一种多类型储能设备频率电压响应一致性验证方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多类型储能设备频率电压响应一致性验证方法，包括：上层调度中心或中央控制器发出频率或者电压调整目标；参与调频或调压的储能设备分别基于自身的下垂控制曲线对所述调整目标进行响应，得到支撑所述调整目标的功率；所述上层调度中心或中央控制器按预先设定的时间间隔，采用预先设定的一致性验证模型对参与调频或调压储能设备的频率或电压响应一致性进行验证，本发明专利技术提供了频率电压响应一致性的判断标准，解决了多类型储能设备频率电压缺少响应一致性判别与验证方法的问题，法可以灵活的推广到解决不同架构的集中式电池储能电站相同类型问题，提高电池储能电站频率与电压响应的精确性与系统运行可靠性、稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种多类型储能设备频率电压响应一致性验证方法和系统


[0001]本专利技术属于电力自动化设备领域，具体涉及一种多类型储能设备频率电压响应一致性验证方法和系统。

技术介绍

[0002]鉴于储能系统功率调节的灵活性、快速性与精确性等突出优势，将储能系统作为解决分布式电源规模化并网与微网系统负荷平衡、频率支撑与电压调节的重要途径，已经受到了大量的关注和研究，其参与功率、频率与电压调节的可行性也已得到论证：将储能系统应用于功率、频率与电压调节时，既可以改善系统电能质量，还可以大幅提高系统稳定性。
[0003]目前，储能系统主要以电池储能电站的形式参与频率支撑与电压调节，根据电池储能电站的功率等级、技术特点以及配置方式，又可以将其分为分布式与集中式两种。分布式储能电站功率等级较小，一般在MW级以下，多接入用户侧，用于改善电能质量和平衡负荷功率需求，通常分布式储能电站不参与频率支撑与电压调节。集中式储能电站功率等级较大，通常在数个MW级以上，多接入系统侧，多为能量型储能，其功率等级高、可长时间大功率的运行调节，用于系统调峰调频或提高分布式能源接纳能力。
[0004]受限于单体电池功率密度、电压等级以及充放电速率，集中式电池储能电站通常由包含多台多类型、多功率等级的储能系统组合而成，以期达到功率密度高、响应速度快以及经济高效的最优效果。现有研究更多的关注集中式电池储能电站作为一个整体系统参与频率与电压调节的控制方法与响应过程，然而考虑到电池储能电站是由多个储能系统组成，若多个储能系统在参与频率与电压调节的过程中，其频率与电压响应的结果不一致，将导致如低频振荡、电压不均衡以及功率环流等严重问题，甚至引起电池储能电站严重故障退出运行，不利于系统稳定性。目前，针对电池储能电站中多台多类型储能设备频率电压响应一致性的验证尚属空白，因此，如何解决现有技术中存在的上述问题是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种多类型储能设备频率电压响应一致性验证方法，包括：
[0006]上层调度中心或中央控制器发出频率或者电压调整目标；
[0007]参与调频或调压的储能设备分别基于自身的下垂控制曲线对所述调整目标进行响应，得到支撑所述调整目标的功率；
[0008]所述上层调度中心或中央控制器按预先设定的时间间隔，采用预先设定的一致性验证模型对参与调频或调压储能设备的频率或电压响应一致性进行验证。
[0009]优选的，采用预先设定的一致性验证模型对参与调频储能设备的频率响应一致性进行验证，包括：
[0010]以参与调频的储能设备中功率调整的最长时间为频率响应一致性验证的时间间隔；
[0011]经所述频率响应一致性验证的时间间隔，计算基于最小二乘的频率偏差最小平方和、基于最小二乘的频率—有功功率下垂控制系数最小平方和与频率响应结果误差；
[0012]若所述最小二乘的频率偏差最小平方和、基于最小二乘的频率—有功功率下垂控制系数最小平方和与频率响应结果误差满足一致性验证模型中频率响应一致性要求，则参与调频的储能设备其频率响应结果满足一致性要求；反之，参与调频的储能设备其频率响应结果不满足一致性要求。
[0013]优选的，频率响应一致性要求如下所示：
[0014][0015]其中，
△
ω
i
为第i台储能设备频率响应结果，
△
ω
c
为上层调度中心或中央控制器发出频率调整目标，m为参与频率调节的储能设备台数，
