提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法与流程

本发明属于电力系统调频，具体涉及一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法。

背景技术：

1、双碳战略的实施，要求电力系统进一步去碳，向清洁化转型。因此，可再生能源大量接入，其渗透率的增加使得电网整体惯性下降，系统调频能力下降，功率波动时易造成频率变化波动较大，需要挖掘发现新的调频资源和方法。

2、虚拟电厂作为一种电源管理系统，将各类分布式能源利用信息技术聚合到一起，可以促进新型电力系统新能源的消纳，提供调峰调频功能。而在虚拟电厂参与二次调频的研究方面，现有文献多集中于解决其内部的多主体优化调度和投标、竞价策略等问题，缺乏考虑虚拟电厂内部资源的动态频率调节，以及系统稳定性研究，因此，调频能力低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，可有效解决上述问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，建立风储协同二次调频系统；所述风储协同二次调频系统包括风力发电机组和储能电池；

5、步骤s2，实时测量得到电力系统频率变化量和频率变化率；

6、步骤s3，基于电力系统频率变化量和频率变化率，对所述风力发电机组采用基于模糊逻辑规则的虚拟惯性控制方法，对所述风力发电机组的转子转速进行控制，进而参与二次调频；

7、步骤s4，在所述风力发电机组参与二次调频的同时，基于所述储能电池的当前荷电状态，对所述储能电池进行虚拟下垂控制，进而协同参与二次调频。

8、优选的，其特征在于，步骤s3具体为：

9、步骤s3.1，实时测量得到电力系统频率变化量和频率变化率，对频率变化量和频率变化率分别进行归一化处理，得到归一化后的频率变化量δf和归一化后的频率变化率基于下式，得到频率波动系数f：

10、

11、其中：a1和a2分别为频率变化量权重因子和频率变化率权重因子；

12、步骤s3.2，构建模糊控制器，设置模糊控制器的模糊规则和隶属度函数；将实时测量到的当前风速v和频率波动系数f输入所述模糊控制器；所述模糊控制器进行模糊运算，输出虚拟惯量系数kp；

13、步骤s3.3，采用所述虚拟惯量系数kp对所述风力发电机组进行控制。

14、优选的，其特征在于，步骤s3.2具体为：

15、步骤s3.2.1，制定模糊规则为：

16、如果当前风速v越小，则代表风力发电机组的可调频转子动能越小，因此，输出的虚拟惯量系数的值越小，代表当前风速v和输出的虚拟惯量系数正相关；

17、如果当前风速v越大，则代表风力发电机组的可调频转子动能越大，因此，输出的虚拟惯量系数的值越大，代表当前风速v和输出的虚拟惯量系数正相关；

18、如果频率波动系数f越小，代表电力系统频率波动小，因此，对风力发电机组的可调频转子转速的控制量越小，输出的虚拟惯量系数的值越小，代表频率波动系数f和输出的虚拟惯量系数正相关；

19、根据模糊规则，得到模糊表为：将风速划分为n个等级，将频率波动系数划分为m个等级，对于第j个等级的风速和第i个等级的频率波动系数，其中，j＝1,2,...,n，i＝1,2,...,m，根据专家经验，对应最佳的模糊化前的虚拟惯量系数kij，kij代表与第j个等级的风速和第i个等级的频率波动系数匹配的模糊化前的虚拟惯量系数；

20、步骤s3.2.2，采用下式，输出模糊化处理后的虚拟惯量系数kp：

21、

22、其中：u2j(v)代表当前风速v属于第j个风速等级的第j隶属度值；u1i(f)代表当前频率波动系数f属于第i个频率波动系数等级的第i隶属度值。

23、优选的，其特征在于，步骤s3.3具体为：

24、采用下式，对风力发电机组的出力进行调节，通过风力发电机组延缓电力系统频率变化趋势，增强反应频率波动的能力：

25、

26、其中：pw为风力发电机组的出力。

27、优选的，其特征在于，步骤s4具体为：

28、步骤s4.1，根据储能电池的当前荷电状态，确定储能电池的充电速率控制系数kc或放电速率控制系数kd；

29、步骤s4.2，确定储能电池调频参与比h；

30、步骤s4.3，根据下式，得到储能电池充电或放电状态下的虚拟下垂控制系数kb：

31、

32、其中：δf代表电力系统当前频率和电力系统目标频率的频率偏差；

33、步骤s4.4，根据储能电池充电或放电状态下的虚拟下垂控制系数kb，采用下式，对储能电池的发出功率进行控制：

34、

35、其中：pb为储能电池发出功率；tb为储能电池响应时间常数；s为拉普拉斯变换的复数变量。

36、优选的，其特征在于，步骤s4.1具体为：

37、储能电池的充电速率控制系数kc和放电速率控制系数kd的表达式为：

38、

39、

40、其中：soci代表示储能电池的当前荷电状态；m为充放电调节系数。

41、优选的，步骤s4.2中，储能电池调频参与比h按下式得到：

42、h＝1-ekt

43、其中：t表示调频时间；k表示储能电池调频参与比h随时间t的变化程度系数，使得h随时间变大而增大，因此，随着风力发电机组进行二次调频的时间不断推进，储能电池发出功率逐渐增大。

44、本发明提供的提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法具有以下优点：

45、本发明提出了一种提升含风电和储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，提高了虚拟电厂中两大电源配合参与系统调频的能力。

技术特征：

1.一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，步骤s3具体为：

3.根据权利要求2所述的一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，步骤s3.2具体为：

4.根据权利要求2所述的一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，步骤s3.3具体为：

5.根据权利要求1所述的一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，步骤s4具体为：

6.根据权利要求5所述的一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，步骤s4.1具体为：

7.根据权利要求5所述的一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，其特征在于，步骤s4.2中，储能电池调频参与比h按下式得到：

技术总结
本发明提供一种提升含风电储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，包括以下步骤：建立风储协同二次调频系统；所述风储协同二次调频系统包括风力发电机组和储能电池；基于电力系统频率变化量和频率变化率，对所述风力发电机组采用基于模糊逻辑规则的虚拟惯性控制方法，对所述风力发电机组的转子转速进行控制，进而参与二次调频；基于所述储能电池的当前荷电状态，对所述储能电池进行虚拟下垂控制，进而协同参与二次调频。本发明提出了一种提升含风电，储能电池的虚拟电厂二次调频性能的控制方法，提高了虚拟电厂中两大电源配合参与系统调频的能力。

技术研发人员：王宣元,翟丙旭,王泽森,李远卓,谢欢,张锐,辛光明,张昊,孔帅皓,李奇,黄天啸,刘苗,钱苏晋,张学松,樊爱军
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21