。

其中，由于電池儲能電源能夠不受限制實現上調和下調的交替，具有高效性以及電池儲能電源的輸出變化可以快速精確地跟蹤負荷的變化，響應功率儲備裕度小，因此電池儲能電源作為一種新穎而優質的可移動儲能設備，以其秒級的充放電能力、上萬次的循環壽命、寬泛的溫度適應能力以及環境友好特性，受到了廣泛的關注。但是儲能電源參與調頻，控制策略是難點。儲能電源參與電網一次調頻時現有控制模式包括虛擬慣性和虛擬下垂兩種，現有的一次調頻過程中控制策略一般為單一的調頻模式，少有考慮這兩種調頻模型的特點及其在不同調頻階段的優勢不同，因此單一的調頻模式難以滿足實際需求，調頻效果有待進一步提高；CN201711074813.5中揭示了“一種電池儲能電源參與電網一次調頻的控制方法”一種同一時刻綜合該兩種調頻模式的方法，但此方法主要存在二個問題，由于慣性響應階段頻率偏差是持續增大的，所以實質上在慣性響應階段是無法準確獲取到最大頻率偏差值，該方案中設計的電網所能承受的最大頻率偏差的經驗值，但其與實際的最大頻率偏差值是存在誤差的，而這誤差將導致無法實現最佳的調頻效果；二是由于電網的擾動類型不同所引起的頻率偏差的特點也不同，譬如，若擾動均是波動不大的連續擾動時，此擾動的調頻過程中的慣性響應階段和下垂響應階段的持續時間很短，其兩個階段并沒有太過明顯的界限或者兩階段變化很快，實際上難以按照此方法的調頻方式來精確控制，同時也未考慮到儲能電源的使用壽命問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于電池儲能電源的電網一次調頻控制方法及其系統，通過針對不同類型的負荷擾動提出了兩種儲能電源的出力模型，改進了一次調頻的效果，減小儲能電源的容量配置，延長儲能電源的使用壽命。其中，本文將電池儲能電源簡稱為儲能電源。

一種基于電池儲能電源的電網一次調頻控制方法，包括如下步驟：

S1：實時監測電網頻率，并實時計算相較于電網頻率額定值的電網頻率偏差絕對值，并判斷電網頻率偏差絕對值是否大于或等于預設的電網頻率穩定閾值；

其中，若大于或等于預設的電網頻率穩定閾值，則進行調頻處理，執行步驟S2；否則，重復步驟S1；

從第一次監測到電網頻率偏差絕對值大于或等于電網頻率穩定閾值直至監測到電網頻率偏差等于穩態頻率偏差值的時間為一次調頻周期；

S2：計算當前時刻電網頻率偏差變化率，并基于電網頻率偏差以及所述電網頻率偏差變化率與預設擾動閾值計算儲能電源出力；

在所述一次調頻周期內基于實時計算的電網頻率偏差以及頻率偏差變化率實時調節儲能電源出力，當前時刻電網頻率偏差值大于0時，所述儲能電源充電，小于0時，所述儲能電源放電；