本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)頻率控制，尤其涉及一種構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前環(huán)境污染日益嚴(yán)重，能源日趨緊張的情況下，風(fēng)電作為開發(fā)利用技術(shù)最成熟的新能源形式之一，在電力系統(tǒng)中的滲透率不斷提升。目前，大多數(shù)風(fēng)機(jī)采用跟網(wǎng)型控制，依賴鎖相環(huán)跟隨交流電網(wǎng)電壓的頻率/相位來實現(xiàn)與電網(wǎng)的同步，難以在弱電網(wǎng)下穩(wěn)定運(yùn)行,且不具有電網(wǎng)支撐能力?；跇?gòu)網(wǎng)型控制的風(fēng)電系統(tǒng)憑借其自主構(gòu)建頻率/相位的特性，可以實現(xiàn)更快的頻率響應(yīng)，受到廣泛的關(guān)注。

2、構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)對電網(wǎng)頻率的支撐特性需要頻率響應(yīng)資源付出相應(yīng)的調(diào)頻代價。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子具備一定的旋轉(zhuǎn)動能，能夠?qū)ο到y(tǒng)頻率穩(wěn)定性起到很好的支撐作用。然而，利用轉(zhuǎn)子功率進(jìn)行調(diào)頻需要犧牲風(fēng)電系統(tǒng)的最大功率容量，并且儲存的能量有限，在一定上弱化了調(diào)頻效果。儲能系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、能夠準(zhǔn)確追蹤有功功率指令等優(yōu)點，通過控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)快速的慣量響應(yīng)能力和持續(xù)的有功功率支撐。因此，有必要為風(fēng)電場配備一定比例的儲能模塊。

3、綜上所述，以背靠背變流器為并網(wǎng)接口的構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)風(fēng)儲系統(tǒng)協(xié)同控制原則應(yīng)滿足：(1)系統(tǒng)頻率偏差小于頻率閾值下限時，判斷負(fù)荷擾動為小擾動，由轉(zhuǎn)子提供全部的支撐功率；(2)系統(tǒng)頻率偏差大于頻率閾值上限時，判斷負(fù)荷擾動為大擾動，儲能模塊動作，與轉(zhuǎn)子共同維持直流電壓穩(wěn)定，為網(wǎng)側(cè)提供支撐功率；(3)能夠在保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不大范圍波動的基礎(chǔ)上，減少儲能模塊的充放電次數(shù)，提高構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)風(fēng)儲系統(tǒng)中儲能模塊的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上技術(shù)問題中的至少一項，本發(fā)明提供了一種構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法及系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)直驅(qū)風(fēng)儲系統(tǒng)典型控制策略不能協(xié)調(diào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子和儲能模塊出力的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，包括：

3、獲取構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的頻率上限閾值|δfthh|、頻率下限閾值|δfthl|和頻率偏差|δf|；

4、根據(jù)頻率上限閾值|δfthh|和頻率偏差|δf|的大小判斷負(fù)荷擾動是否為大擾動，確定滯環(huán)模塊s狀態(tài)值；

5、根據(jù)頻率下限閾值|δfthl|和頻率偏差|δf|的大小，判斷負(fù)荷擾動是否為小擾動，確定滯環(huán)模塊s狀態(tài)值；

6、獲取滯環(huán)模塊s狀態(tài)值，儲能變流器電壓環(huán)參數(shù)直流電容電壓參考值udcref和直流電容電壓udc；

7、根據(jù)滯環(huán)模塊狀態(tài)值確定響應(yīng)策略，小擾動時s＝0，電壓外環(huán)不參與控制，只由電流內(nèi)環(huán)控制儲能變流器控制，產(chǎn)生儲能變流器電流參考值iesref；

8、根據(jù)滯環(huán)模塊狀態(tài)值確定響應(yīng)策略，大擾動時s＝1，電壓外環(huán)參與控制，產(chǎn)生儲能變流器電流參考值iesref；

9、獲取儲能變流器電流ies；

10、根據(jù)電流參考值iesref和儲能變流器電流ies作差后經(jīng)過pi環(huán)節(jié)產(chǎn)生pwm波形控制儲能變流器。

11、在本發(fā)明的一些實施例中，所述大擾動的判斷依據(jù)為：

12、

13、在本發(fā)明的一些實施例中，所述小擾動的判斷依據(jù)為：

14、

15、在本發(fā)明的一些實施例中，所述滯環(huán)模塊s的判斷邏輯為：

16、

17、即在小擾動時，s＝0，僅由直驅(qū)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子維持直流電壓穩(wěn)定；在大擾動時，s＝1，由轉(zhuǎn)子與儲能模塊共同維持直流電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)直流側(cè)的協(xié)同支撐。

