[发明专利]一种压缩空气储能风电混合系统及其虚拟同步控制方法

权利要求书

1.一种压缩空气储能风电混合系统的虚拟同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

将电网的当前频率f与电网的目标标称频率为f₀作差生成频率偏差信号△f；

将频率偏差信号△f作为输入信号给到内置下垂曲线的一次调频控制器，得到输出功率指令信号P_ref；

将输出功率指令信号P_ref输入内置惯性环节的虚拟同步模拟模块中，模拟普通同步发电机的惯性响应特性，得到虚拟同步模拟环节后的输出功率指令信号P_ref2；

将输出功率指令信号P_ref2输入混合系统的控制系统功率参考值输入端，完成变流器虚拟同步的控制功能；

输出功率指令信号P_ref2的计算方式如下：

式中：t为从上一时刻的P_ref2指令发出开始所经过的时间；H为一阶惯性环节系数；k为一阶惯性比例系数；J为虚拟转动惯量值；

所述压缩空气储能风电混合系统，包括风电系统和空气储能发电系统，所述风电系统和空气储能发电系统均汇流于直流母线，并依次通过双向网侧变流器、升压变压器接入电网；当电网无法消纳风电系统输出功率时，电能存入空气储能发电系统中，当风机输出功率较低时，经空气储能发电系统发电反馈给电网。

2.根据权利要求1所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，所述空气储能发电系统包括空气压缩系统和膨胀发电系统，所述空气压缩系统和膨胀发电系统均通过双向储能侧变流器接入直流母线。

3.根据权利要求2所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，所述空气压缩系统包括压缩机系统和压缩空气储能装置，所述压缩机系统用于利用电网无法消纳的电能将空气压缩进压缩空气储能装置中。

4.根据权利要求3所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，所述膨胀发电系统包括空气膨胀发电机，所述空气膨胀发电机与所述压缩空气储能装置连通，用于利用压缩空气储能装置中的压缩空气进行发电。

5.根据权利要求1所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，所述风电系统包括风电机组和整流器，所述风电机组通过整流器接入直流母线。

6.根据权利要求1所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，所述直流母线为1200V直流母线。

7.根据权利要求1所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，功率输出指令信号P_ref的计算方式如下：

式中：P_max为混合系统的最大功率输出能力；P_min为混合系统的最小功率输出能力；f_max为系统最大运行功率；f为电网的当前频率；f₀为目标标称频率。

8.根据权利要求1所述的虚拟同步控制方法，其特征在于，混合系统的控制系统为风电系统和压缩空气储能发电系统的总控制器，用于分别向风电系统控制器以及压缩空气储能发电系统控制器发送指令，实现整体功率输出的控制。