一種儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電網(wǎng)頻率控制技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控 制的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力需求的增長(zhǎng)，電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差不斷變大，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)頻提出了更高的 要求，需要更多響應(yīng)快速的調(diào)節(jié)電源。傳統(tǒng)調(diào)頻技術(shù)中的頻率控制是通過(guò)輸出功率的快速 增減來(lái)維持發(fā)電功率與負(fù)荷需求的平衡。而發(fā)電機(jī)具有的響應(yīng)慢、爬坡速率低等特性易導(dǎo) 致：1)因爬坡慢而不能較快地實(shí)現(xiàn)調(diào)度目標(biāo)從而快速實(shí)現(xiàn)再調(diào)度，因而不能提供所有的區(qū) 域控制誤差校正;2)因爬坡慢而無(wú)法快速改變方向，有時(shí)甚至?xí)峁┓聪蛘{(diào)節(jié)，因而發(fā)電機(jī) 有時(shí)會(huì)增加區(qū)域控制誤差。
[0003] 儲(chǔ)能系統(tǒng)具有快速的功率響應(yīng)能力，且能夠?qū)崿F(xiàn)功率的正反雙向調(diào)節(jié)。當(dāng)儲(chǔ)能系 統(tǒng)參與電網(wǎng)頻率控制時(shí)，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的合理控制，可W改善電力系統(tǒng)的調(diào)頻特性，具有 更好的經(jīng)濟(jì)性，但是目前尚欠缺對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)運(yùn)方面的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制的方法，通過(guò)利用儲(chǔ)能 系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，可W顯著提高電網(wǎng)頻率擾動(dòng)時(shí)頻率變化幅度和穩(wěn)定速度，提高電網(wǎng) 抵抗負(fù)荷擾動(dòng)的能力。該方法包括：
[0005] 實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)頻率及儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，若電網(wǎng)頻率偏差未超過(guò)最大頻率偏 差，則循環(huán)監(jiān)控電網(wǎng)頻率及儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài);若電網(wǎng)頻率偏差超過(guò)最大頻率偏差，則根 據(jù)電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向和儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，確定儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控 制：
[0006] 若滿足一次調(diào)頻啟動(dòng)條件，則啟動(dòng)虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂控制，確定儲(chǔ)能 系統(tǒng)的虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂控制功率調(diào)整值;根據(jù)虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂 控制功率調(diào)整值，確定總的有功控制指令;根據(jù)總的有功控制指令，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功出力 進(jìn)行調(diào)整；
[0007] 其中，所述電網(wǎng)頻率偏差為電網(wǎng)頻率與電力系統(tǒng)的標(biāo)稱(chēng)頻率的差值的絕對(duì)值。
[000引在一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向和儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，確 定儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制，包括：
[0009] 在電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向?yàn)閒t巧0+Afmax,且SOCbess,t<S0Cmax時(shí)，確定儲(chǔ)能系統(tǒng) 參與電網(wǎng)一次頻率控制；
[0010] 或，在電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向?yàn)閒t<50-Afmax，且S0CBESS,t〉S0Cmin時(shí)，確定儲(chǔ)能系 統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制；
[OOW 其中，ft為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率；A fmax為最大頻率偏差;SOCbess,*為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻 的荷電狀態(tài);SOCmax為儲(chǔ)能系統(tǒng)允許的荷電狀態(tài)最大值;SOCmin為儲(chǔ)能系統(tǒng)允許的荷電狀態(tài) 最小值。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一次調(diào)頻啟動(dòng)條件包括虛擬慣性響應(yīng)啟動(dòng)條件和一次可變 下垂控制啟動(dòng)條件；
[0013] 所述虛擬慣性響應(yīng)啟動(dòng)條件為：
[0014] 當(dāng)I壯t/dt I > Rlim時(shí)，虛規(guī)肢性響應(yīng)啟動(dòng)；
[001日]其中，壯t/化為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率變化率，Rlim為電網(wǎng)頻率變化率死區(qū)；
[0016]所述一次可變下垂控制啟動(dòng)條件為：
[001 7] 當(dāng)I ft-50 I〉A(chǔ) fmax且t〉Tdelayl時(shí)，一次可變下垂控制啟動(dòng)；
[001引其中，ft為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率；A fmax為最大頻率偏差;Tdelayl為預(yù)設(shè)的第一延遲時(shí) 間。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括：
[0020] 當(dāng)滿足一次調(diào)頻結(jié)束條件時(shí)，結(jié)束虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂控制；
[0021] 所述一次調(diào)頻結(jié)束條件包括虛擬慣性響應(yīng)結(jié)束條件和一次可變下垂控制結(jié)束條 件；
[0022] 所述虛擬慣性響應(yīng)結(jié)束條件為：
[0023] 當(dāng)電網(wǎng)頻率達(dá)到峰值且延遲預(yù)設(shè)時(shí)間后，虛擬慣性響應(yīng)結(jié)束；
[0024] 所述一次可變下垂控制結(jié)束條件為：
[00巧]當(dāng)t〉Tdelay2時(shí)，一次可變下垂控制結(jié)束；
[0026] 其中，TdelayS預(yù)設(shè)的第二延遲時(shí)間。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的虛擬慣性響應(yīng)按如下公式確定：
[0029] 其中，A Pineit.t為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻的虛擬慣性響應(yīng)，Klnert為虛擬慣性系數(shù)，Klnert< 0，壯t/化為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率變化率，Rlim為電網(wǎng)頻率變化率死區(qū)。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次可變下垂控制功率調(diào)整值按如下公式確 定：
