[发明专利]基于储能的风电虚拟惯量优化控制方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开一种基于储能的风电虚拟惯量优化控制方法、装置及存储介质，属于风机并网技术领域。风机的机侧换流器与网侧换流器之间的直流母线电容上并联有储能装置，储能装置包括至少2组经济成本不同且能够相互独立工作的电池组。优化控制方法为，首先获取电网系统的实时频率，以及预设的储能装置启动触发频率、扰动下系统频率参考值、电网系统稳定频率下限值和电网运行截止频率；然后根据所获取的数据对电网运行状态进行判断，根据判断结果对储能装置中的一种或多种电池组进行功率输出控制，以适应不同的惯量支撑需求。本发明的应用可使电网系统能够有效应对不同大小的扰动情况，提升风储系统的惯量支撑能力，并保障其稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及风机并网技术领域，特别是一种基于储能的风电虚拟惯量优化控制方法、装置及存储介质。

背景技术

随着社会发展中清洁新能源使用的需求越来越高，风电的建设和使用的规模也随之快速增长。随着更多风电设备的并网发电，电力系统中风电等新能源发电的“渗透率”逐步提高，传统火电的占有比例持续降低。由于风电设备一般由电力电子变换器直接接入电网，不能像传统火电中的同步电机一样存在转动惯量对电网做惯量支撑，电网可能因此面临惯量缺失风险，这严重威胁着电网的安全运行。

目前，针对风电惯量支撑的能量来源问题，可以通过对风电场的风机的结构及其装置配备进行改造，在风电场中加装储能装置予以解决。风电惯量支撑的本质，是运用VSG技术，在面对电网扰动时，使其模拟传统同步电机的惯量响应环节，通过输出储能装置存储的能量，对电网提供功率补偿来维护电网频率稳定，这种方式已得到相关研究的支持。

不过，目前储能技术在风电惯量支撑上的运用尚处于发展阶段，市面上的各类储能电池还存在着一些问题，例如储能电池的使用寿命相对偏低，储能电池使用的安全性问题，储能电池的使用成本相对较高等，对于储能在风电惯量支撑上的应用形成了一定的制约。

发明内容

本发明的目的是，提供一种基于储能的风电虚拟惯量优化控制方法、装置及存储介质，在对风电场加装储能装置使其具备惯量支撑力的基础上，通过对储能装置的功率输出进行优化控制，使系统能够有效应对不同大小的扰动情况，提升风储系统的惯量支撑能力，保障风储系统惯量支撑的稳定性和安全性。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种基于储能的风电虚拟惯量优化控制方法，风机经机侧换流器、网侧换流器后并入电网系统，机侧换流器与网侧换流器之间的直流母线电容上并联有储能装置，所述储能装置包括至少2组经济成本不同且能够相互独立工作的电池组；

所述风电虚拟惯量优化控制方法包括：

获取电网系统的实时频率f_G，以及预设的储能装置启动触发频率f_on、扰动下系统频率参考值f_s、电网系统稳定频率下限值f_{G_min}和电网运行截止频率f_{G_MIN}；

根据所获取的数据，判断是否满足f_G≥f_on，若满足，则储能装置的电池组不启动；

若f_Gf_on，且满足f_G≥f_s，则控制储能装置中的电池组按照经济成本从低到高的顺序启动以向直流母线放电，直至电网系统实时频率f_G与电网系统稳定频率下限值f_{G_min}之间满足f_G≥f_{G_min}，则完成惯量支撑，控制储能装置中的电池组停止放电；