一种储能系统参与电网一次频率控制的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电网频率控制技术领域，特别设及一种储能系统参与电网一次频率控 制的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着电力需求的增长，电网负荷峰谷差不断变大，对电力系统调频提出了更高的 要求，需要更多响应快速的调节电源。传统调频技术中的频率控制是通过输出功率的快速 增减来维持发电功率与负荷需求的平衡。而发电机具有的响应慢、爬坡速率低等特性易导 致：1)因爬坡慢而不能较快地实现调度目标从而快速实现再调度，因而不能提供所有的区 域控制误差校正;2)因爬坡慢而无法快速改变方向，有时甚至会提供反向调节，因而发电机 有时会增加区域控制误差。
[0003] 储能系统具有快速的功率响应能力，且能够实现功率的正反双向调节。当储能系 统参与电网频率控制时，通过对储能系统的合理控制，可W改善电力系统的调频特性，具有 更好的经济性，但是目前尚欠缺对储能系统参与电网频率调节运方面的研究。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供了一种储能系统参与电网一次频率控制的方法，通过利用储能 系统的快速响应能力，可W显著提高电网频率扰动时频率变化幅度和稳定速度，提高电网 抵抗负荷扰动的能力。该方法包括：
[0005] 实时监控电网频率及储能系统的荷电状态，若电网频率偏差未超过最大频率偏 差，则循环监控电网频率及储能系统的荷电状态;若电网频率偏差超过最大频率偏差，则根 据电网频率偏差的偏差方向和储能系统的荷电状态，确定储能系统参与电网一次频率控 制：
[0006] 若满足一次调频启动条件，则启动虚拟惯性响应和一次可变下垂控制，确定储能 系统的虚拟惯性响应和一次可变下垂控制功率调整值;根据虚拟惯性响应和一次可变下垂 控制功率调整值，确定总的有功控制指令;根据总的有功控制指令，对储能系统的有功出力 进行调整；
[0007] 其中，所述电网频率偏差为电网频率与电力系统的标称频率的差值的绝对值。
[000引在一个实施例中，所述根据电网频率偏差的偏差方向和储能系统的荷电状态，确 定储能系统参与电网一次频率控制，包括：
[0009] 在电网频率偏差的偏差方向为ft巧0+Afmax,且SOCbess,t<S0Cmax时，确定储能系统 参与电网一次频率控制；
[0010] 或，在电网频率偏差的偏差方向为ft<50-Afmax，且S0CBESS,t〉S0Cmin时，确定储能系 统参与电网一次频率控制；
[OOW 其中，ft为t时刻的电网频率；A fmax为最大频率偏差;SOCbess,*为储能系统在t时刻 的荷电状态;SOCmax为储能系统允许的荷电状态最大值;SOCmin为储能系统允许的荷电状态 最小值。
[0012] 在一个实施例中，所述一次调频启动条件包括虚拟惯性响应启动条件和一次可变 下垂控制启动条件；
[0013] 所述虚拟惯性响应启动条件为：
[0014] 当I壯t/dt I > Rlim时，虚规肢性响应启动；
[001日]其中，壯t/化为t时刻的电网频率变化率，Rlim为电网频率变化率死区；
[0016]所述一次可变下垂控制启动条件为：
[001 7] 当I ft-50 I〉A fmax且t〉Tdelayl时，一次可变下垂控制启动；
[001引其中，ft为t时刻的电网频率；A fmax为最大频率偏差;Tdelayl为预设的第一延迟时 间。
[0019] 在一个实施例中，该方法还包括：
[0020] 当满足一次调频结束条件时，结束虚拟惯性响应和一次可变下垂控制；
[0021] 所述一次调频结束条件包括虚拟惯性响应结束条件和一次可变下垂控制结束条 件；
[0022] 所述虚拟惯性响应结束条件为：
[0023] 当电网频率达到峰值且延迟预设时间后，虚拟惯性响应结束；
[0024] 所述一次可变下垂控制结束条件为：
[00巧]当t〉Tdelay2时，一次可变下垂控制结束；
[0026] 其中，TdelayS预设的第二延迟时间。
[0027] 在一个实施例中，所述储能系统的虚拟惯性响应按如下公式确定：
[0029] 其中，A Pineit.t为储能系统在t时刻的虚拟惯性响应，Klnert为虚拟惯性系数，Klnert< 0，壯t/化为t时刻的电网频率变化率，Rlim为电网频率变化率死区。
[0030] 在一个实施例中，所述储能系统的一次可变下垂控制功率调整值按如下公式确 定：
