[發明專利]一種根據虛擬阻尼類型微網儲能配置方法

有效

• 申請號: 202011242127.6
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112398168B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 楊沛豪;柴琦;寇水潮;兀鵬越;高峰;黃修喜;姜兆福;賀婷;郭新宇;李志鵬
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/28;H02J3/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種根據虛擬阻尼類型微網儲能配置方法，該方法首先將虛擬同步機控制應用于微網儲能并網逆變器一次調頻控制中，提高微網儲能一次調頻性能。接著為了實現儲能單元最優配置，分析不同慣性常數和阻尼系數影響儲能物理約束機理，最后設計不同阻尼比下儲能單元最優能量、功率參數。本發明采用VSG控制策略在微網儲能一次調頻控制系統中，能夠為電網提供慣性和阻尼支撐，一次調頻性能良好。

技術領域

本發明涉及一種根據虛擬阻尼類型微網儲能配置方法，該方法將虛擬同步機控制應用于微網儲能并網逆變器一次調頻控制中，提高微網儲能一次調頻性能。為了實現儲能單元最優配置，分析不同慣性常數和阻尼系數影響儲能物理約束機理，設計不同阻尼比下儲能單元最優能量、功率參數。

背景技術

電網容量不斷增加，區域電網結構變的復雜，由光伏、風電等高滲透率分布式電源點組成的微網，由于其低慣性、低阻尼特性，勢必會對大電網的頻率穩定性造成影響。儲能單元作為可以靈活充放電的電源，能夠實現在微網中動態吸收、釋放能量，且因為其響應快速、控制靈活，在維持網側頻率穩定有無可替代的優勢。通常是將儲能設備接至分布式電源點的并網逆變器直流側，作為調節負荷基礎。為了實現“友好”并網，目前廣泛采用虛擬同步機(Virtual?Synchronous?Generation,VSG)控制方法，VSG控制通過模仿同步發電機特性能夠為系統提供慣性和阻尼支撐，使得并網逆變器具備調頻和調壓功能。

儲能單元配置問題也是微網儲能并網逆變器VSG一次調頻控制研究的熱點，為了使儲能并網逆變器一次調頻成本最小，需要開展儲能最優容量配置研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種根據虛擬阻尼類型微網儲能配置方法，該方法首先將虛擬同步機控制應用于微網儲能并網逆變器一次調頻控制中，提高微網儲能一次調頻性能。接著為了實現儲能單元最優配置，分析不同慣性常數和阻尼系數影響儲能物理約束機理，最后設計不同阻尼比下儲能單元最優能量、功率參數。

本發明采取如下技術方案來實現的：

一種根據虛擬阻尼類型微網儲能配置方法，包括以下步驟：

1)建立儲能微網并網逆變器虛擬同步機VSG轉子機械方程和無功-電壓調節方程；

2)根據有功-頻率下垂控制建立虛擬調速器，并將虛擬調速器引入步驟1)轉子機械控制環節內；

3)聯立步驟1)VSG轉子機械方程和步驟2)虛擬調速器，得到有功-頻率變化量方程；

4)根據步驟3)有功-頻率變化量方程得到VSG穩態一次頻率下垂方程；

5)建立步驟2)虛擬調速器對應小信號模型；

6)參考步驟3)有功-頻率變化量方程，根據步驟5)虛擬調速器對應小信號模型，得到儲能出力變化量與頻率變化量之間的傳遞函數；

7)求解步驟6)儲能出力變化量與頻率變化量之間的傳遞函數中頻率變化量方程，根據求解特征根不同，將儲能微網并網逆變器VSG一次調頻過程中有功功率響應分為：欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼；

8)當儲能微網并網逆變器VSG一次調頻過程中有功功率響應為步驟7)中的欠阻尼模型，建立儲能單元出力時域表達式；

9)對步驟8)欠阻尼模型下儲能單元出力時域表達式求導數，求解導數為0處，對應t為得出欠阻尼狀態下，儲能單元最大輸出功率；對欠阻尼模型下立儲能單元出力時域表達式求積分，得出欠阻尼狀態下，儲能單元需配置能量；

10)當儲能微網并網逆變器VSG一次調頻過程中有功功率響應為步驟7)中的臨界阻尼模型，建立儲能單元出力時域表達式；