【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电网调频领域，特别是涉及一种储能参与电网调频方法、仿真系统及设备。
技术介绍
1、火电机组作为电力系统占比最大的电源，承担了主要调峰调频任务。随着大量特性各异的风光等新能源以电力电子为接口接入电力系统，不断取代火电机组的装机份额，给电网调峰和新能源消纳带来了困难与挑战。
2、随着新能源比例进一步增加，系统的转动惯量和调频能力持续下降，给电网调频带来了压力。此时利用储能非调峰阶段进行惯量支撑和频率调节，不仅可以增强系统的频率稳定性，也能大幅提高储能系统的利用率。同时，储能系统还具有响应速度快、输入输出可控性高、配置灵活等特点。因此，研究计及储能调频能力的高比例新能源电力系统优化调度是亟需解决的实际问题。
3、现有储能调频方法大多通过分析电化学储能的惯性响应和一次调频机理，研究电化学储能的频率响应能力，确定其非调峰阶段的基本调频容量，然后以频率响应备用容量形式将储能调峰、一次调频统一至相同时间尺度进行调度。此类确定调频容量的方法较为保守，不能充分利用储能的调节能力，整体利用率低下，而且也没有充分考虑到储能系统的损耗成本控制以及储能电池的soc均衡。因此亟需提出一种综合考虑各储能电站调频能力与储能循环寿命的调频方法，从而实现调频功率在各储能电池间的合理分配，以及延长储能系统使用寿命。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种储能参与电网调频方法、仿真系统及设备，可实现储能电站内调频有功功率的合理分配，并延长储能系统使用寿命。
2、为实现上述目
3、第一方面，本申请提供了一种储能参与电网调频方法，包括：构建储能系统的空间状态模型；建立以储能系统的充放电损耗成本和储能系统中储能电池间的荷电状态差异化程度最小为优化目标的储能优化模型；在电力系统的频率改变时，采集电力系统的测量频率，并根据所述测量频率，确定调频所需的有功功率补偿；获取储能系统中各个储能电池当前时刻的输出功率、直流电流和直流电压；根据储能系统中各个储能电池当前时刻的直流电流，分别确定储能系统中各个储能电池的充放电损耗成本和储能系统中各个储能电池间的荷电状态差异化程度；依据调频所需的有功功率补偿、储能系统中各个储能电池当前时刻的输出功率和直流电压、储能系统中各个储能电池的充放电损耗成本和储能系统中各个储能电池间的荷电状态差异化程度，基于所述空间状态模型和所述储能优化模型，采用模型预测控制方法，计算预测时域内储能系统中各个储能电池的有功功率增量；将所述有功功率增量作为有功出力指令分配至储能系统中的各个储能电池。
4、第二方面，本申请提供了一种储能参与电网调频仿真系统，所述储能参与电网调频仿真系统应用上述的储能参与电网调频方法进行仿真，所述储能参与电网调频仿真系统包括：电力系统、惯性控制器、储能充放电损耗计算模块、储能电池荷电状态差异化程度计算模块、mpc控制器和储能系统。
5、所述惯性控制器用于在电力系统的频率改变时，采集电力系统的测量频率，并根据所述测量频率，确定调频所需的有功功率补偿；所述储能充放电损耗计算模块用于根据储能系统中各个储能电池当前时刻的直流电流，计算储能系统中各个储能电池的充放电损耗成本；所述储能电池荷电状态差异化程度计算模块用于根据储能系统中各个储能电池当前时刻的直流电流，计算储能系统中各个储能电池间的荷电状态差异化程度；所述mpc控制器用于依据储能系统中各个储能电池当前时刻的输出功率和直流电压、调频所需的有功功率补偿、储能系统中各个储能电池的充放电损耗成本和储能系统中各个储能电池间的荷电状态差异化程度，基于储能系统的空间状态模型和储能优化模型，采用模型预测控制方法，计算预测时域内储能系统中各个储能电池的有功功率增量；并将所述有功功率增量作为有功出力指令分配至储能系统中的各个储能电池；所述储能优化模型以储能系统的充放电损耗成本和储能系统中储能电池间的荷电状态差异化程度最小为优化目标。
6、第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述中任一项所述的储能参与电网调频方法。
7、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
8、本申请提供了一种储能参与电网调频方法、仿真系统及设备，建立了以储能系统的充放电损耗成本和储能系统中储能电池间的荷电状态差异化程度最小为优化目标的储能优化模型，在采用模型预测控制方法计算储能电池的有功出力指令时，利用储能电池当前时刻的输出功率和直流电压，基于该储能优化模型，得到预测时域内储能系统中各个储能电池的有功功率增量，并分配给各个储能电池，使储能电池的运行接近储能优化模型的控制要求。不仅实现了对储能调频能力的充分利用，又可以合理分配储能电站内调频有功功率，进而降低储能系统的损耗，延长储能系统的使用寿命。
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1.一种储能参与电网调频方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，构建储能系统的空间状态模型，具体包括：
3.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，所述储能优化模型的目标函数为：
4.根据权利要求3所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，所述储能优化模型的约束条件为：
5.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，调频所需的有功功率补偿的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，储能系统中各个储能电池的充放电损耗成本的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，储能系统中各个储能电池间的荷电状态差异化程度的计算公式为：
8.一种储能参与电网调频仿真系统，其特征在于，所述储能参与电网调频仿真系统应用权利要求1-7任一项所述的储能参与电网调频方法进行仿真，所述储能参与电网调频仿真系统包括：电力系统、惯性控制器、储能充放电损耗计算模块、储能电池荷电状态差异化程度计算模块、MPC
9.根据权利要求8所述的储能参与电网调频仿真系统，其特征在于，所述电力系统采用电机模型。
10.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述的储能参与电网调频方法。
...【技术特征摘要】
1.一种储能参与电网调频方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，构建储能系统的空间状态模型，具体包括：
3.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，所述储能优化模型的目标函数为：
4.根据权利要求3所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，所述储能优化模型的约束条件为：
5.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，调频所需的有功功率补偿的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特征在于，储能系统中各个储能电池的充放电损耗成本的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的储能参与电网调频方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈非凡，张言林，黄晟，马晓，贺坤，王灿，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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