[发明专利]一种光储型虚拟同步机能量协调管理方法及其系统

权利要求书

1.一种光储型虚拟同步机能量协调管理方法，其特征在于，包括：

按照上层的光伏电源、储能装置、光储型虚拟同步机的工作模式选择策略，进行工作模式选择；

按照下层的光伏电源、储能装置、光储型虚拟同步机的功率输出控制策略，进行功率输出控制；

所述选择策略通过分析光储型虚拟同步机的功率输出需求、光伏电源出力情况和储能装置状态，选择光储型虚拟同步机、光伏电源和储能装置的工作模式，动态调节光伏电源出力和光储型虚拟同步机的虚拟特性，实现光伏电源、储能和逆变器的功率平衡；

所述选择策略的具体步骤为：

第一步，采集系统频率变化，计算光储型虚拟同步机的输出功率：

式中，ω_g为系统角速度，J为转子的虚拟惯量，D为阻尼系数，P_m为输入机械功率，P为光储型虚拟同步机的输出有功功率参考值，δ为输出功角，P_ref为输入参考功率，ω₀为参考角速度，K_ω为原动机的调差系数，E为电源电势，U_X为系统电压；

第二步，计算光伏电源与光储型虚拟同步机的功率差值，作为第一个指标参数θ₁：

θ₁＝P_VSG-P_PV，

式中，P_VSG为光储型虚拟同步机输出功率，P_PV为光伏输出功率；

第三步，计算光伏实时输出功率与最大输出功率的差值，作为第二个指标θ₂：

θ₂＝P_{PV_mmp}-P_PV，

式中，P_{PV_mmp}为光伏的最大输出功率；

第四步，根据储能的荷电状态及储能荷电状态区域的划分，作为模式选择的第三个指标θ₃：

第五步，根据计算的三个指标，按照判定原则选择光伏电源、储能装置和光储型虚拟同步机的工作模式；

根据储能装置的荷电水平，将储能装置的状态分为以下六个：

[SOC_max,1]：过充区，运行中应避免，θ₃置为H；

[SOC_opt,SOC_max]：最佳运行区，θ₃置为O；

[SOC_pro,SOC_opt]：SOC保护区，θ₃置为P；

[SOC_adj,SOC_pro]：SOC调整区，θ₃置为R；

[SOC_min,SOC_adj]：SOC缓冲区，θ₃置为B；

[0,SOC_min]：过放区，运行中应避免，θ₃置为L；

所述判定原则具体为：

当θ₁0时，光储型虚拟同步机输出功率大于光伏电源功率，对θ₂进行判定，若θ₂0，说明光伏电源有功率备用，光伏电源工作进入功率调整模式，储能装置不工作；若θ₂＝0，说明光伏电源没有功率备用，光伏电源工作在定功率模式，储能装置放电，工作在稳定直流母线电压模式；

当θ10时，光储型虚拟同步机输出功率小于光伏电源功率，对θ₃进行判定，若θ₃为H，表明储能荷电状态过高，光伏电源工作在功率调整模式，储能装置不工作；否则，光伏电源工作在定功率模式，储能装置充电，工作在稳定直流母线电压模式；若θ₃为P，光储型虚拟同步机进入调频特性调整模式1，放弃部分调频功能，维持储能的荷电状态；若θ₃为L，光储型虚拟同步机进入调频特性调整模式2，放弃调频功能，改变输出功率，为储能装置充电；

所述控制策略具体为：

当光储型虚拟同步机收到上层模式选择策略的使能信号1时，调频特性调整模块开始工作，调整光储型虚拟同步机的输出，放弃一部分调频能力，使储能装置的SOC能够稳定在P区，控制块使用(SOC_opt+SOC_pro)/2与储能装置SOC的差作为输入，经过PI控制器后，加到Pref上；

当光储型虚拟同步机收到上层模式选择策略的使能信号2时，调频特性调整模块开始工作，调整光储型虚拟同步机的输出，使储能装置充电，使储能装置的SOC能够返回P区，控制块使用SOC_opt与储能装置SOC的差作为输入，经过PI控制器后，加到Pref上，即控制块会使储能装置充电到SOC大于SOC_opt；

当光伏收到上层模式选择策略的使能信号1时，光伏电源模块将进入功率调整模式，维持电流母线电压，此时储能装置不工作，该控制块使用Udc_ref与Udc的差作为输入，经过PI控制器后，添加到光伏电源的电压指令值U_{PV_ref}，保证光伏电源运行在P-V特性曲线的右半边，PI模块的下限为0，上限为光伏开路电压Uop和Ummp的差；

当储能装置收到上层模式选择策略的使能信号2时，储能装置工作在维持直流母线电压的模式，控制块使用Udc_ref与Udc的差作为输入，经过PI控制器后，添加到储能的电流指令值I_{ES_ref}。