【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及構(gòu)網(wǎng)型控制儲(chǔ)能電力設(shè)備的數(shù)字模型構(gòu)建，尤其涉及一種用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著光伏、風(fēng)能等新能源發(fā)電單元的增加，傳統(tǒng)的火電和水電占比下降。新型電力系統(tǒng)正面臨著慣量支撐能力下降、旋轉(zhuǎn)備用總?cè)萘肯陆怠⒄{(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓能力減弱等問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致新電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力下降、故障自愈恢復(fù)能力減弱、優(yōu)化調(diào)控性能降低。為此，電力行業(yè)的部分技術(shù)人員提出通過(guò)儲(chǔ)能變流器接入新型電力系統(tǒng)中，完成功率波動(dòng)平抑、頻率和電壓波動(dòng)抑制等任務(wù)，彌補(bǔ)新型電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量的缺失、新能源出力波動(dòng)抑制能力的下降，從而提升新型電力系統(tǒng)對(duì)新能源發(fā)電單元的承載率。
2、傳統(tǒng)的儲(chǔ)能變流器機(jī)電暫態(tài)模型，一般基于跟網(wǎng)型控制策略如恒功率控制、v/f控制等，模型構(gòu)建的精確性不高，仿真計(jì)算能力不強(qiáng)，有待進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。目前構(gòu)網(wǎng)型控制策略，如下垂控制、虛擬同步機(jī)控制等，因其應(yīng)用于變流器中可優(yōu)化變流器的運(yùn)行外特性，主動(dòng)平抑功率波動(dòng)，提升調(diào)頻、調(diào)壓、抗擾動(dòng)性能及電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性能，而備受關(guān)注，有望成為實(shí)現(xiàn)新能源百分百接入的關(guān)鍵技術(shù)。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，在關(guān)于儲(chǔ)能變流器機(jī)電暫態(tài)建模及其并網(wǎng)特性分析方面，已有研究文獻(xiàn)提出了基于虛擬同步機(jī)技術(shù)的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)特性建模方法，該方法在psasp軟件中以用戶自定義方式實(shí)現(xiàn)了該模型，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)模型更優(yōu)的優(yōu)化能力和適用性及更為準(zhǔn)確的運(yùn)行特性刻畫，卻未考慮新型的雙下垂控制策略的實(shí)現(xiàn)；另一項(xiàng)研究公開了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其基于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)，有效解決
技術(shù)介紹
中的問(wèn)題。
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，包括以下步驟：
3、將雙下垂控制策略應(yīng)用于儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)中，分析儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)的調(diào)控原理和并網(wǎng)等效外特性，基于分析結(jié)果，構(gòu)建雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的并網(wǎng)等效電路；
4、基于構(gòu)建的雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的并網(wǎng)等效電路，設(shè)計(jì)儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
5、根據(jù)設(shè)計(jì)出的儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建儲(chǔ)能變流器中雙下垂控制部分機(jī)電暫態(tài)模型、儲(chǔ)能本體機(jī)電暫態(tài)模型和并網(wǎng)接口機(jī)電暫態(tài)模型；
6、將雙下垂控制部分機(jī)電暫態(tài)模型、儲(chǔ)能本體機(jī)電暫態(tài)模型和并網(wǎng)接口機(jī)電暫態(tài)模型進(jìn)行集成，利用節(jié)點(diǎn)電流注入法，得到可嵌入psasp軟件中主界面的完整儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)模型。
7、進(jìn)一步地，所述雙下垂控制策略具體包含信號(hào)采集及功率計(jì)算模塊、有功/頻率下垂控制、無(wú)功/電壓下垂控制、電流內(nèi)環(huán)控制器、輸出功率計(jì)算方程、功率微分方程和spwm模塊。
8、進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)包括儲(chǔ)能電池組、dc/ac變流器、能量管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和濾波器；
9、其中，儲(chǔ)能電池組用于電能儲(chǔ)存、電能吸收；
10、dc/ac變流器用于將直流電轉(zhuǎn)換為適合并網(wǎng)的交流電；
11、能量管理系統(tǒng)ems用于監(jiān)控和控制電池單體的狀態(tài)，確保電池單體間的一致性，實(shí)現(xiàn)能量分配管理目標(biāo)；
12、控制系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電壓和電流信號(hào)，并向變流器發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變流器并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行目標(biāo)、電能雙向流動(dòng)，滿足電網(wǎng)功率調(diào)控需求；
13、濾波器用于濾除并網(wǎng)輸出電壓和電流中的諧波。
14、進(jìn)一步地，將雙下垂控制策略應(yīng)用于儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)中，分析儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的調(diào)控原理和并網(wǎng)等效外特性，具體為：
15、有功/頻率下垂控制模擬同步機(jī)的調(diào)速器，使得有功功率和輸出頻率間呈現(xiàn)下垂控制特性，對(duì)應(yīng)表達(dá)式如下：
16、f＝fref-kp(po-pref)?(1)
17、式中，f為變流器下垂控制輸出頻率；fref為參考頻率；kp為有功頻率下垂控制系數(shù)；po為變流器輸出有功功率；pref為有功功率參考值；
18、無(wú)功/電壓下垂控制模擬同步機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使得無(wú)功功率和交流輸出電壓間呈現(xiàn)下垂控制特性，對(duì)應(yīng)表達(dá)式如下：
19、ugd＝ugref-kq(qo-qref)??(2)
20、式中，ugd為變流器下垂控制輸出的網(wǎng)側(cè)電壓d軸分量；ugref為網(wǎng)側(cè)電壓參考值；kq為無(wú)功電壓下垂控制系數(shù)；qo為變流器輸出無(wú)功功率；qref為無(wú)功功率參考值。
21、進(jìn)一步地，基于分析結(jié)果，構(gòu)建雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的并網(wǎng)等效電路，包括：
22、計(jì)算出儲(chǔ)能變流器向電網(wǎng)輸出的電流，如式(3)所示：
23、
24、式中，io為變流器輸出電流；uo∠δ為變流器輸出電壓；ug∠0為網(wǎng)側(cè)電壓；rf、lf分別為虛擬電阻和虛擬電感；j為虛部符號(hào)；ω為參考角頻率；
