[发明专利]一种适用于新能源和储能场站的频率主动支撑方法及功率控制装置

说明书

本发明公开了一种适用于新能源和储能场站的频率主动支撑方法及功率控制装置，通过模拟常规火力和水力发电机组对电网频率的惯量响应和一次调整，将对应的有功出力和原场站已具备的AGC出力相协调，实现了新能源和储能场站在多时间尺度下对电网频率变化的响应；本发明给出了一种在新能源渗透率提升背景下电源侧惯量支撑和一次调频缺失问题的解决方法，利用站内电力电子设备动态响应速度快的优势，可获得比常规火电和水电机组更快的频率响应能力，能在实际应用中更好地对电网进行支撑。

技术领域

本发明属于电力自动化新能源二次系统技术领域，具体涉及一种适用于新能源和储能场站的频率主动支撑方法及功率控制装置。

背景技术

近年来随着风电、光伏等新能源电站及电池储能电站大量接入电网，新能源和储能在电网中占比不断提高，然而新能源和储能也有其固有缺陷。传统火电和水电机组具备在电网频率变化时通过自身惯量和调速器改变出力并抑制频率变化的能力，即惯量支撑和一次调频能力；而新能源和储能电力电子装置的功率组件为静态器件，自身不具备惯量支撑和一次调频能力，只能被动地接受频率变化，无法主动做出对频率变化的响应。

近些年，电网的新能源和储能的渗透率不断提升，源端的惯量和一次调频响应能力持续下降，导致了电网稳定性下降，电网频率由于得不到足够的响应支撑，其变化幅度更大，变化速率更快，这种情况加大了电网频率故障甚至崩溃的可能性。而面对电网频率变化简单地以切除新能源和储能的方法做应对，不仅造成了新能源和储能的资源浪费，更使其利用率大大降低。因新能源(风电场和光伏电站占用畜牧业用地)和储能(高功率密度电池价格高)场站的建设成本较高，利用率不高将大大提高其所发电能的绿色溢价，不利于新能源和储能的持续发展。

现在新能源和储能场站大都具备了AGC功能，通过接收调度的有功指令，实现类似于火电和水电机组的同步器(调频器)对电网频率的二次调整而达到无差调频，但对电网频率的响应仍略显单一。部分风电变流器、光伏逆变器、储能PCS厂家通过虚拟同步技术模拟火电和水电机组的惯量特性和有功-频率下垂曲线，以达到单机的惯量支撑和一次调频功能。但新能源和储能单机是传统大型火电和水电机组容量的千分之一，对电网频率的支撑效果微乎其微，因此大多数新能源和储能场站并未按预期投入单机的虚拟同步功能。因此新能源和储能场站的频率主动支撑到目前为止仍是一个亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：为解决单机的虚拟同步无法较好地体现新能源和储能场站的频率支撑效果的问题，本发明提出了一种适用于新能源和储能场站的频率主动支撑方法，通过整站机组的总容量来实现频率的响应，新能源和储能场站的整站容量一般在几十MVA到上百MVA，接近中型的火电厂机组容量，并列的多个场站同时进行频率响应，可提升对电网的频率支撑效果。

技术方案：一种适用于新能源和储能场站的频率主动支撑方法，包括以下步骤：

步骤1：根据并网点频率f、并网点频率变化率df/dt、并网点实时有功功率P_pcc判断是否具备惯量响应条件；若具备惯量响应条件，则计算得到模拟惯量响应有功指令ΔP_iner，执行步骤2；否则，模拟惯量响应有功指令ΔP_iner＝0，执行步骤2；

步骤2：根据并网点频率变化量，判断是否具备一次调频响应的条件，若具备，则计算得到一次调频响应指令ΔP_gov，执行步骤3，否则不进行一次调频响应；