△
P
i
为第i台储能设备根据ω
i-p
i
下垂控制得到的有功功率，
△
P
c
为根据系统根据ω
c-P
c
下垂控制得到的总的储能电站有功功率调整指令，P
s
为系统额定有功功率，ε为基于最小二乘的频率偏差最小平方和目标值，ξ为基于最小二乘的频率-有功功率下垂控制系数最小平方和目标值，η为频率响应结果误差标幺值，ω
c-P
c
下垂控制是指系统额定有功功率下的频率有功下垂，ω
i-P
i
下垂控制为指单台储能设备额定有功频率下的频率有功下垂，且所述ω
i-P
i
下垂控制系数始终大于ω
c-P
c
下垂控制系数。
[0016]优选的，ε、ξ与η的取值由不同场合下频率响应一致性要求确定。
[0017]优选的，采用预先设定的一致性验证模型对参与调压储能设备的电压响应一致性进行验证，包括：
[0018]以半个工频周期为电压响应一致性验证的时间间隔；
[0019]经所述电压响应一致性验证的时间间隔，计算基于最小二乘的电压偏差最小平方和、基于最小二乘的电压—无功功率下垂控制系数最小平方和与电压响应结果误差；
[0020]若所述最小二乘的频率偏差最小平方和、基于最小二乘的电压—无功功率下垂控制系数最小平方和与频率响应结果误差满足电压响应一致性验证模型中电压响应一致性要求，则参与调压的储能设备其电压响应结果满足一致性要求；反之，参与调压的储能设备其电压响应结果不满足一致性要求。
[0021]优选的，电压响应一致性要求如下所示：
[0022][0023]其中，
△
U
i
为第i台储能设备电压有效值响应结果，
△
U
c
为上层调度中心或中央控制器发出电压调整目标，
△
Q
i
为第i台储能设备根据U
i-Q
i
下垂控制得到的无功功率调整，
△
Q
c
为根据U
c-Q
c
下垂控制得到的总的储能电站无功功率调整指令，Q
s
为系统额定无功功率，ρ为基于最小二乘的电压偏差最小平方和目标值，σ为基于最小二乘的电压-无功功率下垂控制系数最小平方和目标值，λ为电压响应结果误差标幺值，U
c-Q
c
下垂控制是指系统额定无功容量下的电压无功下垂，U
i-Q
i
下垂控制为指单台储能设备额定无功容量下的电压无功下垂，且U
i-Q
i
下垂控制系数始终大于U
c-Q
c
下垂控制系数。
[0024]优选的，ρ、σ与λ的取值由不同场合下电压响应一致性要求确定。
[0025]优选的，参与调频或调压的储能设备分别基于自身的下垂控制曲线对所述调整目标进行响应，得到支撑所述调整目标的功率，包括：
[0026]当上层调度中心或中央控制器发出频率调整目标时，参与调频的储能设备分别按照所述频率调整目标进行频率调整，基于参与调频的各储能设备频率—有功功率下垂控制曲线输出支撑所述频率调整目标的有功功率；
[0027]当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多类型储能设备频率电压响应一致性验证方法，其特征在于，包括：上层调度中心或中央控制器发出频率或者电压调整目标；参与调频或调压的储能设备分别基于自身的下垂控制曲线对所述调整目标进行响应，得到支撑所述调整目标的功率；所述上层调度中心或中央控制器按预先设定的时间间隔，采用预先设定的一致性验证模型对参与调频或调压储能设备的频率或电压响应一致性进行验证。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用预先设定的一致性验证模型对参与调频储能设备的频率响应一致性进行验证，包括：以参与调频的储能设备中功率调整的最长时间为频率响应一致性验证的时间间隔；经所述频率响应一致性验证的时间间隔，计算基于最小二乘的频率偏差最小平方和、基于最小二乘的频率—有功功率下垂控制系数最小平方和与频率响应结果误差；若所述最小二乘的频率偏差最小平方和、基于最小二乘的频率—有功功率下垂控制系数最小平方和与频率响应结果误差满足一致性验证模型中频率响应一致性要求，则参与调频的储能设备其频率响应结果满足一致性要求；反之，参与调频的储能设备其频率响应结果不满足一致性要求。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述频率响应一致性要求如下所示：其中，
△
ω
i
为第i台储能设备频率响应结果，
△
ω
c
为上层调度中心或中央控制器发出频率调整目标，m为参与频率调节的储能设备台数，
