[發明專利]基于頻率安全升降時間的儲能虛擬慣量計算方法與終端

在審

• 申請號: 202210692081.0
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115149548A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 林毅;林偉偉;薛靜瑋;吳威;林威;魏鑫;張祥宇
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司經濟技術研究院;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;H02J3/14;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 張明

1.基于頻率安全升降時間的儲能虛擬慣量計算方法，其特征在于，包括步驟：

S1、建立含儲能的新能源并網系統的頻率升降時間計算模型，并根據系統安全頻率閾值計算頻率安全升降時間；

S2、根據虛擬慣量定義、所述頻率安全升降時間以及所述頻率安全升降時間內儲能的荷電狀態變化量，計算出儲能在頻率安全升降時間內的虛擬慣量大小。

2.根據權利要求1所述的基于頻率安全升降時間的儲能虛擬慣量計算方法，其特征在于，所述步驟S1中所述頻率升降時間計算模型具體為：

系統的頻率響應動態方程為：

風機運行在最大功率跟蹤狀態，輸出功率受風速的影響，對系統頻率變化無響應，儲能的輸出功率受荷電狀態的影響，未附加虛擬慣量控制時對系統頻率變化同樣無響應，將所述頻率響應動態方程整理化簡可得頻率偏差Δf與時間t的關系式：

其中，K_S＝K_G+K_L，假設在t＝0時刻系統出現負荷擾動，則初始條件為：

則Δf的解析解為：

式中：

其中，K_L為系統負荷頻率調節效應系數，K_G為發電機功頻靜特性系數，K_G＝1/R，T_s為系統慣性時間常數，T_G為發電機一次調頻響應系數，其中，T_s＝2H_sys，ΔP_L為系統初始負荷擾動，ΔP_G、ΔP_wind、ΔP_bess分別為同步機、風機、儲能的響應功率；

所述根據系統安全頻率閾值計算頻率安全升降時間具體為：

將所述系統安全頻率閾值代入Δf，計算得到頻率安全升降時間。

3.根據權利要求1所述的基于頻率安全升降時間的儲能虛擬慣量計算方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

根據虛擬慣量定義、所述頻率安全升降時間以及所述頻率安全升降時間內儲能的荷電狀態變化量，儲能的虛擬慣量在放電時的計算具體為：

儲能的虛擬慣量在充電時的計算具體為：

其中，t為頻率安全升降時間，ω_e為同步機的電角速度，Δω_e為同步機的電角速度的變化量，Δω_e＝2πΔf，p_n為同步機的極對數，J_{vir_B}為蓄電池的虛擬慣量，J_s為等容量同步發電機的轉動慣量，ΔSOC為蓄電池在頻率升降時間內荷電狀態變化量，SOC₀為初始荷電狀態，SOC表示儲能當前的荷電狀態，E_K為等容量同步發電機所具有的能量，P_rated表示儲能充放電時的額定功率，SOC_min、SOC_low、SOC_high和SOC_max分別表示預設的儲能荷電狀態的最小值、較小值、較大值和最大值,SOC₁和SOC₂分別為儲能放電和充電過程中輸出功率由額定功率開始減小的臨界荷電狀態。

4.根據權利要求2所述的基于頻率安全升降時間的儲能虛擬慣量計算方法，其特征在于，系統慣性時間常數T_s的取值為2H_sys，H_sys的取值范圍為3-9s，系統負荷調節效應系數K_L的取值范圍為0-2，發電機調差系數R的取值范圍為0.04-0.1，發電機一次調頻響應系數T_g的取值范圍為0-3，系統初始負荷擾動ΔP_L的取值為0-10％。