[发明专利]储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略

权利要求书

1.储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略，其特征在于，本研究策略在扰动初期频率变化率大时采用虚拟惯性控制以减缓频率恶化速度和减小频率的最大偏差，并在传统虚拟惯性控制的基础上引入了健康因子的概念，结合考虑电池SOH来调整储能系统惯性出力，改进虚拟惯性响应计算公式为：

G_t＝G₀G_H

上式中：ΔP_it为t时刻第i组储能单元的虚拟惯性响应值，G_t为改进虚拟惯性系数，df_t/dt为t时刻的频率变化率，R_s为频率变化率死区，G₀为固定惯性系数；G_H为关于SOH的健康因子；SOH_t为电池t时刻健康状态；SOH_max和SOH_min为电池健康状态上下限，分别为1,0.8；

在渡过频率恶化期后为了保证储能电站的经济性和安全性，延长储能电池的使用寿命，本专利在考虑电池SOC、SOH的情况下，进而对各个储能单元组的动作优先顺序进行分级排序，按照确定的优先顺序选择储能单元组投入工作，实现PCS的投切控制；在频率恢复期优先投入工作的储能单元组根据SOC、SOH采用系数可变的下垂控制实现对电网频率偏差控制以及储能单元维持在健康状态，根据储能单元不同SOC、SOH实时变换下垂系数，既能保证调频效果又能保证储能电站的经济性和安全性。

2.根据权利要求1所述的储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略，其特征在于，在渡过频率恶化期后为了保证储能电站的经济性和安全性，延长储能电池的使用寿命，本专利在考虑电池SOC、SOH的情况下，进而对各个储能单元组的动作优先顺序进行分级排序，按照确定的优先顺序选择储能单元组投入工作，实现PCS的投切控制；大规模储能电站中单体电池可能高达数万节，在连接方式上选用串并联方式成簇，通过PCS并联组成规模化储能系统，因此，为了充分发挥规模化储能电站的潜力，在满足电网调频需求的前提下，对储能单元组进行优先排序控制，优先排序的计算式如下：

上式中：K为优先系数；SOC_i、SOH_i分别为第i组储能单元实时荷电状态、健康状态；α、β为权重系数，α:β＝1:2；

根据优先排序计算式得到各储能单元的优先系数，优先系数K越大，储能单元组动作优先级别越高；反之，优先系数K越小，储能单元组动作优先级别越低；若Δf＜0，储能系统工作在充电状态，则优先选择实时SOC较小的储能单元组；若Δf＞0，储能系统工作在放电状态，则优先选择实时SOC较大的储能单元组，充放电两种情况均优先考虑SOH更好的储能单元。

3.根据权利要求1所述的储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略，其特征在于，在频率恢复期优先投入工作的储能单元组根据SOC、SOH采用系数可变的下垂控制实现对电网频率偏差控制以及储能单元维持在健康状态，根据储能单元不同SOC、SOH实时变换下垂系数，既能保证调频效果又能保证储能电站的经济性和安全性；传统频率下垂控制策略如下：

ΔP_t＝R_tΔf＝R_t(50-f_t)

本专利在传统下垂控制的基础上依据储能SOC、SOH引入了可变下垂控制的概念，并且结合对多组PCS的优先投切控制，实现对电网频率偏差控制以及储能单元维持在健康状态；根据储能单元不同SOC、SOH实时变换下垂系数；

可知充电状态和放电状态下不同SOC、SOH下的下垂控制系数具体描述如下：

R_t＝R_stR_ht

(1)电池充电工况

当SOC∈[0,SOC_min]时，储能电池电量充足，故不考虑荷电状态系数以最大值保证调频效果，计算式为：

R_st＝R_max

当SOC∈[SOC_min，SOC_min-s]时，计算式为：

当SOC∈[SOC_min-s,SOC_max-s]时，计算式为：

R_st＝R_nom

当SOC∈[SOC_max-s,SOC_max]时，计算式为：

(2)电池放电工况

当SOC∈[SOC_min,SOC_min-s]时，计算式为：

当SOC∈[SOC_min-s,SOC_max-s]时，计算式为：

R_st＝R_nom

当SOC∈[SOC_max-s,SOC_max]时，计算式为：

当SOC∈[SOC_max,1]时，储能电池电量不足，故系数取最大值保证快速恢复储能电量，计算式为：

R_st＝R_max

上式中：R_st、R_ht分别为t时刻荷电、健康下垂系数；R_max、R_nom分别为最大下垂系数和一般正常下垂系数；SOC_t、SOH_t分别为储能单元t时刻的荷电状态和健康状态值；SOC_max、SOC_max-s、SOC_min-s、SOC_min分别为储能单元组的正常工作上限、稳定工作上限、稳定工作下限和正常工作下限。