△
P
i
为第i台储能设备根据ω
i-p
i
下垂控制得到的有功功率，
△
P
c
为根据系统根据ω
c-P
c
下垂控制得到的总的储能电站有功功率调整指令，P
s
为系统额定有功功率，ε为基于最小二乘的频率偏差最小平方和目标值，ξ为基于最小二乘的频率-有功功率下垂控制系数最小平方和目标值，η为频率响应结果误差标幺值，ω
c-P
c
下垂控制是指系统额定有功功率下的频率有功下垂，ω
i-P
i
下垂控制为指单台储能设备额定有功频率下的频率有功下垂，且所述ω
i-P
i
下垂控制系数始终大于ω
c-P
c
下垂控制系数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述ε、ξ与η的取值由不同场合下频率响应一致性要求确定。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用预先设定的一致性验证模型对参与调压储能设备的电压响应一致性进行验证，包括：以半个工频周期为电压响应一致性验证的时间间隔；经所述电压响应一致性验证的时间间隔，计算基于最小二乘的电压偏差最小平方和、基于最小二乘的电压—无功功率下垂控制系数最小平方和与电压响应结果误差；
若所述最小二乘的频率偏差最小平方和、基于最小二乘的电压—无功功率下垂控制系数最小平方和与频率响应结果误差满足电压响应一致性验证模型中电压响应一致性要求，则参与调压的储能设备其电压响应结果满足一致性要求；反之，参与调压的储能设备其电压响应结果不满足一致性要求。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电压响应一致性要求如下所示：其中，
△
U
i
为第i台储能设备电压有效值响应结果，
△
U
c
为上层调度中心或中央控制器发出电压调整目标，
△
Q
i
为第i台储能设备根据U
i-Q
i
下垂控制得到的无功功率调整，
△
Q
c
为根据U
c-Q
c
下垂控制得到的总的储能电站无功功率调整指令，Q
s
为系统额定无功功率，ρ为基于最小二乘的电压偏差最小平方和目标值，σ为基于最小二乘的电压-无功功率下垂控制系数最小平方和目标值，λ为电压响应结果误差标幺值，U
c-Q
c
下垂控制是指系统额定无功容量下的电压无功下垂，U
i-Q
i
下垂控制为指单台储能设备额定无功容量下的电压无功下垂，且U
i-Q
i
下垂控制系数始终大于U
c-Q
c
下垂控制系数。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述ρ、σ与λ的取值由不同场合下电压响应一致性要求确定。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参与调频或调压的储能设备分别基于自身的下垂控制曲线对所述调整目标进行响应，得到支撑所述调整目标的功率，包括：当上层调度中心或中央控制器发出频率调整目标时，参与调频的储能设备分别按照所述频率调整目标进行频率调整，基于参与调频的各储能设备频率—有功功率下垂控制曲线输出支撑所述频率调整目标的有功功率；当上层调度中心或中央控制器发出电压调整目标时，参与调压的储能设备分别按照所述电压调整目标进行电压调整，基于参与调压的各储能设备电压—无功功率下垂控制曲线输出支撑所述电压调整目标的无功功率；所述参与调频的储能设备输出的用于支撑所述频率调整目标的有功功率之和与上层调度中心或中央控制器发出的频率调整目标对应的有功功率调整目标的差值小于频率响应偏差限值；所述参与调压的储能设备输出的用于支撑所述电压调整目标的无功功率之和与上层调度中心或中央控制器发出的电压调整目标对应的无功功率调整目标的差值小于电压响应偏差限值。9.权利要求1述的方法，其特征在于，所述参与调频的储能设备根据储能设备SOC信息，要求当前时刻其可调节有功功率容量尽可能超过其额定容量的一半。10.一种多类型储...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安平，李官军，余豪杰，陶以彬，张宇，方陈，王皓靖，杨婷，张亮，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网上海市电力公司华东电力试验研究院有限公司南京工程学院，
类型：发明
国别省市：