电力储能系统的调频方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电光伏能源技术领域，特别涉及一种电力储能系统的调频方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 近年来，风电、光伏等新能源的迅猛发展为储能提供了更广阔的应用空间。由于风 电、光伏固有的随机性、波动性和间歇性，都会对系统频率的稳定性产生影响，从而导致大 规模新能源难以满足接入电网的要求，而大规模储能技术的引入，可以实时有效地改善间 歇式电源的运行特性，提升电力系统的调控能力，从而可以提高电网运行稳定性和可靠性。 然而，如何充分利用储能电站参与大电网的调度运行，充分发挥其系统价值，成了大规模储 能推广迫切需要解决的技术问题。
[0003]目前，风光储能控制系统已经具备了平滑出力、削峰填谷、跟踪计划、支持AGC等 四方面的控制功能，并且依托D5000统一平台设计的风光储联合发电系统AGC和AVC控制 系统中，已初步设计了储能参与调频和调压的功能。
[0004] 然而，现有的研究成果大多是针对储能系统电站级控制策略的研究，如果有效地 控制储能装置参与到系统调频中，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种电力储能系统的调频方法，以解决现有技术中无法有效 地控制储能装置参与到系统调频中的技术问题，该方法包括：
[0006] 确定电力机组的调频能力；
[0007] 预测风功率的爬坡量；
[0008] 在预测的风功率的爬坡量大于所述调频能力的情况下，根据所述调频能力和所述 爬坡量确定调频容量，并以所述调频容量作为阶跃信号调整储能系统的功率输出；
[0009] 在通过阶跃信号调整储能系统的功率输出的过程中，利用频率反馈控制调整储能 系统的功率输出量。
[0010] 在一个实施例中，确定电力机组的调频能力，包括：
[0011] 按照以下公式计算所述调频能力：
[0012] F_=min{d.咖}
[0013] 其中，Pragu表示调频能力，iTx表示机组的一次调频容量极限，表示当前时 刻机组的备用容量，p_CTve= Pmax-Pq，Af_表示储能系统所能允许的最 ;=f 大频率偏移，心表示调差系数，n表示电力机组的数量，P mx表示机组的装机容量，P (；表示机 组当前时刻的有功出力。
[0014] 在一个实施例中，按照以下公式确定所述阶跃信号的大小：
[0015] Pc_and= P w_Pregu
[0016] 其中，POT_nd表示阶跃信号，P w表示预测的风功率的爬坡量，P _表示调频能力。
[0017] 在一个实施例中，按照以下公式确定所述储能系统的功率调整量：
[0018] A P = -Kess* A f
[0019] 其中，A f表示储能系统的频率偏移，KESS表示储能系统的等效频率下垂系数。
[0020] 在一个实施例中，所述电力机组包括：水电机组或者火电机组。
[0021] 本发明实施例还提供了一种电力储能系统的调频装置，以解决现有技术中无法有 效地控制储能装置参与到系统调频中的技术问题，该装置包括：
[0022] 确定单元，用于确定电力机组的调频能力；
[0023] 预测单元，用于预测风功率的爬坡量；
[0024] 调整单元，用于在预测出的风功率的爬坡量大于所述调频能力的情况下，根据所 述调频能力和所述爬坡量确定调频容量，并以所述调频容量作为阶跃信号调整储能系统的 功率输出；
[0025] 反馈控制单元，用于在通过阶跃信号调整储能系统的功率输出的过程中，利用频 率反馈控制调整储能系统的功率输出量。
[0026] 在一个实施例中，所述确定单元具体用于按照以下公式计算所述调频能力：
[0027]
[0028] 其中，P"gu表示调频能力，裙ax表示机组的一次调频容量极限，表示当前时 刻机组的备用容量，，p_CTve= Pmax-Pq，Af_表示储能系统所能允许的最 ^1 大频率偏移，心表示调差系数，n表示电力机组的数量，P mx表示机组的装机容量，P (；表示机 组当前时刻的有功出力。
[0029] 在一个实施例中，所述调整单元具体用于按照以下公式确定所述阶跃信号的大 小：
