[发明专利]一种基于虚拟同步机技术的蓄电池储能控制方法

说明书

本发明涉及电力系统储能控制领域，具体涉及一种基于虚拟同步机技术的蓄电池储能控制方法，首先，分别建立储能系统的电容模型和电压模型，用于计算储能系统充电状态和端电压。然后，基于虚拟同步机技术的蓄电池储能系统上层控制，确定储能系统吸收或注入电网的功率。最后，对蓄电池储能系统进行下层控制，确定储能系统输出电流。本发明是对原有储能控制技术和方法的补充和改进，可以有效增强储能系统参与电网调频的响应能力，从而提高系统稳定性，且控制方法简单易操作。

技术领域

本发明涉及电力系统储能控制领域，具体涉及一种基于虚拟同步机技术的蓄电池储能控制方法。

背景技术

如今，相对小规模的分散式发电机发电在电力系统中的应用日益增长。这些小型发电机主要在配电网层面联网，对配电网产生新的技术要求。传统电力系统的特征在于基于同步发电机的相对少量的大型集中式发电厂，以实现能量产生和能量需求之间的功率平衡。到目前为止，电力系统的短期动态稳定性主要基于同步发电机(SG)的固有转子惯量。随着经典的“垂直”电力系统转变为更加“水平”的电力系统，逆变器耦合发电设施的渗透率更高，这种同步发电机“自然”提供的惯性将逐渐减少。对于发电或负载的突然变化，具有低惯性的电力系统的频率会快速变化。在这种情况下，必须提供额外的频率响应辅助服务，以确保系统频率不超过安全稳定限制。

提供虚拟转动惯量以增强电力系统的稳定性已经成为可能的解决方案引入到并网系统中来。近年来，控制逆变器模仿同步发电机的研究越来越受欢迎，并且已有学者针对该方向提出了几种技术。虚拟同步机(VISMA)执行电磁同步电机属性的实时计算，通过测量与电网共同耦合点处的电压来计算VISMA的相电流，把这些电流作为电流控制换流器的参考。另一个类似的概念是同步逆变器，它测量相电流并且输出电压是实时计算的，使得它等于同步发电机在电网上相同条件下产生的反电动势。虚拟同步发电机(VSG)模拟同步电机的转动惯量，而不考虑其他同步电机属性。

考虑到电力系统中应用在各种各样环境下的大量换流器，以上技术难以适用于所有工作条件，再加上这些技术还处于探索阶段，因此虚拟同步机提高电力系统稳定性的技术方法还有待进一步研究。

发明内容

本发明创造的目的在于，提出一种基于虚拟同步机技术的蓄电池储能控制方法，包括储能建模部分以及储能系统的上下层控制。通过基于虚拟同步机技术的储能系统上下层控制参与电网电力交换，从而模拟虚拟惯量和速度下垂特性，提高电力系统稳定性。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种基于虚拟同步机技术的蓄电池储能控制方法，包括如下步骤：

步骤一、建立储能系统的电容模型和电压模型，分别用于计算储能系统充电状态和端电压；

步骤二、基于虚拟同步机技术的蓄电池储能系统上层控制，确定储能系统吸收或注入电网的功率；

步骤三、对蓄电池储能系统进行下层控制，确定储能系统输出电流。

对上述方案的进一步改进还包括，所述步骤一，建立蓄电池储能系统的电容模型和电压模型；具体是指：

(1)建立电容模型，具体而言：电压源被建模为由电导分隔的储能器1和储能器2，储能器1储存负载立即可用的电量，储能器2储存化学键合的电荷，电导率对应于键合电荷可用的化学反应/扩散过程的速率常数；每个储能器具有单位深度，但宽度不同，对应于不同的体积；储能器1的宽度是c，储能器2的宽度是1-c；两个储能器的组合宽度等于1，并且储能器的组合面积为1；两个储能器的电荷容量分别为q₁、q₂，总容量为q_max；两个储能器之间的阀门具有固定的电导k'；电流调节器使得电流I在设定的时间步长内保持恒定；描述电容模型的公式为：

K为速率常数且T为放电时间；