[发明专利]一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法

权利要求书

1.一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法，其特征是，包括以下步骤，

步骤1、确定储能装置最大功率工作点的限制规则；

步骤2、根据临界阻尼模型得到储能容量及其最大功率工作点；

步骤3、计算最优储能容量及最优储能配置下的转动惯量和阻尼系数；

步骤1的实现包括：

步骤1.1根据分布式电源发电容量确定逆变器容量；设发电容量为根据工程标准选择对应容量等级的逆变器容量为

步骤1.2确定储能装置的功率工作点的范围：

(1)式中，m为分布式电源输出功率因数，n为逆变器输出功率因数，k为裕度系数，取值0.9～0.95；

步骤1.3得到系统允许储能装置的最大功率工作点

步骤2的实现包括：

步骤2.1对虚拟同步发电机的二阶普适性模型进行小信号分析，得到：

(3)式中，J为转动惯量，D_p为阻尼系数，S_N为虚拟同步发电机额定容量，ω_N为额定角频率，P_e(t)^*为虚拟同步发电机输出电磁功率小扰动的标幺值，ω(t)^*为转子角频率小扰动的标幺值，ω_grid(t)^*为电网角频率小扰动的标幺值，δ(t)为虚拟功角小扰动值；

步骤2.2对虚拟同步发电机的有功输出功率表达式进行小信号分析得到：

(4)式中，S_E为同步功率系数，E是虚拟同步发电机电势，δ为虚拟功角，U为电网电压，E和δ与有功功率和无功功率的指令值P_ref和Q_ref有关；Z为线路阻抗，α为线路阻抗的阻抗角；

步骤2.3结合(3)式和(4)式同时进行拉普拉斯变换得到电磁功率与电网角频率之间的传递函数：

当电网角频率的阶跃量为时，虚拟同步发电机输出电磁功率为：

(6)式中：P_e2(s)^*为阶跃后的虚拟同步发电机输出电磁功率，为阶跃前的电网角频率，为阶跃后的电网角频率，

步骤2.4选择临界阻尼状态设计相应的储能容量和虚拟惯量大小，储能容量S^*和动态响应过程中储能装置的最大功率工作点为：

设储能装置释放能量值取负，吸收能量值取正；电网角频率向上阶跃值取负，向下阶跃值取正；

步骤3的实现包括：

步骤3.1根据(1)式、(2)式和(7)式得最优储能容量：

步骤3.2储能容量一定时，临界阻尼状态下，有结合式(7)求得：

步骤3.3根据和求得转动惯量和阻尼系数的计算公式为：