[发明专利]一种用于基于储能的平衡区对新能源提供的阻尼计算方法

权利要求书

1.一种用于基于储能的平衡区对新能源提供的阻尼计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对风电机、储能进行建模，求得线性化的多输入多输出表达形式；

步骤二：根据风电机和储能的控制机理，两者都忽略各自的dq轴电流内环和无功外环控制，风电机简化为两阶的单输入单输出阻抗形式，储能简化为一阶的单输入单输出阻抗形式；

步骤三：将交流网络线性化，通过阻抗矩阵将风电机和储能平衡区相连；

具体包括以下步骤：

(3.1)基于储能的平衡区线性化

储能忽略无功外环影响，采用定有功功率控制，k表示为第k个储能，其输出功率为P_pk+jQ_pk，K_ppk与K_pik、K_Qpk与K_Qik、K_dpk与K_dik、K_qpk与K_qik分别为有功外环、无功外环、dq轴电流内环控制的比例放大系数和积分放大系数；同样忽略dq轴电流内环控制，有

忽略锁相环的影响，有V_pdk,0＝V_pk,0，V_pqk,0＝0，此时储能输出功率线性化为，

而在储能的输出控制中，有Q_pk,0＝0，式(8)中，I_pqk,0＝0，从而忽略无功外环的影响，结合式(6)与式(7)有：

(3.2)交流网络线性化

在不考虑线路动态的前提下，由此系统的网络模型为：

其中，Y为导纳矩阵，ΔI_pd、ΔI_pq、ΔV_pq和ΔV_pq为储能参数矢量矩阵：

ΔI_pd＝[I_pd1 I_pd2 … I_pdN]，ΔI_pq＝[I_pq1 I_pq2 … I_pqN]，

ΔV_pd＝[V_pd1 V_pd2 … V_pdN]，ΔV_pq＝[V_pq1 V_pq2 … V_pqN]；

(3.3)整个系统线性化闭环模型

根据式(5)、式(8)和式(9)构成整个系统的闭环模型，在锁相环理想情况，并且风电机和储能的输出皆为有功时，ΔI_wq＝0，ΔV_wq＝0，ΔI_pq＝0，ΔV_pq＝0，得到网络关系矩阵有：

其中H_k(s)为H_k(s)的对角矩阵，将h(s)分成4块矩阵：

得到：

ΔV_wd＝Z(s)ΔI_wd (12)

其中，Z(s)＝(Y₁-Y₂×(Y₃)^-1×Y₄)^-1

F_delta(s)＝Z(s)f(s) (13)

其中，f(s)＝-I_wd0(sK_vp+K_vi)为式(5)中的分子项，其中m(s)＝CV_dc0s²+V_wd0(sK_vp+K_vi)为式(5)的分母项，由F_delta(s)分析储能的平衡区对新能源并网提供的虚拟阻尼；

步骤四：风电机的二阶阻抗形式作为前馈二阶子系统，储能平衡区作为反馈环节，根据阻尼转矩方法计算储能平衡区对风电机提供的虚拟阻尼；

通过寻找公共节点，使N个储能的平衡区形成反馈环节，降低了储能平衡区提供虚拟阻尼的计算难度；将传统风电机和储能的多输入多输出形式，变为d轴坐标下的单输入单输出阻抗形式，进而满足阻尼转矩分析法的适用范围；

具体的包括以下过程：

将有功功率分解：ΔP＝T_dΔω+T_kΔδ，其中T_d为阻尼项，影响振荡模式的阻尼，T_k为同步项，影响振荡模式的频率，阻尼转矩的表达式为，

(As²+Bs+C)Δδ＝ΔT(s) (14)

ΔT(s)＝F_delta(s)Δδ (15)

A＝CV_dc0、B＝V_wd0K_vp、C＝V_wd0K_vi，并且系统的机电振荡模式为λ_s＝ξ_s+jω_s，在复频域下有，

在复频域下，将ΔT(s)分解：

ΔT(λ_s)＝T_kΔδ(λ_s)+T_dΔω(λ_s) (17)

结合式(15)-式(17)，F_delta(s)在复频域下为：

对于式(14)和式(17)来说，基于储能的平衡区影响新能源并网的阻尼主要为T_d，而T_d的求解为：

当T_d＜0时，此时储能平衡区对新能源并网提供负的虚拟阻尼；当T_d＞0时，此时储能平衡区对新能源并网提供正的虚拟阻尼。