一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115313443A(43)申请公布日2022.11.08(21)申请号202211026832.1(22)申请日2022.08.25(71)申请人华北电力大学（保定）地址071000河北省保定市莲池区永华北大街619号(72)发明人付媛万怿张祥宇(74)专利代理机构北京和联顺知识产权代理有限公司11621专利代理师刘述丽(51)Int.Cl.H02J3/28(2006.01)H02J3/24(2006.01)H02J3/38(2006.01)H02J3/46(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，包括：当储能通过附加惯量控制参与电力系统的调频时，计算系统变频极值时间内储能的虚拟惯性时间常数大小；根据系统最小惯量需求计算需要配置储能的容量占风机容量的百分比；提出储能的状态转移控制，使储能惯量支撑结束后出力大小平稳地过渡到同步机侧，保证储能留有充足的荷电状态参与下次调频；设计调频状态转移控制参数大小，保证储能退出效果达到最佳。本发明提供的基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，保证储能惯量支撑结束后稳定退出，保证系统频率的稳定。CN115313443ACN115313443A权利要求书1/3页1.一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取储能系统的虚拟惯性时间常数，其中，所述储能系统应用于风力发电系统中，所述风力发电系统还包括风机、同步机；基于电力系统最小惯量需求，获取配置所述储能系统的容量占风机容量的百分比；根据所述虚拟惯性时间常数和所述百分比，对所述储能系统进行调频状态转移控制，用于将所述所述储能系统在储能惯量支撑结束后的出力大小平稳过渡到同步机侧，保证所述储能系统具有参与下次调频的荷电状态。2.根据权利要求1所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在获取储能系统的虚拟惯性时间常数的过程中，在所述储能系统通过附加惯量控制参与电力系统的调频时，在电力系统变频极值时间内，计算所述虚拟惯性时间常数。3.根据权利要求2所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在计算虚拟惯性时间常数的过程中，所述电力系统变频极值时间tfm表示为：式中，各参数可表示为：其中，HS为系统惯性时间常数；D为系统阻尼系数；KL为系统负荷调节系数；σ为同步机调差系数；Tg为涡轮机等值惯性时间常数；a为涡轮机特征系数；k1为风电渗透率。4.根据权利要求3所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在计算虚拟惯性时间常数的过程中，所述虚拟惯性时间常数HB表示为：式中，ΔPB为储能惯量支撑功率，其最大值为储能的配置容量k1k2，其中，k1为风电渗透率；k2为储能容量占风机容量的比例，ω0和ω1分别为初始时刻角频率和tfm时刻对应的角频率。5.根据权利要求4所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在获取储能系统的容量占风机容量比例的过程中，当所述储能系统通过附加惯量控制参与所述电力系统的调频时，获取所述电力系统的惯性时间常数；2CN115313443A权利要求书2/3页基于电力系统最小惯量需求，获取配置所述储能系统的容量占风机容量的百分比。6.根据权利要求5所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在获取惯性时间常数的过程中，所述惯性时间常数表示为：其中，HG和Hw分别为同步机和风机的惯性时间常数；SG和Sw分别为同步机和风机的装机容量；SN为系统总装机容量。7.根据权利要求6所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在基于电力系统最小惯量需求的条件下，获取配置所述储能系统的容量占风机容量的百分比为：8.根据权利要求7所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在对储能系统进行调频状态转移控制的过程中，设置用于调频状态转移控制的传递函数；根据所述传递函数，获取所述储能系统的单位阶跃响应的象函数，并进行拉氏反变换，获取用于调频状态转移控制的表达式为：其中，‑e‑t/T为暂态分量。9.根据权利要求8所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：在获取传递函数和象函数的过程中，所述传递函数表示为：所述象函数表示为：其中，T为调频状态转移控制的时间常数，s为复变量。10.根据权利要求9所述一种基于储能虚拟惯量需求的调频状态转移控制方法，其特征在于：用于实现调频状态转移控制方法的调频状态转移控制系统，包括：虚拟惯性时间常数生成模块，用于获取储能系统的虚拟惯性时间常数