[发明专利]一种用于风场电池储能系统的虚拟惯量控制方法

权利要求书

1.一种用于风场电池储能系统的虚拟惯量控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)基于电池储能系统一般控制策略，实现对风场输出有功功率波动的平抑；

2)考虑系统扰动对频率的影响，基于同步发电机转子运动方程，建立提供惯量支撑的电池储能系统虚拟惯量控制模型；

3)根据风场频率波动的相对大小，对虚拟惯量控制模型进行动态修正，得到用于风场电池储能系统的虚拟惯量控制策略；

所述的步骤3)根据风场频率波动的相对大小，对虚拟惯量控制模型进行动态修正，方法为：分别在与功率波动相关项与频率波动相关项前增加分配系数α、β，重新分配电池储能系统用于平抑功率波动与频率波动的出力，α、β为二值函数，根据系统频率波动Δf大小，按下述进行动态调整：

其中，P_ref0是未采用虚拟惯量控制前，电池储能系统输出功率参考值，是风场期望输出有功功率与实际输出偏差；P_ref是采用虚拟惯量后电池储能系统输出功率参考值；K_D是等效下垂系数；α、β的取值与频率波动量有关，取值原则如下：

当|Δf|0.05时

α＝C₁

β＝1

当|Δf|≤0.05时

α＝1,

β＝C₂

其中，C₁、C₂∈[0,1]，是通过离线测试确定的常数，通过设定某一功率波动与频率波动同时存在的场景，测试C₁、C₂不同取值下，本控制方法平抑功率波动与频率波动的效果，具体如下：

以0.1为间隔对C₁、C₂分别遍历取值，取值范围为[0,1]，计算不同数值下，功率与频率波动平抑效果联合评价指标S，如下式所示：

S＝k·S₁+S₂

其中，S₁为系统功率波动标准差，S₂为系统频率波动标准差，考虑到频率与功率波动量数量级的差异，在评价指标中添加一权重系数k，用于修正评价指标，k的取值由实际风场波动情况决定，为更加突出平抑频率波动的效果，k可取100；S₁与S₂计算公式如下：

其中，f(t)、P_PCC(t)为风场出口母线处每分钟检测一次的实时频率与功率，为[t₁,t₂]时段内风场出口母线平均功率，[t₁,t₂]为60分钟时段。

2.根据权利要求1所述的一种用于风场电池储能系统的虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述的步骤1)实现平抑风场输出有功功率波动的电池储能系统一般控制策略为：功率外环控制电池输出功率，电流内环控制实现平稳变流。

3.根据权利要求1所述的一种用于风场电池储能系统的虚拟惯量控制方法，其特征在于，所述的步骤2)基于同步发电机运动方程，建立提供惯量支撑的电池储能系统虚拟惯量控制模型，具体为：基于同步发电机转子运动方程与同步发电机调频器原理，得到用于电池储能系统的虚拟惯量控制模型；

P_m-P_ref0＝D_p(f₀-f)

其中，J是同步发电机转动惯量；T_m是输入机械转矩；T_e是输出电磁转矩；P_m是机械功率；P_e是电磁功率；ω₀是系统额定角频率；ω是系统实际角频率；f₀是系统额定频率；f是系统实际频率；P_ref0是未采用虚拟惯量控制前，电池储能系统输出功率参考值，是风场期望输出有功功率与实际输出偏差；P_ref是采用虚拟惯量后电池储能系统输出功率参考值；D_p是下垂系数；K_H是等效惯量时间常数；K_D是等效下垂系数。