构网型光伏参数优化方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及电力，尤其涉及一种构网型光伏参数优化方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、近年来，为响应双碳战略，光伏等新能源大量接入，可再生能源在电力系统中的占比不断提升，但是光伏等新能源经换流器并网系统在频率波动时不能够提供足够的惯量支撑，因此需要储能单元来提供功率支撑，来提高系统的惯量水平。

2、换流器采用虚拟同步技术进行控制，可以模拟同步发电机的外特性，提高系统惯量，但是其惯量参数的取值会影响到vsg(virtual synchronous generator，虚拟同步发电机)控制的效果，因此，如何针对这样的构网型光伏系统的控制参数进行优化设计以提高换流器vsg控制的性能，改善惯量响应仍然是亟待解决的关键问题。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种构网型光伏参数优化方法、装置、设备及存储介质，从而有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种构网型光伏参数优化方法，包括如下步骤：

3、建立基于直流侧储能并网的构网型光伏系统的数学模型；

4、基于所述数学模型推导出考虑换流器和/或储能单元容量的一次调频系数边界；

5、以频率偏差最小为优化目标，所述一次调频系数边界为约束，构建参数优化模型；

6、对所述优化模型进行求解，得到惯量响应最优的惯量参数。

7、进一步地，所述构网型光伏系统中，boost前级控制器控制光伏阵列的端电压以实现mppt功能，双向buck-boost控制直流侧电压保持恒定，逆变器采用vsg控制，光伏阵列和储能单元分别通过dc-dc电路连接到直流母线，再通过三相逆变器送出功率。

8、进一步地，所述vsg控制包括：

9、

10、式中，h为vsg的虚拟惯量系数，d为vsg的虚拟阻尼系数，pc0为vsg的基准有功功率，pc为vsg的有功功率，kd为vsg的虚拟下垂系数，kq为无功回路的无功电压下垂系数，为vsg的无功功率参考值，qc为vsg的无功功率，u0为vsg的电压参考值，u为vsg的电压，δf为系统频率偏差，f0为系统额定频率，f为系统实际频率。

11、进一步地，所述构网型光伏系统的频率响应模型包括：

12、

13、式中，δf为系统频率偏差，hg为同步机的虚拟惯量系数，kd为换流器的虚拟下垂系数，r为调差系数，fh为高压缸做功比例系数，tr为再热器时间常数，δpm为同步机机械功率偏差，δpe为同步机电磁功率偏差，dg为同步机的阻尼系数，s为复频率。

14、进一步地，所述基于所述数学模型推导出考虑换流器和/或储能单元容量的一次调频系数边界，包括如下步骤：

15、考虑逆变器的容量限制，确定逆变器最大能增加的有功出力；

16、考虑储能单元功率限制，确定储能单元最大能增加的有功出力；

17、根据逆变器和储能单元的最大能增加的有功出力，确定最大的一次调频系数边界，所述最大的一次调频系数边界用于使变流器在不同条件下，其有功功率不会超过容量限制。

18、进一步地，所述逆变器的容量限制包括：

19、

20、式中：s为换流器的容量，qref为其无功出力，pmax为逆变器最大有功出力；

21、逆变器最大能增加的有功出力为：

22、paddm＝pmax-p0；

23、式中：p0为初始的有功功率参考值，paddm为可以增加的最大有功出力；

24、所述储能单元功率限制包括：

25、pessm＝pessmax-pess0＝pessmax-(p0-ppv0)；

26、式中：pessm为储能单元最大能增加的有功出力，pessmax为储能单元最大有功出力，pess0为储能单元的初始有功出力，p0为初始的有功功率参考值，ppv0为光伏的初始有功出力；

27、最大的一次调频系数边界km为：

28、

29、式中：paddm为逆变器最大能增加有功出力，pessm为储能单元最大能增加的出力，d为阻尼系数，δfmax为频率的最大偏差，δfdeadzone为频率波动的死区。

30、进一步地，所述优化模型包括：

31、

32、其中，优化目标为使得频率偏差δfnadir最小；第一个约束为换流器容量限制；第二个约束为储能单元功率限制；第三个约束为系统的微分代数方程离散化得到的等式约束，且参数位于一次调频系数边界内；

33、式中，pe为同步机电磁功率，pmax为逆变器最大有功出力，ppv0为光伏的初始有功出力，pessm为储能单元最大能增加的出力。

34、本发明还包括一种构网型光伏参数优化装置，使用如上述的方法，包括：

35、数学模型建立单元，用于建立基于直流侧储能并网的构网型光伏系统的数学模型；

36、调频系数边界单元，用于基于所述数学模型推导出考虑换流器和/或储能单元容量的一次调频系数边界；

37、优化模型建立单元，用于以频率偏差最小为优化目标，所述一次调频系数边界为约束，构建参数优化模型；

38、求解单元，用于对所述优化模型进行求解，得到惯量响应最优的惯量参数。

39、本发明还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。

40、本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。

41、本发明的有益效果为：本发明对于基于直流侧储能并网的构网型光伏，对其调频系数边界进行了理论推导，基于所述数学模型推导出考虑换流器和/或储能单元容量的一次调频系数边界；以频率偏差最小为优化目标，所述一次调频系数边界为约束，构建参数优化模型；对所述优化模型进行求解，得到惯量响应最优的惯量参数。针对实际的惯量参数选取提出了一种优化策略，有利于实际工程中的参数选取以及提高系统的频率稳定和惯量响应。

技术特征：

1.一种构网型光伏参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的构网型光伏参数优化方法，其特征在于，所述构网型光伏系统中，boost前级控制器控制光伏阵列的端电压以实现mppt功能，双向buck-boost控制直流侧电压保持恒定，逆变器采用vsg控制，光伏阵列和储能单元分别通过dc-dc电路连接到直流母线，再通过三相逆变器送出功率。

3.根据权利要求2所述的构网型光伏参数优化方法，其特征在于，所述vsg控制包括：

4.根据权利要求2所述的构网型光伏参数优化方法，其特征在于，所述构网型光伏系统的频率响应模型包括：

5.根据权利要求1所述的构网型光伏参数优化方法，其特征在于，所述基于所述数学模型推导出考虑换流器和/或储能单元容量的一次调频系数边界，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的构网型光伏参数优化方法，其特征在于，所述逆变器的容量限制包括：

7.根据权利要求1所述的构网型光伏参数优化方法，其特征在于，所述优化模型包括：

8.一种构网型光伏参数优化装置，其特征在于，使用如权利要求1至7中任一项所述的方法，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种构网型光伏参数优化方法、装置、设备及存储介质，方法包括：建立基于直流侧储能并网的构网型光伏系统的数学模型；基于数学模型推导出考虑换流器和/或储能单元容量的一次调频系数边界；以频率偏差最小为优化目标，一次调频系数边界为约束，构建参数优化模型；对优化模型进行求解，得到惯量响应最优的惯量参数。本发明中，通过对于基于直流侧储能并网的构网型光伏，对其调频系数边界进行了理论推导，得到惯量响应最优的惯量参数。针对实际的惯量参数选取提出了一种优化策略，有利于实际工程中的参数选取以及提高系统的频率稳定和惯量响应。

技术研发人员：李群,李强,张森,贾勇勇,吕振华,唐伟佳,汪成根,邹小明,任必兴,胡英杰
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/9