本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別涉及一種新能源場(chǎng)站與共享儲(chǔ)能協(xié)同控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)能源不斷轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)逐漸呈現(xiàn)出“雙高”的特點(diǎn)，即高比例可再生能源和高比例電力電子設(shè)備。各種新能源機(jī)組并網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，主要體現(xiàn)在風(fēng)電、光伏等新能源滲透率增大，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)火電機(jī)組占比減少，使得高滲透率新能源電力系統(tǒng)的系統(tǒng)慣量水平下降。新能源出力的不確定性和新能源機(jī)組的低慣量特征給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。

2、僅僅依靠同步機(jī)組自身慣量無法滿足系統(tǒng)的慣量需求，在高比例新能源電網(wǎng)中，系統(tǒng)慣性支撐可以依靠風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能與儲(chǔ)能的存儲(chǔ)能量。風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)跟蹤狀態(tài)時(shí)，無法參與系統(tǒng)一次調(diào)頻。將頻率的變動(dòng)量考慮到風(fēng)電機(jī)組的有功控制環(huán)節(jié)，通過有功調(diào)節(jié)吸收及釋放風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，風(fēng)機(jī)可以產(chǎn)生虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。儲(chǔ)能不同于同步機(jī)組和風(fēng)機(jī)，作為靜止發(fā)電元件儲(chǔ)能本身不具備旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，類似于風(fēng)電機(jī)組，儲(chǔ)能可以通過有功控制，產(chǎn)生虛擬慣量。

3、新能源場(chǎng)站搭配儲(chǔ)能整個(gè)聯(lián)合系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性由頻率變化率、穩(wěn)態(tài)頻率偏差共同決定，對(duì)于低慣性高滲透率的新能源場(chǎng)站，頻率變化率將作為衡量系統(tǒng)頻率安全穩(wěn)定的重要指標(biāo)。依據(jù)負(fù)荷不同擾動(dòng)的大小，可以得到系統(tǒng)所需最小慣量?；谙到y(tǒng)最小慣量需求，對(duì)新能源場(chǎng)站內(nèi)風(fēng)電、光伏等新能源與儲(chǔ)能之間進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，在調(diào)頻過程中增加控制邏輯，設(shè)計(jì)控制參數(shù)，以滿足系統(tǒng)頻率安全。

4、在新能源場(chǎng)站配置一定容量的儲(chǔ)能，針對(duì)新能源場(chǎng)站發(fā)生較大負(fù)荷擾動(dòng)情況，自身配置儲(chǔ)能無法滿足系統(tǒng)最小慣量需求，其余場(chǎng)站機(jī)組配置儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)能量共享，共同承擔(dān)新能源場(chǎng)站的調(diào)頻。通過“新能源場(chǎng)站+共享儲(chǔ)能”協(xié)同控制方法，基于系統(tǒng)最小慣量需求，充分挖掘新能源場(chǎng)站的慣性支撐潛力。

5、因此，如何實(shí)現(xiàn)慣量不足時(shí)新能源場(chǎng)站與儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制，滿足電力網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定是未來高滲透率新能源電力系統(tǒng)發(fā)展需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新能源場(chǎng)站與共享儲(chǔ)能協(xié)同控制方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題。

2、為了對(duì)披露的實(shí)施例的一些方面有一個(gè)基本的理解，下面給出了簡(jiǎn)單的概括。該概括部分不是泛泛評(píng)述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡(jiǎn)單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。

3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供了一種新能源場(chǎng)站與共享儲(chǔ)能協(xié)同控制方法。

4、在一個(gè)實(shí)施例中，所述新能源場(chǎng)站與共享儲(chǔ)能協(xié)同控制方法，包括：

5、對(duì)新能源場(chǎng)站進(jìn)行分析，建立新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型；

6、基于所述頻率響應(yīng)模型對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行分析，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷擾動(dòng)情況，并根據(jù)所述負(fù)荷擾動(dòng)情況，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的最小虛擬慣量；

