[发明专利]一种电池储能电站参与电网二次调频特性分析方法及系统

权利要求书

1.一种电池储能电站参与电网二次调频特性分析方法，其特征是：

步骤一建立储能电站的电池组等效数学模型，包括：

蓄电池模块的放电模型：

式中：Em为蓄电池的开路电压，Rp为极化电阻，R0为放电过电压电阻，Ucell(t)为t时刻单个蓄电池模块的电压，Icell为单个蓄电池模块的电流，τ0为双电层效应时间常数；

蓄电池组放电电流i(t)的放电过程中，t时刻电池组的荷电状态：

式中Qn为蓄电池充满状态下单个电池模块的额定容量，Kcell与KRow分别为电池组中电池并联和串联个数；

将起点为SOC等于0时蓄电池组最大电压与最小电压中间点，终点为SOC等于1时最大电压处，拟合一条蓄电池组SOC与开路电压特性直线，其线性表达式为

式中：Umax与Umin为电池组电压最大值与最小值；。

步骤二建立同步机标准三阶模型，具体如下：

式中：H为虚拟惯量，D为阻尼系数，ω为标幺值下的发电机角速度，Δω为额定转速与实际转速的偏差，Pm为机械功率，Pe为电磁功率，δ为发电机功角，Td0′为同步发电机励磁绕组的时间常数，Eq′为q轴暂态电动势，Eqe为强制空载电动势，id为直轴电流分量，xd为直轴同步电抗，xd′为直轴瞬变电抗，dω/dt为角频率对时间的微分即角频率的变化率,ω0为额定角频率，dδ/dt为功角对时间的微分即功角的变化率；

步骤三 分析储能电站多时间尺度调频灵活性指标，包括：

储能单元的最大调频出力Pbattery-N，如下式：

式中：Δf为系统的频率变化量，σbattery％为储能电站的调差系数，fN为系统的额定频率，PN为储能电站的额定功率；

配置储能电站的额定电量Ebattery为

E_battery＝0.5P_battery-N (6)

定义储能电站的爬坡速率ηbattery为：

式中：ΔPbattery-max是指在电网受到负荷扰动时储能电站按照自身的调差系数需要分摊的最大功率，Ts为系统一次频率调整时长；

步骤四利用电池储能电站参与电网二次调频，包括：

虚拟同步发电机二次调频环节：

由虚拟同步发电机一次调速器模型，虚拟同步发电机二阶模型，虚拟同步发电机二次调频环节以及二次调频控制器开关构成电池储能电站主动支撑控制的二次调频分析系统，当储能电站参与电网二次调频时，二次调频控制器开关Ksec闭合，将系统的频率变化量积分环节生产二次调频出力ΔPsec，不断的缩小频率变化量，使得Δf＝0为止，从而实现储能电站为电网提供二次调频辅助服务。

2.根据权利要求1所述的电池储能电站参与电网二次调频特性分析方法，其特征是：将铅酸蓄电池模块作为电池储能电站的主要能量来源，通过PQ测量模块输出的输出功率P_battery与通过电池组变量模型模块输出的直流侧电压v_dc作为输入信号输入到直流侧计算器模块，得到直流侧电流I_dc作为电池组变量模型模块的输入特性，通过电池组变量模块得到单个蓄电池组模块的输出特性，包括单个蓄电池模块的电压U_cell、电流I_cell及荷电状态(state of charge,SOC)，同时直流侧电压v_dc作为直流侧计算器模块的输入信号和电池组变量模型模块的输出信号形成闭环控制，提高储能电站源端控制的可靠性。

3.如权利要求1所述的电池储能电站参与电网二次调频特性分析方法的电池储能电站主动支撑控制的二次调分析系统，由虚拟一次调速器模型，同步发电机二阶模型，虚拟二次调频模型以及二次调频控制器开关构成，当储能电站参与电网二次调频时，二次调频控制器开关Ksec闭合。