[发明专利]考虑双馈风机调频能力的储能优化配置方法及系统

说明书

考虑双馈风机调频能力的储能优化配置方法及系统，基于电网频率偏差计算双馈式风电机组调频功率支撑能力，依据双馈式风电机组不同控制策略的功率输出能力，结合电网扰动下风电机组的功率支撑目标，确定双馈式风电机组参与电网调频的储能配置容量，通过风电机组与储能的协调控制，充分利用风电机组调频能力且保证安全运行的前提下，实现储能配置方案的经济性，为高比例新能源电网的安全运行提供技术支撑。

技术领域

本发明属于新能源与储能的涉网性能控制策略技术领域，具体涉及新能源与储能调频能力的协同控制方法及系统。

背景技术

近年来，我国风力发电机组增长迅速，双馈式风电机组作为一种主流机型，在已并网风电机组中占比较高。风电机组的弱阻尼特性，使得风电高比例电网的频率稳定性大大降低，必须要提高风电机组对电网频率的支撑能力。由于风能的不确定性，使得最大功率追踪风电发电原则下风电机组参与电网调频的能力不足，必须要配置储能，通过风电机组与储能系统的协调优化控制，共同提高电网的频率稳定性。

风电机组与储能协同调频的核心问题在于，保证风电机组与储能安全运行的前提下，实现储能配置的优化，既满足电网调频需求又实现储能配置的经济性，对提高风电高比例电网的频率稳定性具有重要意义。

现有技术1(CN201610820932.X，授权公告日2019-06-28)“双馈风电机组-储能系统模拟同步机调频特性控制策略”包括：构建考虑风电自身调频能力的双馈风电机组-储能系统、双馈风电机组-储能系统模拟同步机调频特性的容量配置和双馈风电机组-储能系统调频控制策略分析等内容。基于系统调频需求、双馈风电机组自身调频能力，合理配置储能，并合理分配调频能力，使双馈风电机组-储能系统具备类似于传统同步发电机的频率响应能力。

现有技术2(CN201510694896.2，授权公告日2018-05-01)“协调风电场参与电力系统一次调频的储能配置方法”包括：风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法、风电场有效备用容量的确定、风电场为电力系统提供一次调频备用时弃风利用率的评价指标、协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略A、协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略B和储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定等内容，能够在提供相同的一次调频备用的前提下，减少弃风电量、实现储能系统最优配置。

现有技术3(CN202110010767.2，授权公告日2022-07-29)“考虑风电调度和调频极限的储能优化控制方法”包括：利用储能辅助风电场跟踪日前调度计划并参与调频的策略，在电力市场环境下建立以风储电站利润最大为目标的风储运行模型。在储能SOE状态正常时能够提高风电场跟踪调度计划的能力，使跟踪调度计划指标较无储能时显著减少；由电网调频极限形成的频率安全约束能强制储能提供调频功率，有效维护电网频率安全。

现有技术4(CN202110816276.7，授权公告日2021-10-15)“用于风电场站的混合储能调频控制方法及装置”包括：根据并网点频率偏差、频率变化率、功率型飞轮储能阵列系统的第一电量状态和能量型电池储能阵列系统的第二电量状态，判断混合储能系统是否满足一次调频/虚拟惯量响应及AGC调频条件；若是，则进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式或AGC调频控制模式；若否，则进入闭锁状态。方法提高了新能源发电参与电网一次调频/虚拟惯量响应及AGC调频的稳定性及安全性。

目前，国内外学者对风电机组参与系统调频主要包括两个方面：第一个方面是改进风电机组的控制策略，使其运行曲线低于最大功率追踪曲线，留出部分备用容量参与系统调频；第二个方面是配置一定容量的储能，利用储能吸收/释放能量的特性，实现风电-储能系统参与调频。但是单纯改进风电机组控制策略，存在转子转速恢复引起的频率二次跌落现象，调频能力无法满足电网需求，且备用容量根据经验确定；配置储能没有考虑风电机组自身的调频能力，不仅加剧风机机械部分损耗，也导致储能配置容量偏大，降低了系统经济性。