[發明專利]考慮雙饋風機調頻能力的儲能優化配置方法及系統

在審

• 申請號: 202211291503.X
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115513972A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 滕衛軍;劉陽;楊海晶;李朝暉;高澤;孫鑫;張亞飛;谷青發
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/46;H02J3/48;H02J3/28
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 鄭直

考慮雙饋風機調頻能力的儲能優化配置方法及系統，基于電網頻率偏差計算雙饋式風電機組調頻功率支撐能力，依據雙饋式風電機組不同控制策略的功率輸出能力，結合電網擾動下風電機組的功率支撐目標，確定雙饋式風電機組參與電網調頻的儲能配置容量，通過風電機組與儲能的協調控制，充分利用風電機組調頻能力且保證安全運行的前提下，實現儲能配置方案的經濟性，為高比例新能源電網的安全運行提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于新能源與儲能的涉網性能控制策略技術領域，具體涉及新能源與儲能調頻能力的協同控制方法及系統。

背景技術

近年來，我國風力發電機組增長迅速，雙饋式風電機組作為一種主流機型，在已并網風電機組中占比較高。風電機組的弱阻尼特性，使得風電高比例電網的頻率穩定性大大降低，必須要提高風電機組對電網頻率的支撐能力。由于風能的不確定性，使得最大功率追蹤風電發電原則下風電機組參與電網調頻的能力不足，必須要配置儲能，通過風電機組與儲能系統的協調優化控制，共同提高電網的頻率穩定性。

風電機組與儲能協同調頻的核心問題在于，保證風電機組與儲能安全運行的前提下，實現儲能配置的優化，既滿足電網調頻需求又實現儲能配置的經濟性，對提高風電高比例電網的頻率穩定性具有重要意義。

現有技術1(CN201610820932.X，授權公告日2019-06-28)“雙饋風電機組-儲能系統模擬同步機調頻特性控制策略”包括：構建考慮風電自身調頻能力的雙饋風電機組-儲能系統、雙饋風電機組-儲能系統模擬同步機調頻特性的容量配置和雙饋風電機組-儲能系統調頻控制策略分析等內容?；谙到y調頻需求、雙饋風電機組自身調頻能力，合理配置儲能，并合理分配調頻能力，使雙饋風電機組-儲能系統具備類似于傳統同步發電機的頻率響應能力。

現有技術2(CN201510694896.2，授權公告日2018-05-01)“協調風電場參與電力系統一次調頻的儲能配置方法”包括：風電場為電力系統提供一次調頻備用的比例棄風法、風電場有效備用容量的確定、風電場為電力系統提供一次調頻備用時棄風利用率的評價指標、協調風電場參與電力系統一次調頻儲能系統的控制策略A、協調風電場參與電力系統一次調頻儲能系統的控制策略B和儲能系統額定功率容量和額定能量容量的確定等內容，能夠在提供相同的一次調頻備用的前提下，減少棄風電量、實現儲能系統最優配置。

現有技術3(CN202110010767.2，授權公告日2022-07-29)“考慮風電調度和調頻極限的儲能優化控制方法”包括：利用儲能輔助風電場跟蹤日前調度計劃并參與調頻的策略，在電力市場環境下建立以風儲電站利潤最大為目標的風儲運行模型。在儲能SOE狀態正常時能夠提高風電場跟蹤調度計劃的能力，使跟蹤調度計劃指標較無儲能時顯著減少；由電網調頻極限形成的頻率安全約束能強制儲能提供調頻功率，有效維護電網頻率安全。

現有技術4(CN202110816276.7，授權公告日2021-10-15)“用于風電場站的混合儲能調頻控制方法及裝置”包括：根據并網點頻率偏差、頻率變化率、功率型飛輪儲能陣列系統的第一電量狀態和能量型電池儲能陣列系統的第二電量狀態，判斷混合儲能系統是否滿足一次調頻/虛擬慣量響應及AGC調頻條件；若是，則進入一次調頻/虛擬慣量響應控制模式或AGC調頻控制模式；若否，則進入閉鎖狀態。方法提高了新能源發電參與電網一次調頻/虛擬慣量響應及AGC調頻的穩定性及安全性。

目前，國內外學者對風電機組參與系統調頻主要包括兩個方面：第一個方面是改進風電機組的控制策略，使其運行曲線低于最大功率追蹤曲線，留出部分備用容量參與系統調頻；第二個方面是配置一定容量的儲能，利用儲能吸收/釋放能量的特性，實現風電-儲能系統參與調頻。但是單純改進風電機組控制策略，存在轉子轉速恢復引起的頻率二次跌落現象，調頻能力無法滿足電網需求，且備用容量根據經驗確定；配置儲能沒有考慮風電機組自身的調頻能力，不僅加劇風機機械部分損耗，也導致儲能配置容量偏大，降低了系統經濟性。