本發(fā)明涉及儲能電站，尤其涉及基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法、基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源并網(wǎng)控制技術(shù)的大力發(fā)展，新型電力系統(tǒng)中可再生能源的滲透率不斷提高。由于新能源具有間歇性和波動性等特點，儲能電站作為一種能夠平衡電力供需波動的關(guān)鍵技術(shù)，具有充放電靈活、響應(yīng)迅速等特性，已廣泛應(yīng)用于新型電力系統(tǒng)中。目前，儲能電站多以場站形式經(jīng)跟網(wǎng)型(grid-following，gfl)變流器匯入場站公共耦合點(pointofcommoncoupling，pcc)并入電網(wǎng)，然而傳統(tǒng)的跟網(wǎng)型變流器經(jīng)鎖相環(huán)(phase-lockedloop)跟蹤電網(wǎng)相位，無法在故障時主動提供頻率及電壓支撐，對高新能源滲透率電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成影響。因此，構(gòu)網(wǎng)型(grid-forming，gfm)變流器以其模擬同步機特性，可為系統(tǒng)主動提高頻率和電壓支撐的特點，已經(jīng)得到了廣泛的重視和發(fā)展。目前，我國已有多個新能源場站開始實施對場站的構(gòu)網(wǎng)化改造。

2、然而，對于儲能電站而言，對其進行構(gòu)網(wǎng)化改造依然存在較多問題。首先，隨著新能源滲透率提高，集中式儲能場站未來將會配有上千臺儲能電站機組，如果全部對其進行構(gòu)網(wǎng)化改造，其造成的額外工程成本將不容忽視。其次，構(gòu)網(wǎng)型變流器模擬同步機搖擺方程自發(fā)進行功率響應(yīng)，無法使各儲能電站所發(fā)功率匹配其實際儲能水平，也難以實現(xiàn)對場站總功率的精確控制；最后，構(gòu)網(wǎng)型變流器本質(zhì)是以電壓源形式并網(wǎng)，相比以電流源形式并網(wǎng)的跟網(wǎng)型變流器，其多機并聯(lián)時將會帶來更加嚴重的穩(wěn)定問題，如功率耦合振蕩問題等。

3、因此，如何在對場站級儲能電站系統(tǒng)進行構(gòu)網(wǎng)化改造的同時保證其經(jīng)濟性、控制準(zhǔn)確性和安全穩(wěn)定性，目前國內(nèi)外仍缺乏進一步的研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法與系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在對場站級儲能電站系統(tǒng)進行構(gòu)網(wǎng)化改造的同時保證其經(jīng)濟性、控制準(zhǔn)確性和安全穩(wěn)定性的缺陷。

2、一方面，本發(fā)明提供一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，其特征在于，包括：

3、s1：構(gòu)建場站級構(gòu)網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)，控制結(jié)構(gòu)分為上下兩層，上層為場站控制中心，下層為儲能場站。

4、s2：場站控制中心通過模擬同步機功角搖擺方程生成場站pcc點的總功率參考指令。

5、s3：根據(jù)下層儲能場站的運行狀態(tài)，對儲能場站的運行狀態(tài)進行判斷，狀態(tài)正常則接收總功率參考指令，根據(jù)儲能水平為各儲能電站分配功率參考，否則儲能場站退出運行，并啟動儲能場站的充放電程序。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s2中，總功率參考指令的生成方法包括：

7、s21：對場站控制中心輸入pcc點匯集功率，通過模擬轉(zhuǎn)子運動方程提供pcc點電壓相位角，生成控制方程。

8、s22：基于電壓相位角，將電壓向量轉(zhuǎn)化至虛擬同步dq坐標(biāo)系下。

9、s23：基于dq坐標(biāo)系下的穩(wěn)態(tài)電路方程，根據(jù)處于d軸上的虛擬內(nèi)電勢ev與虛擬同步坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)變流器端電壓之間的差值，除以設(shè)定的虛擬阻抗xeq，得到場站的輸出電流參考值。

10、s24：使用瞬時功率方程將電流參考值轉(zhuǎn)化為總功率參考指令。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s21中，控制方程的公式表達為：