[0032] 其中，A时TDDP,t为储能系统在t时刻的一次可变下垂控制功率调整值，化rwp,t为t时 刻的下垂系数，ft为t时刻的电网频率，A fmax为最大频率偏差，min为取小值运算，max为取 大值运算，Pbessn为储能系统的额定功率；
[0033] 按照如下公式确定Rdtdop,。
[0035]其中，Rmax为最大下垂系数，Rmin为最小下垂系数，SOCbess,*为储能系统在t时刻的荷 电状态;SOCmax为储能系统允许的荷电状态最大值;SOCmin为储能系统允许的荷电状态最小 值。
[0036] 在一个实施例中，所述总的有功控制指令按如下公式确定：
[0037] A PpF't= A Pinert't+ A Poroop't;
[003引其中，A Ppf,t为t时刻的总的有功控制指令。
[0039] 本发明实施例还提供了一种储能系统参与电网一次频率控制的装置，通过利用储 能系统的快速响应能力，可W显著提高电网频率扰动时频率变化幅度和稳定速度，提高电 网抵抗负荷扰动的能力。该装置包括：
[0040] 监控模块，用于实时监控电网频率及储能系统的荷电状态，若电网频率偏差未超 过最大频率偏差，则循环监控电网频率及储能系统的荷电状态值；
[0041 ] -次频率控制模块，用于若电网频率偏差超过最大频率偏差，则根据电网频率偏 差的偏差方向和储能系统的荷电状态值，确定储能系统参与电网一次频率控制：
[0042] 若满足一次调频启动条件，则启动虚拟惯性响应和一次可变下垂控制，确定储能 系统的虚拟惯性响应和一次可变下垂控制功率调整值;根据虚拟惯性响应和一次可变下垂 控制功率调整值，确定总的有功控制指令;根据总的有功控制指令，对储能系统的有功出力 进行调整；
[0043] 其中，所述电网频率偏差为电网频率与电力系统的标称频率的差值的绝对值。
[0044] 在一个实施例中，所述一次频率控制模块具体用于：
[0045] 按照如下方式根据电网频率偏差的偏差方向和储能系统的荷电状态，确定储能系 统参与电网一次频率控制：
[0046] 在电网频率偏差的偏差方向为ft巧0+Afmax,且SOCbess,t<S0Cmax时，确定储能系统 参与电网一次频率控制；
[0047] 或，在电网频率偏差的偏差方向为ft巧0-Afmax,且SOCbess, t〉S0Cmin时，确定储能系 统参与电网一次频率控制；
[0048] 其中，ft为t时刻的电网频率；A fmax为最大频率偏差;SOCbess,*为储能系统在t时刻 的荷电状态;SOCmax为储能系统允许的荷电状态最大值;SOCmin为储能系统允许的荷电状态 最小值。
[0049] 在一个实施例中，所述一次调频启动条件包括虚拟惯性响应启动条件和一次可变 下垂控制启动条件；
[0050] 所述虚拟惯性响应启动条件为：
[00引]当I壯t/化I > I^lim时，虚拟惯性响应启动；
[0052] 其中，壯tMt为t时刻的电网频率变化率，Rlim为电网频率变化率死区；
[0053] 所述一次可变下垂控制启动条件为：
[0054] 当I ft-50 I〉A fmax且t〉Tdelayl时，一次可变下垂控制启动；
[0055] 其中，ft为t时刻的电网频率；A fmax为最大频率偏差;Tdelayl为预设的第一延迟时 间。
[0056] 在一个实施例中，所述一次频率控制模块还用于：
[0057] 当满足一次调频结束条件时，结束虚拟惯性响应和一次可变下垂控制；
[0058] 所述一次调频结束条件包括虚拟惯性响应结束条件和一次可变下垂控制结束条 件；
[0059] 所述虚拟惯性响应结束条件为：
[0060] 当电网频率达到峰值且延迟预设时间后，虚拟惯性响应结束；
[0061 ]所述一次可变下垂控制结束条件为：
[0062]当t〉Tdelay2时，一次可变下垂控制结束；
[00创其中，TdelayS为预设的第二延迟时间。
[0064] 在一个实施例中，所述一次频率控制模块具体用于：
[0065] 按如下公式确定储能系统的虚拟惯性响应：
[0067] 其中，A Pinert,t为储能系统在t时刻的虚拟惯性响应，Klnert为虚拟惯性系数，Klnert< 0，壯t/化为t时刻的电网频率变化率，Rlim为电网频率变化率死区。
[0068] 在一个实施例中，所述一次频率控制模块具体用于：
[0069] 按如下公式确定储能系统的一次可变下垂控制功率调整值：
[0071] 其中，A时TDDP,t为储能系统在t时刻的一次可变下垂控制功率调整值，化rwp,t为t时 刻的下垂系数，ft为t时刻的电网频率，A fmax为最大频率偏差，min为取小值运算,max为取 大值运算，Pbessn为储能系统的额定功率；