[发明专利]基于动态任务系数的储能辅助风电一次调频控制方法

权利要求书

1.一种基于动态任务系数的储能辅助风电一次调频控制方法，其特征是：它包括以下步骤：

1)以最大频率偏差为界将整个一次调频过程划分为惯性响应阶段和一次调频阶段；

惯性响应阶段和一次调频阶段的划分方法如下：

①惯性响应阶段定义为：从频率偏差越过调频死区f_d开始，到频率偏差达到最大值|Δf_m|为止；

②一次调频阶段定义为：从频率偏差最大值出现时刻开始，到频率偏差首次达到稳态值为止；

2)考虑任务系数的储能出力深度控制；

考虑任务系数的储能出力深度控制方法如下：

①惯性响应阶段储能出力深度确定

在惯性响应阶段采用虚拟惯性为主，虚拟下垂为辅的综合控制方式，建立如式(1)所示的任务系数解析模型：

式中，a₁为虚拟下垂控制任务系数；a₂为虚拟惯性控制任务系数；Δf为频率偏差；n₁为曲线的形状参数；

确定虚拟下垂控制的任务系数a₁与虚拟惯性控制的任务系数a₂后，可进一步确定储能在惯性响应阶段的出力深度如式(2)：

式中，P_ess为储能的功率；K_ess为虚拟下垂控制单位调节功率；M_ess⁺为虚拟惯性控制单位调节功率；为频率偏差变化率；

②一次调频阶段储能出力深度确定

提出虚拟负惯性控制，用于对虚拟惯性控制加以修正，以在频率恢复过程中发挥促进频率恢复的作用，采用负虚拟惯性控制时，储能出力表达式如式(3)：

式中，M_ess^-为虚拟负惯性控制单位调节功率；

为适应一次调频阶段的频率变化特点，采用虚拟下垂控制与虚拟负惯性控制的综合控制方式，虚拟下垂控制任务系数与虚拟负惯性控制任务系数的调整方法如式(4)，

式中，b₁为虚拟下垂控制任务系数；b₂为虚拟负惯性控制任务系数；n₂为曲线的形状参数；f₀为曲线的形状参数；Δf_max为最大频率偏差；

确定虚拟下垂控制任务系数b₁与虚拟负惯性控制任务系数b₂后，可进一步确定储能在一次调频阶段的出力为如式(5)：

3)基于储能SOC与最大频差反馈的储能出力深度控制。

2.如权利要求1所述的基于动态任务系数的储能辅助风电一次调频控制方法，其特征是：所述步骤3)中的基于储能SOC与最大频差反馈的储能出力深度控制方法如下：

①虚拟负惯性系数自适应调整方案

在一次调频阶段采用变虚拟负惯性系数方式，使虚拟负惯性系数根据储能SOC与最大频率偏差自适应变化，其表达式如式(6)：

M_ess^-＝m₁·m₂·M_ess^-_max (6)

式中，M_ess^-_max为虚拟负惯性控制单位调节功率最大值；m₁为储能SOC决策因子；m₂为最大频率偏差决策因子；其中m₁和m₂分别随储能SOC、最大频率偏差自适应变化；变化规律分别为式(7)、式(8)：

式中，SOC_min为储能SOC的最小值；SOC_max为储能SOC的最大值；Δf_max为最大频率偏差；Δf_d为频率调节死区，Δf_{max_N}为系统最大频差限值；

m₁与m₂作为决策因子共同调整负惯性系数，为了保证惯性系数不超过储能能够承担的最大虚拟负惯性系数，设定m₁·m₂≤1；

②虚拟下垂系数自适应调整方案

虚拟下垂系数基于双曲正切函数获得K_ess-SOC曲线，表达式为式(9)、式(10)：

式中，K_d、K_c分别代表储能的虚拟单位放电功率、虚拟单位充电功率；K_max表示最大虚拟单位调节功率；SOC_min、SOC_low、SOC_high、SOC_max分别对应储能SOC的最小值、偏小值、偏大值、最大值；P₀、n为曲线的自适应因子。