[发明专利]用于风电场站的混合储能调频控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于风电场站的混合储能调频控制方法及装置，该方法包括：获取风电场站并网点处的电网频率偏差、电网频率变化率、功率型飞轮储能阵列系统的第一电量状态和能量型电池储能阵列系统的第二电量状态；根据第一电量状态和第二电量状态判断混合储能系统是否满足一次调频/虚拟惯量响应及AGC调频条件；若是，则控制风电场站进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式或AGC调频控制模式；若否，则控制混合储能系统进入闭锁状态。本发明在风电场站中配置了混合储能系统，通过控制混合储能系统充放电来参与电网一次调频/虚拟惯量响应或AGC调频，提高了新能源发电参与电网一次调频/虚拟惯量响应及AGC调频的稳定性及安全性。

技术领域

本发明涉及电网调频技术领域，尤其是涉及一种用于风电场站的混合储能调频控制方法及装置。

背景技术

预计到2050年，中国的风电、太阳能发电装机容量占比将达68%，发电量占比将达48%，从而形成高比例新能源的电力系统，电网的主要任务是安全稳定运行及接纳大规模新再生能源发电。随机性、波动性的可再生能源接入电网越多，对电力系统安全稳定性的影响就越大；同时，由于电力系统中具有转动惯量的电源比例减少，会导致电力系统的安全性和稳定性下降。

新能源发电参与一次调频/虚拟惯量响应及AGC（Automatic GenerationControl，自动发电控制）调频可降低稳态频率偏差和暂态最大频率偏差，但因未改善系统惯量，使得频率变化率未能改善，低惯量系统越限风险仍然存在。通过采用虚拟惯量控制可使新能源提供一定惯量支撑，但由于一次能源输入的可控性差，可能导致频率二次跌落等次生事故。另外，新能源大规模接入会导致频率越限风险增加。当风电渗透率较低时，电力系统保持原有的运行方式，系统调度及AGC未考虑风电场站，风电场站出力随机性全部由旋转备用容量进行补偿；当风电渗透率较高时，系统调度与AGC必须改变原有的有功功率控制方式，基于功率预测技术实时地控制风电场站出力，是风电场站具备向常规机组一样的调频能力。

目前，相关现有技术实现新能源场站一次调频/虚拟惯量响应及AGC调频的主要方式包括：

（1）转子动能控制方式：在有功功率控制环节引入与系统频率有关的信号，通过控制风电机组转子的旋转动能与电磁功率的能量转换，从而使得风机参与电网频率调节。然而，风电机组受制于不同工况及风速的影响，使得该方式难以确保高可信度的调频容量，且存在调频时间短以及频率二次跌落的问题，从而导致稳定性及安全性不高。并且，该方式只能实现一次调频功能，无法实现虚拟惯量响应功能。

（2）通过桨距角控制来预留备用容量，由此具备广泛的调节范围。然而，桨距角机构中有机械部分有较大的惯性常数，响应速度慢，频繁的变桨操作容易造成机械疲劳损耗，增加维修成本，并且预留备用容量会影响风电场站运行的经济性。并且，该方式只能实现一次调频功能，无法实现虚拟惯量响应功能

（3）在新能源场站二次控制室加装快速频率响应装置，以此来实现一次调频功能。然而，通过加装快速频率响应装置实现一次调频功能，需要对风机变流器进行改造，在不预留备用容量的前提下，只能实现出力下调，且该方式只能实现一次调频功能，无法实现虚拟惯量响应功能。

（4）风电场站通过在35kV升压站加装集中式能量型电池储能系统，以此参与AGC调频。然而，风电场站AGC调频一般通过加装集中式电池储能系统实现，电池储能系统若频繁响应电网频率变化，将导致其寿命周期缩短，经济性差，且存在起火爆炸等安全隐患，导致安全性和可靠性不高。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中风电场站无法主动参与电网一次调频/虚拟惯量响应以及在MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪）或低有功功率出力时无法参与电网AGC调频，以及现有能量型电池储能系统频繁响应电网一次调频/虚拟惯量及AGC调频，导致安全可靠性低、寿命周期短及经济性差的技术问题。