[发明专利]储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略

说明书

本发明公开了一种跟随荷电状态(state of charge，SOC)、健康状态(stateof health，SOH)变化和系统频率偏移引起的有功功率需求的储能单元自适应优化控制策略，该策略在虚拟惯性控制及下垂控制的基础上，根据荷电状态以及健康状态决定多组储能单元参与电网一次调频的最优投切情况，在频率变化初期多组储能单元考虑健康状态共同出力，减小频率恶化程度；在频率恢复期，考虑各储能单元自身荷电状态、健康状态，在保证储能调频效果的同时使各储能单元均保持处于健康工作状态，提高了储能系统的安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及储能电站参与电网调频的控制策略，特别是涉及一种储能电站安全参与电网一次调频的优化控制。

背景技术

由于化石能源供应不足及其造成的环境污染问题，风能和太阳能等可再生能源因丰富的来源及对环境污染小而得到迅速发展。但其间歇性和波动性特点导致电网频率波动增大，甚至降低电网稳定性，增加电网安全风险。大规模储能系统因其配置灵活、响应速度快，能够较好地保证新能源供电的平衡性和连续性。储能技术作为智能电网领域中不可或缺的一部分，其发挥的作用越来越重要。国内外已有一些具备调频功能的储能电池示范工程，为了保证电力系统的安全稳定运行，大规模储能在电网调频中的应用是当今的研究热点。

目前，业内关于电池储能辅助电网一次调频的控制方法开展了多方面研究。现有针对集中式储能的研究大多采用固定的单位调节功率值来模拟机组的下垂特性，从而实现储能电池参与一次调频，但针对负荷的长时随机小扰动，储能电池成本高及收益不明确是影响其规模化应用的主要原因之一，维持电池荷电状态、提高其循环寿命已成为研究其经济可行性的重要因素，SOC、SOH作为储能电池非常重要的变量之一，在储能电池控制方法的研究中必须加以考虑。

大多数研究都是将储能看做一个整体进行能量调度，没有考虑SOH对电池充放电的影响，缺少对储能系统内部结构的考虑，实际中电池储能系统是由多组储能单元并联组成，如何保证调频效果的同时提升储能电站运行的经济性和安全性是本专利关注的重点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略，用以解决现有储能参与电网一次调频的一些不足，如没有考虑多储能单元并联运行时储能变流器(power conversion system，PCS)的最优投切、在参与电网一次调频时没有考虑储能电池SOH对出力的影响等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略，本研究策略在扰动初期频率变化率大时采用虚拟惯性控制以减缓频率恶化速度和减小频率的最大偏差，并在传统虚拟惯性控制的基础上引入了健康因子的概念，结合考虑电池SOH来调整储能系统惯性出力；在渡过频率恶化期后，为了更好的控制储能单元组的投切，本专利引入考虑储能单元SOC及SOH的优先排序工作策略。大规模储能电站中单体电池可能高达数万节，在连接方式上选用串并联方式成簇，通过PCS并联组成规模化储能系统，因此，为了充分发挥规模化储能电站的潜力，在满足电网调频需求的前提下，对储能单元组进行优先排序控制，根据各储能单元组的SOC、SOH计算各自的优先系数，优先系数越大则动作优先级别越高，反之越低；频率恢复期，在确定优先级最高的单元后将其投入工作，并结合该储能单元SOC、SOH进行系数可变的下垂控制，本专利所提改进下垂控制策略根据不同SOC、SOH实时计算下垂控制系数来控制储能单元以不同的输出功率进行出力。当电网频率波动产生有功功率缺额或者过剩，储能单元根据自身状态动态的调节出力大小，在保证电网频率需求的同时尽可能使储能电池处于健康安全的状态。两种控制方法结合电池状态最终实现电网频率的快速恢复。