[0030] Pco_nd= P W_Pregu
[0031] 其中，POT_nd表示阶跃信号，P w表示预测的风功率的爬坡量，P _表示调频能力。
[0032] 在一个实施例中，所述反馈控制单元具体用于按照以下公式确定所述储能系统的 功率调整量：
[0033] A P = _KESS* A f
[0034] 其中，A f表不储能系统的频率偏移，KESS表不储能系统的等效频率下垂系数。
[0035] 在一个实施例中，所述电力机组包括：水电机组或者火电机组。
[0036] 在本发明实施例中，提出了一种两阶段的控制策略，在第一阶段基于风电预测信 息预估出储能系统需要提供的调频容量，并由控制器直接将其作为阶跃信号下达，第二阶 段利用实测的频率反馈信息实时调整储能系统的输出功率，通过上述方法解决了现有技术 中无法有效地控制储能装置参与到系统调频中的技术问题，进一步的，由于第一阶段的控 制并不依赖于反馈发生，因此通过该方法进行控制可以有效减少频率的稳态偏移量，且能 够有效提高储能系统参与系统调频的动态响应速度。
【附图说明】
[0037] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0038] 图1是本发明实施例的电力储能系统的调频方法的方法流程图；
[0039] 图2是本发明实施例的储能参与电力系统调频的两阶段控制策略流程图；
[0040] 图3是本发明实施例的储能系统的品路下垂控制策略不意图；
[0041] 图4是本发明实施例的仿真算例的系统结构示意图；
[0042] 图5是本发明实施例储能电站不参与调频时的仿真结果示意图；
[0043] 图6是本发明实施例的储能电站采用一般的频率反馈控制策略时的仿真结果示 意图；
[0044] 图7是本发明实施例的采用本申请的控制策略时的仿真结果示意图；
[0045] 图8是本发明实施例的电力储能系统的调频装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0046] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对 本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0047] 本发明实施例提供了一种电力储能系统的调频方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0048] 步骤101 :确定电力机组的调频能力；
[0049] 步骤102 :预测风功率的爬坡量；
[0050] 步骤103 :在预测的风功率的爬坡量大于所述调频能力的情况下，根据所述调频 能力和所述爬坡量确定出调频容量，并以所述调频容量作为阶跃信号调整储能系统的功率 输出；
[0051] 步骤104 :在通过阶跃信号调整储能系统的功率输出的过程中，利用频率反馈控 制调整储能系统的功率输出量。
[0052] 在上述实施例中，提出了一种两阶段的控制策略，在第一阶段基于风电预测信息 预估出储能系统需要提供的调频容量，并由控制器直接将其作为阶跃信号下达，第二阶段 利用实测的频率反馈信息实时调整储能系统的输出功率，通过上述方法解决了现有技术中 无法有效地控制储能装置参与到系统调频中的技术问题，进一步的，由于第一阶段的控制 并不依赖于反馈发生，因此通过该方法进行控制可以有效减少频率的稳态偏移量，且能够 有效提高储能系统参与系统调频的动态响应速度。
[0053] 具体的，在上述步骤101中，可以按照以下公式计算所述调频能力：
[0054] }
[0055] 其中，Pregu表示调频能力，禮u表示机组的一次调频容量极限，PresCTve表示当前时 刻机组的备用容量。
[0056] 上述的托_和可以按照以下公式确定： n
[0057] 'Pyemrve. ~PmAX Pg .? /=：1
[0058] 其中，A f_表示储能系统所能允许的最大频率偏移，K廣示调差系数，n表示电 力机组的数量，PMAX表示机组的装机容量，P s表示机组当前时刻的有功出力，其中，P 可 以由PMU或RTU测量得到。
[0059] 具体的，上述阶跃信号，即调频容量可以按照以下公式计算