【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統頻率穩定策略，具體為計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法。
技術介紹
1、隨著新能源占比的不斷提高，同步發電機占比下降，電網頻率調節能力降低，其安全穩定運行受到挑戰。慣量水平是電力系統頻率穩定的決定性因素，保障電網慣量水平對確保電網頻率穩定至關重要。近年來，電池儲能系統在電網頻率穩定方面發揮了重要作用，有效解決了新能源發電缺乏慣量支撐的問題。然而，電池儲能系統在持續小擾動下的慣量響應中頻繁充放電，加速了電池老化，導致其峰值功率衰減。若忽略了電池老化對電網慣量水平的影響，則可能造成慣量評估虛高，進而影響電網及時預警和慣量調整。
2、為了避免這一問題，建立充分計及電池老化的電網慣量評估體系成為一個重要技術關鍵。當前，針對計及儲能電池老化的電網長周期慣量評估存在以下技術關鍵：
3、1)動態計算電網慣量穩定上限與下限：由于電網和電池的實時運行狀態在不斷變化，為了確保電網具備足夠的慣量以支撐頻率穩定，結合電網負荷波動、可再生能源間歇性等因素實時更新電網慣量穩定域的邊界至關重要。
4、2)長周期儲能電池峰值功率衰減的評估：電池的壽命受到多種因素的影響，如溫度、循環次數、電池能量狀態變化等。因此，準確地評估電池狀態對于界定電網isr((inertia?stability?region慣量穩定域)上邊界至關重要。
5、3)負荷預測的準確性：電網慣量評估需要結合短期和長期負荷預測技術，在滿足頻率穩定性約束的前提下，利用優化算法評估電網在未來時間段內的最低慣量需求。因此，負荷
6、在實施計及儲能電池老化的電網長周期慣量評估方法時，還面臨以下主要難點：一是isr邊界求解的準確性問題。若電網isr求解過于保守，則會浪費慣量資源，帶來運行經濟損失；相反，若電網isr邊界設置過于激進，則又威脅電網頻率安全。因此，科學合理地求解isr非常關鍵。二是儲能電池峰值功率衰減模型的精確性問題。建立準確的電池老化模型非常重要，需要結合實際運行數據和實驗驗證，提高模型的準確性。三是系統可行性與實時性問題。計及電池長周期老化的電網慣量評估方法需要在實際系統中驗證，并具備實時性和可行性，以在實際應用中發揮效果。
7、現有措施及其缺點如下：
8、現有措施1基于頻率擾動事件采用功率譜密度來評估電網穩定運行時的系統慣量，該措施通過頻率事件進行強化學習評估電網穩定運行時的慣量需求需要大量數據樣本，但將其應用在實際優化控制中數據采樣具有一定難度且算力成本較高，實現較為困難。
9、現有措施2利用系統頻率變化率指標來測算慣量臨界值，該措施僅利用頻率偏差率去預測電網慣量臨界值雖然可以極大簡化計算流程，但所評估出的結果存在片面性，不能反映慣量水平對于頻率最低點的影響，從而帶來一定的頻率穩定性風險。
10、現有措施3通過構建實際電網模型來配置電網慣量水平以及效果驗證，該措施構建實際的電網頻率響應模型能夠較為全面地反映電網的綜合特征，但通常采用的模型階數較高、計算復雜，難以在線評估應用。
11、現有措施4基于貝葉斯參數評估模型，在不確定性條件下實現對系統慣量的在線評估，該措施采用的貝葉斯參數評估法主要依靠海量頻率、有功功率等參數，然后進行大量網絡訓練，分析這些數據與電網慣量之間的聯系，但僅通過數據建立規律較為復雜，增加了操作性的難度。
12、現有措施5綜合考慮了頻率變化率和頻率穩定邊界，建立用于評估孤島和并網模式下的電網最低慣量模型，該措施從系統層面的頻率動態特征計算出發主要針對電網最低慣量需求的評估，但忽略了新能源和儲能電池出力水平受環境因素以及自身能量存儲狀態的約束，對電網設備的最大慣量支撐能力考慮較少，影響評估準確性。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，將電池老化考慮進入電網慣量評估體系，可有效反映電池最大慣量支撐能力下降的趨勢，避免了因忽略電池老化導致慣量評估虛高的問題，防止電網預警不及時和延誤系統慣量調整，有效提高了系統的運行可靠性。技術方案如下：
2、一種計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，包括以下步驟：
3、步驟1：建立電網長周期慣量支撐場景下的電池峰值功率衰減模型；
4、步驟2：計算計及電池長周期老化的電網慣量穩定域
5、采用計算慣量來描述電網中各種設備具有的慣量大小，結合電池峰值功率的階段性衰減特性和變化趨勢，計算電網isr上邊界值；利用負荷預測數據優化求解頻率穩定約束條件下的電網isr下邊界值，構成完整的電網isr輪廓。
6、進一步的，步驟1具體為：
7、儲能電池慣量支撐的過程中儲能電池的有功功率增量表示為：
8、
9、式中：pbess(t)為第t時刻的儲能電池出力；kb(μ)為儲能電池的慣量響應系數；μ為儲能電池的soe；d?f(t)/dt為第t時刻電網rocof；
10、以儲能電池soe值為自變量，建立的放電系數kd和充電系數kc為因變量的關系式如下：
11、
12、式中：kbmax為儲能電池慣量響應系數最大值；μmin和μmax分別為儲能電池soe安全范圍的最低值和最高值；μlow和μhigh分別為儲能電池soe的較小值和較大值；n為曲線的自適應系數；
13、儲能電池soe由儲能電池慣量支撐的出力動態變化決定，即
14、
15、更進一步的，步驟2具體為：
16、步驟2.1：電網頻率響應特性的時域表達式為：
17、
18、式中：r為調差系數；d為系統阻尼系數；ωn表示自然振蕩頻率；ζ表示阻尼比；ωr表示阻尼頻率；α和為方便求解所設的代數式；td為頻率穩態偏差對應時刻；δp為電網功率擾動；
19、式(4)中各種系數的詳細表達式為：
20、
21、式中：其中fh表示發電機組的渦輪機系數；tr為同步發電機再熱時間常數；r為調速器的調差系數；kg為發電機組容量占電網容量的比例，h為系統總慣性時間常數；
22、其中，系統總慣性時間常數h表達式為：
23、h＝hg+hre+hbess????????????????????????????(6)
24、式中：hg為同步發電機總慣性時間常數；hre為新能源總虛擬慣性時間常數；hbess為儲能電池總虛擬慣性時間常數；
25、步驟2.2：計算電網isr上邊界值：
26、慣量支撐中的儲能電池功率衰減由日歷老化和循環老化造成，其表達式分別為：
27、
28、式中：pld_cal為儲能電池日歷老化下的峰值功率衰減程度；pld_cyc為儲能電池循環老化下的峰值功率衰減程度；pltotal為由于儲能電池老化導致的總峰值功率衰減程度；msoe為儲能電池提供本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，其特征在于，步驟1具體為：
3.根據權利要求1所述的計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，其特征在于，步驟2具體為：
4.根據權利要求3所述的計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，其特征在于，所述步驟2之后還包括：根據實時計算慣量與電網ISR下邊界值的相對大小判斷電網慣量穩定性，具體為：計算慣量穩定裕度：
【技術特征摘要】
1.一種計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的計及儲能電池老化的電網慣量穩定域評估方法，其特征在于，步驟1具體為：
3.根據權利要求1所述的計及儲能電池老化的電網慣量穩...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭喬，劉一恒，李保宏，印月，劉天琪，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：
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