7、基于所述最小虛擬慣量，對(duì)新能源場(chǎng)站的新能源和儲(chǔ)能進(jìn)行虛擬慣量評(píng)估，并根據(jù)虛擬慣量評(píng)估結(jié)果對(duì)新能源場(chǎng)站和共享儲(chǔ)能出力情況進(jìn)行協(xié)同控制調(diào)整。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)新能源場(chǎng)站進(jìn)行分析，建立新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型包括：

9、對(duì)新能源場(chǎng)站的風(fēng)機(jī)頻率響應(yīng)特性以及儲(chǔ)能頻率響應(yīng)特性進(jìn)行分析，確定風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

10、基于所述風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，結(jié)合新能源滲透率和施加的虛擬慣性控制系數(shù)，建立新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為：

12、

13、式中，jvir_w為風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；jw為風(fēng)機(jī)固有慣量；ωr為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度；ωs為同步機(jī)角速度；d為微分符號(hào)；δwr為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；δws為同步機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；wr0為風(fēng)機(jī)初始轉(zhuǎn)速；ws0為同步機(jī)初始轉(zhuǎn)速。

14、在一個(gè)實(shí)施例中，所述蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為：

15、

16、ks＝(δγsoc/γsoc_0)/(δws/ws)

17、式中，jvir_b為蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ub為蓄電池額定電壓；qn為蓄電池額定容量；γsoc為t時(shí)刻蓄電池荷電狀態(tài)；ωs為同步機(jī)角速度；js為同步機(jī)固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；eb為蓄電池存儲(chǔ)能量；γsoc_0為初始狀態(tài)蓄電池荷電狀態(tài)；ek為同步機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能；ks為蓄電池荷電狀態(tài)變化率與同步機(jī)轉(zhuǎn)速變化率比值；δγsoc為蓄電池負(fù)荷狀態(tài)變化量；δωs為同步機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；d為微分符號(hào)。

18、在一個(gè)實(shí)施例中，所述新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型的計(jì)算公式為：

19、

20、式中，ρ為風(fēng)電滲透率；hg為同步機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；δf為系統(tǒng)頻率變化量；d為微分符號(hào)；dt為時(shí)間微分；δpm為同步機(jī)功率響應(yīng)；δp11為考慮風(fēng)電滲透率的風(fēng)機(jī)功率響應(yīng)信號(hào)；δp21為考慮風(fēng)電滲透率的儲(chǔ)能功率響應(yīng)信號(hào)；δpl為負(fù)荷擾動(dòng)量；d為負(fù)荷有功頻率響應(yīng)系數(shù)。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述負(fù)荷擾動(dòng)情況，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的最小虛擬慣量包括：

22、根據(jù)所述負(fù)荷擾動(dòng)情況，基于最大頻率變化率安全約束，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的最小虛擬慣量；

23、其中，所述最小虛擬慣量的計(jì)算公式為：

24、

25、式中，hmin為最小虛擬慣量；rocofmax為系統(tǒng)頻率安全約束下的最大頻率變化率；δpl為負(fù)荷擾動(dòng)量；fn為電力系統(tǒng)額定頻率，取值50hz。

26、在一個(gè)實(shí)施例中，基于所述最小虛擬慣量，對(duì)新能源場(chǎng)站的新能源和儲(chǔ)能進(jìn)行虛擬慣量評(píng)估，并根據(jù)虛擬慣量評(píng)估結(jié)果對(duì)新能源場(chǎng)站和共享儲(chǔ)能出力情況進(jìn)行協(xié)同控制調(diào)整包括：

27、基于所述最小虛擬慣量，以風(fēng)機(jī)優(yōu)先儲(chǔ)能協(xié)同配合策略協(xié)調(diào)風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能之間的虛擬慣量分配，得到最大風(fēng)機(jī)虛擬慣量和最小儲(chǔ)能虛擬慣量；