18、在本發(fā)明的一些實施例中，所述電流參考值iesref獲取過程為：

19、s＝0時，電壓外環(huán)不參與控制，電流參考值iesref＝0；

20、s＝1時，電壓外環(huán)參與控制，經(jīng)過pi環(huán)節(jié)產(chǎn)生電流參考值iesref。

21、在本發(fā)明的一些實施例中，所述儲能變流器pwm信號產(chǎn)生過程為：

22、電流參考值iesref和儲能變流器電流ies作差后經(jīng)過pi環(huán)節(jié)產(chǎn)生pwm波形控制儲能變流器。

23、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供了一種構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐控制系統(tǒng)，包括：

24、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的頻率上限閾值的絕對值|δfthh|、頻率下限閾值的絕對值|δfthl|、頻率偏差的絕對值|δf|、直流電容電壓參考值udcref、直流電容電壓udc和儲能變流器電流ies；

25、判斷模塊，用于判斷頻率偏差的絕對值|δf|的大小，并根據(jù)其大小判斷為大擾動或小擾動；

26、滯環(huán)模塊，用于控制儲能變流器電壓外環(huán)的投入，s置0時儲能模塊電壓外環(huán)不投入，s置1時儲能模塊電壓外環(huán)投入；

27、電流計算模塊，用于基于直流電容電壓參考值udcref和直流電容電壓udc的差值，通過比例積分的控制模塊得出儲能變流器電流參考值iesref并經(jīng)過電流環(huán)產(chǎn)生儲能變流器pwm控制信號；

28、控制模塊，用于根據(jù)儲能變流器的pwm控制信號，控制風(fēng)機(jī)的輸出功率。

29、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法。

30、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，還提供了一種電子設(shè)備，包括：

31、存儲器，用于存儲計算機(jī)程序；

32、處理器，用于執(zhí)行所述計算機(jī)程序以實現(xiàn)如第一方面或第二方面中任一項所述的方法。

33、根據(jù)本發(fā)明的第五方面，還提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如第一方面或第二方面中任一項所述的方法。

34、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明以頻率閾值區(qū)別大小擾動，并在協(xié)同判據(jù)中加入滯環(huán)模塊。小擾動時，由直驅(qū)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子提供全部的支撐功率；大擾動時，儲能模塊動作，與轉(zhuǎn)子共同維持直流電壓穩(wěn)定，為直流電容提供支撐功率，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子和儲能模塊對構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)風(fēng)儲系統(tǒng)直流側(cè)的協(xié)同支撐，本發(fā)明能夠在保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不大范圍波動的基礎(chǔ)上，減少儲能模塊的充放電次數(shù)，提高了構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)式風(fēng)儲系統(tǒng)中儲能模塊的使用壽命，有利于風(fēng)儲系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行；對于電力系統(tǒng)頻率控制，本發(fā)明既能有效地維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，又能構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)式風(fēng)儲系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型，還能在直驅(qū)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動不大的前提下提高儲能模塊的可靠性和壽命，具有實際的工程應(yīng)用價值以及經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，其特征在于，所述大擾動的判斷依據(jù)為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，其特征在于，所述小擾動的判斷依據(jù)為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，其特征在于，所述滯環(huán)模塊s的判斷邏輯為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，其特征在于，所述電流參考值iesref獲取過程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法，其特征在于，所述儲能變流器pwm信號產(chǎn)生過程為：

7.一種構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐控制系統(tǒng)，其特征在于，采用了如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，包括：

8.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)頻率控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)儲系統(tǒng)的參數(shù)閾值協(xié)同功率支撐方法及系統(tǒng)，該方法包括：在系統(tǒng)頻率偏差小于頻率閾值下限時，判定該擾動為小擾動，儲能模塊不響應(yīng)，僅由轉(zhuǎn)子維持直流電壓穩(wěn)定；當(dāng)擾動致使風(fēng)儲系統(tǒng)頻率偏差大于頻率閾值上限時，判定該擾動為大擾動，此時由轉(zhuǎn)子與儲能模塊共同維持直流電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)直流側(cè)的協(xié)同支撐。本發(fā)明能夠在保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不大范圍波動的基礎(chǔ)上，減少的儲能模塊充放電次數(shù)，提高風(fēng)儲系統(tǒng)儲能模塊的使用壽命，本發(fā)明還能有效地維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，又能保證構(gòu)網(wǎng)型直驅(qū)式風(fēng)儲系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型。

技術(shù)研發(fā)人員：唐偉佳,李群,李強(qiáng),汪成根,呂振華,任必興,鄒小明,張森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9