[发明专利]一种基于电池储能电源的电网一次调频控制方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于电池储能电源的电网一次调频控制方法及其系统，该方法首先实时监测电网频率，并基于电网频率的额定值实时计算电网频率偏差绝对值，若电网频率偏差绝对值大于或等于预设的电网频率稳定阈值，则基于电网频率偏差变化率来确定储能电源的出力模型；最后当电网频率偏差绝对值稳定在稳态频率偏差值时调频结束。本发明将依据扰动类型设计对应的储能电源的出力模型，改进了一次调频的效果，减小储能电源的容量配置，延长储能电源的使用寿命。

技术领域

本发明属于电网控制领域，尤其涉及一种基于电池储能电源的电网一次调频控制方法及其系统。

背景技术

在电网一次调频中，各机组通过根据自身的频率静态特性改变其出力，实现频率有差调节，一般用于调整秒级的负荷波动。当电网频率发生变化时，存储在系统负荷的旋转能量会发生变化来阻止系统频率的变化，此外，系统中所有的发电机组的转速也会发生变化，发电机组的调速器动作，调整原动机的功率，为改善原动机功率和负荷功率不平衡的状况。但是，发电机只有具有足够的旋转备用容量时，才具有参与一次调频的能力，当频率偏差超过机组预先设定的死区时，具有一次调频能力的机组才可以参与电网一次调频并投入到一次调频的状态，实现电网频率有差调节。

其中，由于电池储能电源能够不受限制实现上调和下调的交替，具有高效性以及电池储能电源的输出变化可以快速精确地跟踪负荷的变化，响应功率储备裕度小，因此电池储能电源作为一种新颖而优质的可移动储能设备，以其秒级的充放电能力、上万次的循环寿命、宽泛的温度适应能力以及环境友好特性，受到了广泛的关注。但是储能电源参与调频，控制策略是难点。储能电源参与电网一次调频时现有控制模式包括虚拟惯性和虚拟下垂两种，现有的一次调频过程中控制策略一般为单一的调频模式，少有考虑这两种调频模型的特点及其在不同调频阶段的优势不同，因此单一的调频模式难以满足实际需求，调频效果有待进一步提高；CN201711074813.5中揭示了“一种电池储能电源参与电网一次调频的控制方法”一种同一时刻综合该两种调频模式的方法，但此方法主要存在二个问题，由于惯性响应阶段频率偏差是持续增大的，所以实质上在惯性响应阶段是无法准确获取到最大频率偏差值，该方案中设计的电网所能承受的最大频率偏差的经验值，但其与实际的最大频率偏差值是存在误差的，而这误差将导致无法实现最佳的调频效果；二是由于电网的扰动类型不同所引起的频率偏差的特点也不同，譬如，若扰动均是波动不大的连续扰动时，此扰动的调频过程中的惯性响应阶段和下垂响应阶段的持续时间很短，其两个阶段并没有太过明显的界限或者两阶段变化很快，实际上难以按照此方法的调频方式来精确控制，同时也未考虑到储能电源的使用寿命问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电池储能电源的电网一次调频控制方法及其系统，通过针对不同类型的负荷扰动提出了两种储能电源的出力模型，改进了一次调频的效果，减小储能电源的容量配置，延长储能电源的使用寿命。其中，本文将电池储能电源简称为储能电源。

一种基于电池储能电源的电网一次调频控制方法，包括如下步骤：

S1：实时监测电网频率，并实时计算相较于电网频率额定值的电网频率偏差绝对值，并判断电网频率偏差绝对值是否大于或等于预设的电网频率稳定阈值；

其中，若大于或等于预设的电网频率稳定阈值，则进行调频处理，执行步骤S2；否则，重复步骤S1；

从第一次监测到电网频率偏差绝对值大于或等于电网频率稳定阈值直至监测到电网频率偏差等于稳态频率偏差值的时间为一次调频周期；

S2：计算当前时刻电网频率偏差变化率，并基于电网频率偏差以及所述电网频率偏差变化率与预设扰动阈值计算储能电源出力；

在所述一次调频周期内基于实时计算的电网频率偏差以及频率偏差变化率实时调节储能电源出力，当前时刻电网频率偏差值大于0时，所述储能电源充电，小于0时，所述储能电源放电；