28、將所述最大風(fēng)機(jī)虛擬慣量與所述最小虛擬慣量進(jìn)行比較，在比較結(jié)果為所述最大風(fēng)機(jī)虛擬慣量小于所述最小虛擬慣量的情況下，判斷共享儲(chǔ)能需要參與系統(tǒng)調(diào)頻過程；

29、在判斷共享儲(chǔ)能需要參與系統(tǒng)調(diào)頻過程的情況下，將儲(chǔ)能等效慣性系數(shù)與所述最小儲(chǔ)能虛擬慣量進(jìn)行比較，在比較結(jié)果為所述最小儲(chǔ)能虛擬慣量小于所述儲(chǔ)能等效慣性系數(shù)的情況下，以所述最小虛擬慣量為目標(biāo)，協(xié)調(diào)共享儲(chǔ)能參與系統(tǒng)調(diào)頻過程。

30、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供了一種新能源場(chǎng)站與共享儲(chǔ)能協(xié)同控制系統(tǒng)。

31、在一個(gè)實(shí)施例中，所述新能源場(chǎng)站與共享儲(chǔ)能協(xié)同控制系統(tǒng)，包括：

32、頻率響應(yīng)模型建立模塊，用于對(duì)新能源場(chǎng)站進(jìn)行分析，建立新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型；

33、最小虛擬慣量分析模塊，用于基于所述頻率響應(yīng)模型對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行分析，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷擾動(dòng)情況，并根據(jù)所述負(fù)荷擾動(dòng)情況，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的最小虛擬慣量；

34、評(píng)估協(xié)同控制調(diào)整模塊，用于基于所述最小虛擬慣量，對(duì)新能源場(chǎng)站的新能源和儲(chǔ)能進(jìn)行虛擬慣量評(píng)估，并根據(jù)虛擬慣量評(píng)估結(jié)果對(duì)新能源場(chǎng)站和共享儲(chǔ)能出力情況進(jìn)行協(xié)同控制調(diào)整。

35、在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率響應(yīng)模型建立模塊在對(duì)新能源場(chǎng)站進(jìn)行分析，建立新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型時(shí)，對(duì)新能源場(chǎng)站的風(fēng)機(jī)頻率響應(yīng)特性以及儲(chǔ)能頻率響應(yīng)特性進(jìn)行分析，確定風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；基于所述風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，結(jié)合新能源滲透率和施加的虛擬慣性控制系數(shù)，建立新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型。

36、在一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為：

37、

38、式中，jvir_w為風(fēng)機(jī)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；jw為風(fēng)機(jī)固有慣量；ωr為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度；ωs為同步機(jī)角速度；d為微分符號(hào)；δwr為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；δws為同步機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；wr0為風(fēng)機(jī)初始轉(zhuǎn)速；ws0為同步機(jī)初始轉(zhuǎn)速。

39、在一個(gè)實(shí)施例中，所述蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為：

40、

41、ks＝(δγsoc/γsoc_0)/(δws/ws)

42、式中，jvir_b為蓄電池虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ub為蓄電池額定電壓；qn為蓄電池額定容量；γsoc為t時(shí)刻蓄電池荷電狀態(tài)；ωs為同步機(jī)角速度；js為同步機(jī)固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；eb為蓄電池存儲(chǔ)能量；γsoc_0為初始狀態(tài)蓄電池荷電狀態(tài)；ek為同步機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能；ks為蓄電池荷電狀態(tài)變化率與同步機(jī)轉(zhuǎn)速變化率比值；δγsoc為蓄電池負(fù)荷狀態(tài)變化量；δωs為同步機(jī)轉(zhuǎn)速變化量；d為微分符號(hào)。

43、在一個(gè)實(shí)施例中，所述新能源場(chǎng)站的頻率響應(yīng)模型的計(jì)算公式為：

44、

45、式中，ρ為風(fēng)電滲透率；hg為同步機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；δf為系統(tǒng)頻率變化量；d為微分符號(hào)；dt為時(shí)間微分；δpm為同步機(jī)功率響應(yīng)；δp11為考慮風(fēng)電滲透率的風(fēng)機(jī)功率響應(yīng)信號(hào)；δp21為考慮風(fēng)電滲透率的儲(chǔ)能功率響應(yīng)信號(hào)；δpl為負(fù)荷擾動(dòng)量；d為負(fù)荷有功頻率響應(yīng)系數(shù)。

