[发明专利]面向风电最大功率追踪的储能自适应阻尼-惯量控制方法

说明书

本发明公开了一种面向风电最大功率追踪的储能自适应阻尼‑惯量控制方法，通过设计惯量控制参数和阻尼控制参数的自适应补偿项，代入典型虚拟同步控制运动方程得到自适应虚拟同步控制表达式，并设计参数自适应调整规律以及设定控制参数选取范围，从而实现在风电场最大化出力的同时实现并网点接口呈现虚拟同步的外特性，使得并网点频率稳定性提升。

技术领域

本发明涉及新能源电力系统稳定控制技术领域，具体涉及一种面向风电最大功率追踪的储能自适应阻尼-惯量控制方法。

背景技术

由于风电场的低惯量特性，随着风电渗透率的不断提高，电网频率稳定性降低，严重影响了电网的安全稳定运行。电化学储能响应快速、调节灵活，是解决大量新能源并网引起的电力平衡问题和系统稳定性风险的关键。为风电场配套储能，能够提升风电场的频率响应特性，缓解新能源的间歇性、随机性和波动性的影响。目前，我国大多数省份新建风电场被要求配套其5％～20％额定出力的储能。

虚拟同步控制策略可以通过调节电力电子装置的控制策略，实现电力电子装置并网接口的虚拟同步化。与传统电源相比，虚拟同步控制策略因其具有有功/无功解耦控制及四象限控制能力，转子运动方程参数都是虚拟量，因此动态调节能力相较火电机组更加灵活。如果风电场运行在虚拟同步控制模式，虽然能够提升并网点的频率稳定性，但该种控制模式无法实现风电场最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，风电场发电功率将显著下降。此外，但目前的风电场配套储能的虚拟同步控制策略中虚拟惯性和阻尼一般是固定的，无法根据运行状态进行自适应调整，使得储能的振荡阻尼与惯量支撑效果难以达到最佳，无法最大化风储系统的频率稳定性。

发明内容

为了解决目前风电场配套储能的虚拟同步控制策略不能根据运行状态进行自适应调整的技术问题，本发明提供一种能够在实现风电场最大出力的同时通过配套储能实现风电场并网点的频率稳定的面向风电最大功率追踪的储能自适应阻尼-惯量控制方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种面向风电最大功率追踪的储能自适应阻尼-惯量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

对运行于最大功率点追踪即MPPT控制模式的风电场，以及与风电场配套的储能系统，采用自适应阻尼-惯量控制器对储能系统进行控制，其中自适应阻尼-惯量控制器是通过以下过程实现：

步骤一，为虚拟同步控制中的惯量控制参数和阻尼控制参数分别设置自适应补偿项，然后将自适应补偿项代入典型虚拟同步控制运动方程，从而得到自适应阻尼-惯量控制表达式；

步骤二，根据暂态过程中频率偏差和频率偏差变化率与虚拟同步控制中惯量控制参数和阻尼控制参数的关系，设定自适应补偿项的调整规律；

步骤三，建立小信号模型分析运行边界，然后通过小信号分析依次推导选定阻尼控制参数和惯性控制参数的取值范围，从而得到储能自适应阻尼-惯量控制器。

所述的方法，所述的步骤一中，自适应虚拟同步控制表达式为：

其中dω/dt为包括风电场以及与风电场配套的储能系统在内的风储系统的并网点虚拟转子角速度与电网角速度差值微分项，J₀、D₀分别为储能系统惯量控制参数与阻尼控制参数的初值，K_J和K_D分别为储能系统惯量控制参数和阻尼控制参数的补偿系数，ΔP为储能系统发出的有功功率。

所述的方法，所述的步骤二中，自适应补偿项的调整规律为：

Δω·(dω/dt)0时，J_comp上升、D_comp下降；Δω·(dω/dt)0时，J_comp下降、D_comp上升；