[發明專利]箱式儲能變電站參與電網一次調頻的優化控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010727627.2
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111740434A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 陳偉其
• 申請（專利權）人: 湘能楚天電力裝備股份有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發明公開了一種箱式儲能變電站參與電網一次調頻的優化控制方法及系統，包括步驟：在頻率波動區時，采用虛擬慣性控制；在頻率平穩區，采用系數可變的下垂控制，并在多組PCS并聯工作時，根據SOC估計對各儲能單元組的工作狀態進行分區，根據分區將所有儲能單元組進行歸類，根據類別實現PCS的投切控制，包括：放電時，按照SOC從高到低的優先順序將儲能單元組投入工作，按照SOC從低到高的優先順序將儲能單元組切除待機；充電時，按照SOC從低到高的優先順序將儲能單元組投入工作，按照的SOC從高到低的優先順序將儲能單元組切除待機。本發明結合了儲能單元的工作狀態以及SOC值及電網需求考慮是否將其投入工作，有助于各儲能單元組間均衡實際電量。

技術領域

本發明涉及儲能變電站參與電網調頻技術領域，尤其涉及一種箱式儲能變電站參與電網一次調頻的優化控制方法及系統。

背景技術

由于石化能源供應不足及其造成的環境污染問題，可再生能源中的風能和太陽能因來源豐富及利用過程中對環境污染小而受到重視，但其存在的間歇性和波動性導致電網頻率波動加劇，甚至影響電網的安全穩定運行，為保證其供電的均衡性和連續性，儲能裝置（通常為電池組）成為電力系統重要的組成部分，圖1即為典型的儲能變電站拓撲圖。儲能電池的精確控制、快速響應特性使其在參與電網輔助服務方面受到了廣泛關注。目前已有一些具備調頻功能的儲能電池示范工程，基于電網運行全局的需求，在電網調頻中發揮儲能電池優勢是當今研究的熱點問題。

目前，關于電池儲能輔助電網一次調頻的控制方法開展了多方面研究?，F有針對集中式儲能的研究大多采用固定的單位調節功率值來模擬機組的下垂特性，從而實現儲能電池參與一次調頻，但針對負荷的長時隨機小擾動，儲能電池成本高及收益不明確是影響其規模化應用的主要原因之一，維持電池荷電狀態、提高其循環壽命已成為研究其經濟可行性的重要因素。

大多數研究對儲能變電站多電池組參與一次調頻沒有合理的解決方法，僅僅是針對一單組儲能單元進行功率控制，并且沒有結合多電池組的SOC（State of Charge，荷電狀態）（對）的精準估計。SOC 是儲能電池非常重要的變量之一，如不加以考慮會導致儲能系統的能量利用率降低，可用的儲能單元減少，系統的穩定性降低，無法實現儲能單元的最優充放電控制。

發明內容

本發明提供了一種箱式儲能變電站參與電網一次調頻的優化控制方法及系統，用以解決現有儲能變電站多電池組參與一次調頻沒有合理的解決方法的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

在頻率波動區時，采用虛擬慣性控制；

在頻率平穩區，采用系數可變的下垂控制，并在多組PCS并聯工作時，根據SOC估計對各儲能單元組的工作狀態進行分區，根據所述分區將所述箱式儲能變電站中的所有儲能單元組進行歸類，根據歸類的類別實現PCS的投切控制；所述PCS（Power Conversion System，能量轉換系統）的投切控制包括：

放電時，按照SOC從高到低的優先順序將儲能單元組的類別投入工作，按照SOC從低到高的優先順序將儲能單元組的類別切除待機；充電時，按照SOC從低到高的優先順序將儲能單元組的類別投入工作，按照SOC從高到低的優先順序將儲能單元組的類別切除待機。

優選地，在頻率波動區進行虛擬慣性控制時，還設置有控制死區，當頻率偏差率大于控制死區范圍時才啟動虛擬慣性響應；虛擬慣性控制的虛擬慣性響應計算公式為：

上式中，為 t 時刻第i組儲能單元的虛擬慣性響應值，為虛擬慣性系數，，為t 時刻的頻率偏差率，為頻率偏差率的控制死區。

優選地，頻率波動區，為當頻率偏差率大于虛擬慣性控制的控制死區時；

頻率平穩區，為當頻率偏差率小于虛擬慣性控制的控制死區時。