46、在一個(gè)實(shí)施例中，所述最小虛擬慣量分析模塊在根據(jù)所述負(fù)荷擾動(dòng)情況，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的最小虛擬慣量時(shí)，根據(jù)所述負(fù)荷擾動(dòng)情況，基于最大頻率變化率安全約束，確定配電網(wǎng)系統(tǒng)的最小虛擬慣量；

47、其中，所述最小虛擬慣量的計(jì)算公式為：

48、

49、式中，hmin為最小虛擬慣量；rocofmax為系統(tǒng)頻率安全約束下的最大頻率變化率；δpl為負(fù)荷擾動(dòng)量；fn為電力系統(tǒng)額定頻率，取值50hz。

50、在一個(gè)實(shí)施例中，所述評(píng)估協(xié)同控制調(diào)整模塊在基于所述最小虛擬慣量，對(duì)新能源場(chǎng)站的新能源和儲(chǔ)能進(jìn)行虛擬慣量評(píng)估，并根據(jù)虛擬慣量評(píng)估結(jié)果對(duì)新能源場(chǎng)站和共享儲(chǔ)能出力情況進(jìn)行協(xié)同控制調(diào)整時(shí)，

51、基于所述最小虛擬慣量，以風(fēng)機(jī)優(yōu)先儲(chǔ)能協(xié)同配合策略協(xié)調(diào)風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能之間的虛擬慣量分配，得到最大風(fēng)機(jī)虛擬慣量和最小儲(chǔ)能虛擬慣量；

52、將所述最大風(fēng)機(jī)虛擬慣量與所述最小虛擬慣量進(jìn)行比較，在比較結(jié)果為所述最大風(fēng)機(jī)虛擬慣量小于所述最小虛擬慣量的情況下，判斷共享儲(chǔ)能需要參與系統(tǒng)調(diào)頻過程；

53、在判斷共享儲(chǔ)能需要參與系統(tǒng)調(diào)頻過程的情況下，將儲(chǔ)能等效慣性系數(shù)與所述最小儲(chǔ)能虛擬慣量進(jìn)行比較，在比較結(jié)果為所述最小儲(chǔ)能虛擬慣量小于所述儲(chǔ)能等效慣性系數(shù)的情況下，以所述最小虛擬慣量為目標(biāo)，協(xié)調(diào)共享儲(chǔ)能參與系統(tǒng)調(diào)頻過程。

54、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備。

55、在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

56、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

57、在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

58、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

59、本發(fā)明考慮高滲透率新能源場(chǎng)站呈現(xiàn)低慣性特征，同步機(jī)組無法滿足系統(tǒng)慣量需求時(shí)，利用虛擬慣性控制技術(shù)使風(fēng)機(jī)、共享儲(chǔ)能產(chǎn)生虛擬慣量，配合同步機(jī)組共同承擔(dān)調(diào)頻；并基于系統(tǒng)最小慣量需求，以虛擬慣量需求為約束，風(fēng)機(jī)、共享儲(chǔ)能虛擬慣性系數(shù)依據(jù)系統(tǒng)慣量需求調(diào)整，對(duì)比傳統(tǒng)控制方法和新能源場(chǎng)站內(nèi)風(fēng)機(jī)、共享儲(chǔ)能協(xié)同控制，本發(fā)明具有更好的調(diào)頻特性，充分挖掘了新能源場(chǎng)站自身的慣性支撐能力，以自身共享儲(chǔ)能為系統(tǒng)提供慣性支撐，對(duì)解決未來高滲透率低慣量電力系統(tǒng)頻率安全穩(wěn)定問題具有借鑒意義。

60、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。