25、令虛擬電阻rf為零，使得變流器出口處至電網(wǎng)側(cè)的等效阻抗為純感性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有功無(wú)功功率解耦控制，可推得輸出視在功率為：
26、
27、式中，ug為網(wǎng)側(cè)電壓有效值；uo為變流器輸出電壓有效值；為變流器輸出電流參考值；uo∠-δ為變流器輸出電壓的共軛；δ為輸出參考相角；ug∠0為網(wǎng)側(cè)電壓；lf分別為虛擬電感；po、qo為變流器輸出的有功功率、無(wú)功功率參考值信號(hào)；
28、進(jìn)一步反推，可得變流器的輸出有功功率和無(wú)功功率：
29、
30、
31、式中，po、qo為變流器輸出的有功功率、無(wú)功功率參考值信號(hào)；δ為輸出參考相角。
32、進(jìn)一步地，基于構(gòu)建的雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，具體為：
33、所述雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)模型由變換的功率微分方程模型、雙下垂控制模型組成；
34、所述儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)模型包括儲(chǔ)能電池組本體模型、dc/ac變流器控制模型和并網(wǎng)接口模型；
35、儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的核心部件為dc/ac變流器，當(dāng)控制系統(tǒng)改變控制信號(hào)時(shí)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸出電壓頻率、幅值和相位可控。
36、進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)級(jí)控制和內(nèi)環(huán)控制，系統(tǒng)級(jí)控制和內(nèi)環(huán)控制的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器對(duì)電網(wǎng)的有功和無(wú)功功率的精確控制，具體為：
37、系統(tǒng)級(jí)控制負(fù)責(zé)執(zhí)行主要的控制任務(wù)，包括從電網(wǎng)采集網(wǎng)側(cè)角頻率ωg和網(wǎng)側(cè)電壓ug的信號(hào)；將采集到的信號(hào)送至雙下垂控制器，計(jì)算得到并網(wǎng)輸出的有功功率po和無(wú)功功率qo的參考值；儲(chǔ)能電池組本體獲取有功功率po和無(wú)功功率qo的參考值信號(hào)，并通過(guò)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行管控，以實(shí)現(xiàn)電池soc的均衡和一致性；
38、而內(nèi)環(huán)控制基于系統(tǒng)級(jí)控制提供的功本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述雙下垂控制策略具體包含信號(hào)采集及功率計(jì)算模塊、有功/頻率下垂控制、無(wú)功/電壓下垂控制、電流內(nèi)環(huán)控制器、輸出功率計(jì)算方程、功率微分方程和SPWM模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)包括儲(chǔ)能電池組、DC/AC變流器、能量管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和濾波器；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，將雙下垂控制策略應(yīng)用于儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)中，分析儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的調(diào)控原理和并網(wǎng)等效外特性，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，基于分析結(jié)果，構(gòu)建雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的并網(wǎng)等效電路，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)級(jí)控制和內(nèi)環(huán)控制，系統(tǒng)級(jí)控制和內(nèi)環(huán)控制的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器對(duì)電網(wǎng)的有功和無(wú)功功率的精確控制，具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)控制的結(jié)構(gòu)由內(nèi)環(huán)控制模型和變流器模型組成，其包含PI控制器和解耦控制環(huán)節(jié)；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，基于雙下垂控制的儲(chǔ)能變流器，通過(guò)PSASP軟件中用戶自定義界面搭建儲(chǔ)能變流器中雙下垂控制部分機(jī)電暫態(tài)模型，具體為：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，考慮儲(chǔ)能本體的關(guān)鍵參數(shù)和限制條件，構(gòu)建儲(chǔ)能本體機(jī)電暫態(tài)模型，具體為：
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，并網(wǎng)接口機(jī)電暫態(tài)模型的構(gòu)建，包括：
12.一種用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，包括：
13.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：
14.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)程序或指令，所述程序或指令是計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述雙下垂控制策略具體包含信號(hào)采集及功率計(jì)算模塊、有功/頻率下垂控制、無(wú)功/電壓下垂控制、電流內(nèi)環(huán)控制器、輸出功率計(jì)算方程、功率微分方程和spwm模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)包括儲(chǔ)能電池組、dc/ac變流器、能量管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和濾波器；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，將雙下垂控制策略應(yīng)用于儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)中，分析儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的調(diào)控原理和并網(wǎng)等效外特性，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，基于分析結(jié)果，構(gòu)建雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的并網(wǎng)等效電路，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其特征在于，基于構(gòu)建的雙下垂控制儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的并網(wǎng)等效電路，設(shè)計(jì)儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于分析同步控制設(shè)備并網(wǎng)系統(tǒng)特性的儲(chǔ)能機(jī)電暫態(tài)模型構(gòu)建方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳盛軍，王大江，李錚，李文博，徐珂，趙天輝，安海云，陳哲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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