[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

说明书

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，建立电池组模型，选取铅酸蓄电池模块作为电池储能电站的主要能量来源；建立基于同步机标准三阶模型的主动支撑控制策略，为低惯量、弱阻尼的新能源电力系统提供必要的惯量特性与阻尼特性；分析了电力系统多时间尺度的调频过程，为了满足电力系统的多时间调频过程的需求，提出利用储能电站的能量吞吐能力、爬坡速率和额定电量等指标对储能电站提供调频辅助服务的灵活性进行衡量；最后提出基于主动支撑控制的储能电站参与系统二次调频的控制方法，对储能电站参与系统二次调频进行分析。能更好的辅助传统机组恢复转子转速，实现稳态频率零偏差，同时削弱电网频率的突然变化对电网的冲击影响。

技术领域

本发明属于电池储能电站参与电网调频技术领域，尤其涉及一种基于主动支撑控制的电池储能电站参与电网二次调频特性分析方法及系统。

背景技术

近年来，风电、光伏等新能源机组在电网中渗透率不断增加，然而新能源机组中的电力电子器件几乎不具备惯量特性与阻尼特性，导致电力系统的频率支撑能力下降，这对电力系统的调频手段提出了更高的要求。目前，我国主要利用火电机组与水电机组进行电力系统调频，但是火电机组响应时滞长、爬坡速率低，不能准确跟踪电网调度的调频指令，存在调节延迟、调节偏差和调节反向等现象；相比于火电机组，水电机组虽然响应较快，但其建设受到地理条件的限制，整体可提供的调频容量较为有限。

而基于主动支撑控制的电池储能技术，不仅能够增加电力系统的整体惯量，同时储能装置还有更快的响应速率与爬坡速度，并且储能电站的建设位置较为灵活，能很好地提供频率调节的辅助服务。

中国电机工程学报2015年第35(11)期－电池储能系统的多时间尺度仿真建模研究及大规模并网特性分析：电力系统在时间尺度上具有高度复杂性，该文献提出来一种电池储能系统的多时间尺度模型。但该文献聚焦于中长期动态过程中储能电站对系统的影响，对多时间尺度短期调频过程并未过多涉及。

电工技术学报2019年第34(S2)期－基于分布式控制原理的电池储能系统二次调频控制：献[2]针对新能源电网调频能力不足的问题，提出了分布式储能装置参与二次调频的方案，但忽略了系统调频的多时间尺度对储能装置参数设置的影响。

发明内容

本发明提出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，不仅能够有效改善新能源电网低惯量、弱阻尼的状况，还可为电力系统提供良好的调频辅助手段。

本发明的技术解决方案是：

一种电池储能电站参与电网二次调频特性分析方法，具体按照以下步骤实施：

步骤一.建立储能电站的电池组模型，包括：

蓄电池模块的放电模型为：

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为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为：

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；

为了快速得到SOC与电压的特性关系，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；公式(1)-公式(3)构成了蓄电池组等效数学模型；

步骤二建立同步发电机标准三阶模型；