[0032] 其中，A時(shí)TDDP,t為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻的一次可變下垂控制功率調(diào)整值，化rwp,t為t時(shí) 刻的下垂系數(shù)，ft為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率，A fmax為最大頻率偏差，min為取小值運(yùn)算，max為取 大值運(yùn)算，Pbessn為儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率；
[0033] 按照如下公式確定Rdtdop,。
[0035]其中，Rmax為最大下垂系數(shù)，Rmin為最小下垂系數(shù)，SOCbess,*為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻的荷 電狀態(tài);SOCmax為儲(chǔ)能系統(tǒng)允許的荷電狀態(tài)最大值;SOCmin為儲(chǔ)能系統(tǒng)允許的荷電狀態(tài)最小 值。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述總的有功控制指令按如下公式確定：
[0037] A PpF't= A Pinert't+ A Poroop't;
[003引其中，A Ppf,t為t時(shí)刻的總的有功控制指令。
[0039] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制的裝置，通過(guò)利用儲(chǔ) 能系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，可W顯著提高電網(wǎng)頻率擾動(dòng)時(shí)頻率變化幅度和穩(wěn)定速度，提高電 網(wǎng)抵抗負(fù)荷擾動(dòng)的能力。該裝置包括：
[0040] 監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)頻率及儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，若電網(wǎng)頻率偏差未超 過(guò)最大頻率偏差，則循環(huán)監(jiān)控電網(wǎng)頻率及儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)值；
[0041 ] -次頻率控制模塊，用于若電網(wǎng)頻率偏差超過(guò)最大頻率偏差，則根據(jù)電網(wǎng)頻率偏 差的偏差方向和儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)值，確定儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制：
[0042] 若滿足一次調(diào)頻啟動(dòng)條件，則啟動(dòng)虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂控制，確定儲(chǔ)能 系統(tǒng)的虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂控制功率調(diào)整值;根據(jù)虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂 控制功率調(diào)整值，確定總的有功控制指令;根據(jù)總的有功控制指令，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功出力 進(jìn)行調(diào)整；
[0043] 其中，所述電網(wǎng)頻率偏差為電網(wǎng)頻率與電力系統(tǒng)的標(biāo)稱(chēng)頻率的差值的絕對(duì)值。
[0044] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一次頻率控制模塊具體用于：
[0045] 按照如下方式根據(jù)電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向和儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，確定儲(chǔ)能系 統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制：
[0046] 在電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向?yàn)閒t巧0+Afmax,且SOCbess,t<S0Cmax時(shí)，確定儲(chǔ)能系統(tǒng) 參與電網(wǎng)一次頻率控制；
[0047] 或，在電網(wǎng)頻率偏差的偏差方向?yàn)閒t巧0-Afmax,且SOCbess, t〉S0Cmin時(shí)，確定儲(chǔ)能系 統(tǒng)參與電網(wǎng)一次頻率控制；
[0048] 其中，ft為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率；A fmax為最大頻率偏差;SOCbess,*為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻 的荷電狀態(tài);SOCmax為儲(chǔ)能系統(tǒng)允許的荷電狀態(tài)最大值;SOCmin為儲(chǔ)能系統(tǒng)允許的荷電狀態(tài) 最小值。
[0049] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一次調(diào)頻啟動(dòng)條件包括虛擬慣性響應(yīng)啟動(dòng)條件和一次可變 下垂控制啟動(dòng)條件；
[0050] 所述虛擬慣性響應(yīng)啟動(dòng)條件為：
[00引]當(dāng)I壯t/化I > I^lim時(shí)，虛擬慣性響應(yīng)啟動(dòng)；
[0052] 其中，壯tMt為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率變化率，Rlim為電網(wǎng)頻率變化率死區(qū)；
[0053] 所述一次可變下垂控制啟動(dòng)條件為：
[0054] 當(dāng)I ft-50 I〉A(chǔ) fmax且t〉Tdelayl時(shí)，一次可變下垂控制啟動(dòng)；
[0055] 其中，ft為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率；A fmax為最大頻率偏差;Tdelayl為預(yù)設(shè)的第一延遲時(shí) 間。
[0056] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一次頻率控制模塊還用于：
[0057] 當(dāng)滿足一次調(diào)頻結(jié)束條件時(shí)，結(jié)束虛擬慣性響應(yīng)和一次可變下垂控制；
[0058] 所述一次調(diào)頻結(jié)束條件包括虛擬慣性響應(yīng)結(jié)束條件和一次可變下垂控制結(jié)束條 件；
[0059] 所述虛擬慣性響應(yīng)結(jié)束條件為：
[0060] 當(dāng)電網(wǎng)頻率達(dá)到峰值且延遲預(yù)設(shè)時(shí)間后，虛擬慣性響應(yīng)結(jié)束；
[0061 ]所述一次可變下垂控制結(jié)束條件為：
[0062]當(dāng)t〉Tdelay2時(shí)，一次可變下垂控制結(jié)束；
[00創(chuàng)其中，TdelayS為預(yù)設(shè)的第二延遲時(shí)間。
[0064] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一次頻率控制模塊具體用于：
[0065] 按如下公式確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的虛擬慣性響應(yīng)：
[0067] 其中，A Pinert,t為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻的虛擬慣性響應(yīng)，Klnert為虛擬慣性系數(shù)，Klnert< 0，壯t/化為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率變化率，Rlim為電網(wǎng)頻率變化率死區(qū)。
[0068] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一次頻率控制模塊具體用于：
[0069] 按如下公式確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次可變下垂控制功率調(diào)整值：
[0071] 其中，A時(shí)TDDP,t為儲(chǔ)能系統(tǒng)在t時(shí)刻的一次可變下垂控制功率調(diào)整值，化rwp,t為t時(shí) 刻的下垂系數(shù)，ft為t時(shí)刻的電網(wǎng)頻率，A fmax為最大頻率偏差，min為取小值運(yùn)算,max為取 大值運(yùn)算，Pbessn為儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率；