[发明专利]一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法

说明书

本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法，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。该方法克服了目前多数虚拟发电机技术中转动惯量的配置都是基于直流侧为恒压源的情况，没有考虑实际系统中储能容量与转动惯量的对应关系，不具有实际参考性的缺陷。不仅充分考虑储能容量与转动惯量的对应关系，还对储能容量的配置问题做了优化，并且考虑了分布式电源发电容量、逆变器容量和储能容量三者间的制约关系。具有较好的发展潜力和推广空间。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法。

背景技术

随着传统能源日益枯竭，当今社会对于可再生清洁能源的利用需求越来越强烈。然而，大量的分布式电源接入电网，极大减少了系统的转动惯量，导致电网的稳定性变差。为了改善和解决分布式电源所带来的不利问题，通过虚拟同步发电机技术让逆变器模拟或者部分模拟出传统同步发电机的外特性，使逆变器也能具有惯性和阻尼。

目前多数虚拟同步发电机技术的研究中，对于参数的配置方案都是基于直流侧为恒压源的情况，这种方式过于理想化；尤其是对于转动惯量的配置方法，很少有结合实际情况，考虑储能容量与转动惯量的对应关系，更不用说做出适当的优化设计；对于逆变器容量、分布式电源容量和储能容量三者间的制约关系，更是几乎没有文章涉及到。

现有多数虚拟发电机技术中转动惯量的配置都是基于直流侧为恒压源的情况，没有考虑实际系统中储能容量与转动惯量的对应关系，不具有实际参考性。

发明内容

本发明的目的是通过建立逆变器容量、分布式电源容量和储能容量三者间的制约关系，选择适当的储能容量；根据临界阻尼状态模型得到储能容量与转动惯量间的对应关系，提出一种最优储能配置下的虚拟惯量计算方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法，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。

在上述的最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法中，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

在上述的最优储能配置下的虚拟惯量匹配方法中，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，H＝Jω_N²/S_N，D＝D_pω_N²/S_N，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，为虚拟同步发电机输出电磁功率小扰动的标幺值，为转子角频率小扰动的标幺值，为电网角频率小扰动的标幺值，为虚拟功角小扰动的标幺值；