[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于電池儲(chǔ)能電源的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910088029.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109524974B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李欣然;崔曦文;黃際元;楊俊;黃治國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/24
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/24;H02J3/32
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電池儲(chǔ)能電源的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法及其系統(tǒng)，該方法首先實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率，并基于電網(wǎng)頻率的額定值實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)頻率偏差絕對(duì)值，若電網(wǎng)頻率偏差絕對(duì)值大于或等于預(yù)設(shè)的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定閾值，則基于電網(wǎng)頻率偏差變化率來(lái)確定儲(chǔ)能電源的出力模型；最后當(dāng)電網(wǎng)頻率偏差絕對(duì)值穩(wěn)定在穩(wěn)態(tài)頻率偏差值時(shí)調(diào)頻結(jié)束。本發(fā)明將依據(jù)擾動(dòng)類(lèi)型設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能電源的出力模型，改進(jìn)了一次調(diào)頻的效果，減小儲(chǔ)能電源的容量配置，延長(zhǎng)儲(chǔ)能電源的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電池儲(chǔ)能電源的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在電網(wǎng)一次調(diào)頻中，各機(jī)組通過(guò)根據(jù)自身的頻率靜態(tài)特性改變其出力，實(shí)現(xiàn)頻率有差調(diào)節(jié)，一般用于調(diào)整秒級(jí)的負(fù)荷波動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，存儲(chǔ)在系統(tǒng)負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)能量會(huì)發(fā)生變化來(lái)阻止系統(tǒng)頻率的變化，此外，系統(tǒng)中所有的發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速也會(huì)發(fā)生變化，發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動(dòng)作，調(diào)整原動(dòng)機(jī)的功率，為改善原動(dòng)機(jī)功率和負(fù)荷功率不平衡的狀況。但是，發(fā)電機(jī)只有具有足夠的旋轉(zhuǎn)備用容量時(shí)，才具有參與一次調(diào)頻的能力，當(dāng)頻率偏差超過(guò)機(jī)組預(yù)先設(shè)定的死區(qū)時(shí)，具有一次調(diào)頻能力的機(jī)組才可以參與電網(wǎng)一次調(diào)頻并投入到一次調(diào)頻的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率有差調(diào)節(jié)。

其中，由于電池儲(chǔ)能電源能夠不受限制實(shí)現(xiàn)上調(diào)和下調(diào)的交替，具有高效性以及電池儲(chǔ)能電源的輸出變化可以快速精確地跟蹤負(fù)荷的變化，響應(yīng)功率儲(chǔ)備裕度小，因此電池儲(chǔ)能電源作為一種新穎而優(yōu)質(zhì)的可移動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備，以其秒級(jí)的充放電能力、上萬(wàn)次的循環(huán)壽命、寬泛的溫度適應(yīng)能力以及環(huán)境友好特性，受到了廣泛的關(guān)注。但是儲(chǔ)能電源參與調(diào)頻，控制策略是難點(diǎn)。儲(chǔ)能電源參與電網(wǎng)一次調(diào)頻時(shí)現(xiàn)有控制模式包括虛擬慣性和虛擬下垂兩種，現(xiàn)有的一次調(diào)頻過(guò)程中控制策略一般為單一的調(diào)頻模式，少有考慮這兩種調(diào)頻模型的特點(diǎn)及其在不同調(diào)頻階段的優(yōu)勢(shì)不同，因此單一的調(diào)頻模式難以滿(mǎn)足實(shí)際需求，調(diào)頻效果有待進(jìn)一步提高；CN201711074813.5中揭示了“一種電池儲(chǔ)能電源參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的控制方法”一種同一時(shí)刻綜合該兩種調(diào)頻模式的方法，但此方法主要存在二個(gè)問(wèn)題，由于慣性響應(yīng)階段頻率偏差是持續(xù)增大的，所以實(shí)質(zhì)上在慣性響應(yīng)階段是無(wú)法準(zhǔn)確獲取到最大頻率偏差值，該方案中設(shè)計(jì)的電網(wǎng)所能承受的最大頻率偏差的經(jīng)驗(yàn)值，但其與實(shí)際的最大頻率偏差值是存在誤差的，而這誤差將導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)最佳的調(diào)頻效果；二是由于電網(wǎng)的擾動(dòng)類(lèi)型不同所引起的頻率偏差的特點(diǎn)也不同，譬如，若擾動(dòng)均是波動(dòng)不大的連續(xù)擾動(dòng)時(shí)，此擾動(dòng)的調(diào)頻過(guò)程中的慣性響應(yīng)階段和下垂響應(yīng)階段的持續(xù)時(shí)間很短，其兩個(gè)階段并沒(méi)有太過(guò)明顯的界限或者兩階段變化很快，實(shí)際上難以按照此方法的調(diào)頻方式來(lái)精確控制，同時(shí)也未考慮到儲(chǔ)能電源的使用壽命問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于電池儲(chǔ)能電源的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法及其系統(tǒng)，通過(guò)針對(duì)不同類(lèi)型的負(fù)荷擾動(dòng)提出了兩種儲(chǔ)能電源的出力模型，改進(jìn)了一次調(diào)頻的效果，減小儲(chǔ)能電源的容量配置，延長(zhǎng)儲(chǔ)能電源的使用壽命。其中，本文將電池儲(chǔ)能電源簡(jiǎn)稱(chēng)為儲(chǔ)能電源。

一種基于電池儲(chǔ)能電源的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法，包括如下步驟：

S1：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率，并實(shí)時(shí)計(jì)算相較于電網(wǎng)頻率額定值的電網(wǎng)頻率偏差絕對(duì)值，并判斷電網(wǎng)頻率偏差絕對(duì)值是否大于或等于預(yù)設(shè)的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定閾值；

其中，若大于或等于預(yù)設(shè)的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定閾值，則進(jìn)行調(diào)頻處理，執(zhí)行步驟S2；否則，重復(fù)步驟S1；

從第一次監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)頻率偏差絕對(duì)值大于或等于電網(wǎng)頻率穩(wěn)定閾值直至監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)頻率偏差等于穩(wěn)態(tài)頻率偏差值的時(shí)間為一次調(diào)頻周期；

S2：計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電網(wǎng)頻率偏差變化率，并基于電網(wǎng)頻率偏差以及所述電網(wǎng)頻率偏差變化率與預(yù)設(shè)擾動(dòng)閾值計(jì)算儲(chǔ)能電源出力；

在所述一次調(diào)頻周期內(nèi)基于實(shí)時(shí)計(jì)算的電網(wǎng)頻率偏差以及頻率偏差變化率實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能電源出力，當(dāng)前時(shí)刻電網(wǎng)頻率偏差值大于0時(shí)，所述儲(chǔ)能電源充電，小于0時(shí)，所述儲(chǔ)能電源放電；