12、

13、式中，pref，total為場站總有功功率參考，psum為場站匯集在并網(wǎng)點的總有功功率，ωp、θp分別為虛擬同步坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)速和相位角，ω0為額定轉(zhuǎn)速，j、d分別為虛擬轉(zhuǎn)動慣量和阻尼，ω為轉(zhuǎn)速，t為轉(zhuǎn)動時間。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s23中，虛擬內(nèi)電勢ev的控制方程為：

15、

16、其中，kv為電壓下垂控制系數(shù)，e0和upref分別為虛擬內(nèi)電勢和端電壓幅值參考值，up為端電壓幅值，tr為電壓檢測延時，s為微分算子。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s24中，總功率參考指令的計算方程表示為：

18、

19、式中，pref，pcc和qref，pcc分別為場站pcc點的功率參考指令，為場站pcc點電壓在d軸下的分量，為d軸下場站輸出電流參考值。

20、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s3中，定義soci為第i臺儲能電站的當(dāng)前儲能水平，對儲能場站的運行狀態(tài)進行判斷的步驟包括：

21、s31：根據(jù)當(dāng)前儲能水平將儲能場站的工作狀態(tài)劃分為三個范圍，分別是緊急放電模式、正常運行模式、緊急充電模式，定義socmax和socmin為儲能電站運行在正常運行模式的上限和下限。

22、s32：當(dāng)socmin<soci<socmax時，儲能電站可以正常運行，接收總功率參考指令，根據(jù)儲能水平為儲能電站分配功率參考。當(dāng)soci>socmax或soci<socmin時，儲能電站退出運行，并啟動儲能電站的充放電程序。

23、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s32中，為每個儲能電站分配功率參考的方法包括：將各個機組的儲能水平數(shù)據(jù)以預(yù)設(shè)的時間周期上傳至場站控制中心，同步更新儲能電站功率分配比例系數(shù)，再將總功率參考指令分配給各個機組

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s32中，將總功率參考指令分配給各個機組的具體分配方式表達為：

25、pref,i＝kipref,pcc

26、qref,i＝kiqref,pcc

27、

28、式中，pref,i，qref,i為分配給各個機組的總功率參考指令，ki為第i臺儲能電站的功率分配比例系數(shù)，n為運行在正常范圍內(nèi)的儲能電站總數(shù)量。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，在步驟s1中，儲能場站采用跟網(wǎng)型控制方式進行控制，跟網(wǎng)型控制方式為通過功率-電流雙環(huán)控制使功率輸出跟蹤總功率參考指令，并配合鎖相環(huán)保持與pcc點的相位同步。

30、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配系統(tǒng)，其采用如權(quán)利要求1至9中任意一項的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法，分配系統(tǒng)包括：

31、虛擬同步模塊。對場站控制中心輸入pcc點匯集功率，通過模擬轉(zhuǎn)子運動方程提供pcc點電壓相位角，生成控制方程。

32、坐標(biāo)變換模塊：基于電壓相位角，將電壓向量轉(zhuǎn)化至虛擬同步dq坐標(biāo)系下。

33、電流參考模塊：基于dq軸下的穩(wěn)態(tài)電路方程，根據(jù)處于d軸上的虛擬內(nèi)電勢ev與虛擬同步坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)變流器端電壓之間的差值，除以設(shè)定的虛擬阻抗xeq，得到場站的輸出電流參考值。

34、功率參考計算模塊：使用瞬時功率方程將電流參考值轉(zhuǎn)化為總功率參考指令。

35、決策模塊：判斷儲能場站的運行狀態(tài)是否正常，是則儲能電站接收總功率參考指令。否則退出運行模式，同時啟動儲能場站的充放電程序。

36、功率參考分配模塊：各個機組的儲能水平數(shù)據(jù)以預(yù)設(shè)的時間周期上傳至場站控制中心，同步更新儲能電站功率分配比例系數(shù)，再將總功率參考指令分配給各個機組。

37、本發(fā)明提供的一種基于場站級構(gòu)網(wǎng)控制的儲能電站功率控制分配方法與系統(tǒng)，通過場站控制中心輸出場站總功率參考，保證了對場站總功率的準(zhǔn)確控制。根據(jù)各儲能電站實際容量分配功率，使得各儲能的實際輸出匹配其儲能水平。下層機組保留其跟網(wǎng)型多機并聯(lián)控制結(jié)構(gòu)，無需對實際機組進行構(gòu)網(wǎng)化改造，保證了改造的經(jīng)濟性和控制的安全穩(wěn)定性。