[发明专利]一种混合储能虚拟同步发电机的功率分配方法及装置

权利要求书

1.一种混合储能虚拟同步发电机的功率分配方法，该混合储能虚拟同步发电机的储能单元包括：电池和超级电容器，其特征在于，包括以下步骤：

采用虚拟电阻下垂控制的方式控制所述电池，使得所述电池的功率变化与频率的偏差成正比，以模拟同步发电机的一次调频补偿功率和阻尼补偿功率，实现对同步发电机低频功率分量的分配；

采用虚拟电容下垂控制的方式控制所述超级电容器，使得所述超级电容器的功率变化与频率的差分成正比，以模拟同步发电机的转子提供的功率，实现对同步发电机高频功率分量的分配；

在所述虚拟同步发电机的交流侧，采用ω-P下垂控制方式控制虚拟同步发电机的频率，采用U-Q下垂控制方式控制虚拟同步发电机的交流侧电压；ω为虚拟同步发电机的频率，P为虚拟同步发电机的输出有功功率，U为虚拟同步发电机的电压，Q为虚拟同步发电机的输出无功功率；

所述虚拟电阻下垂控制的方式和虚拟电容下垂控制方式的下垂系数通过如下公式确定：

其中，R_d为虚拟电阻下垂控制方式的等值输出电阻，C_d为虚拟电容下垂控制方式的等值输出电容，H为虚拟同步发电机的惯性时间常数，K_p为ω-P下垂系数，D为虚拟同步发电机的阻尼系数。

2.根据权利要求1所述的功率分配方法，其特征在于，所述电池参与虚拟同步发电机一次调频时必须的功率容量P_b为：

其中，k_b为选取的裕度，f_N为系统的额定频率，λ_target为目标频率-有功关系系数。

3.根据权利要求2所述的功率分配方法，其特征在于，在不考虑出力限制的情况下，所述超级电容器的容量E_c为：

其中，f₁和f₂分别为系统初始时刻的频率和系统允许的频率最低值，S_N为系统的额定容量。

4.一种混合储能虚拟同步发电机的功率分配装置，该混合储能虚拟同步发电机的储能单元包括：电池和超级电容器，其特征在于，包括：

电池控制单元，用于采用虚拟电阻下垂控制的方式控制所述电池，使得所述电池的功率变化与频率的偏差成正比，以模拟同步发电机的一次调频补偿功率和阻尼补偿功率，实现对同步发电机低频功率分量的分配；

电容器控制单元，用于采用虚拟电容下垂控制的方式控制所述超级电容器，使得所述超级电容器的功率变化与频率的差分成正比，以模拟同步发电机的转子提供的功率，实现对同步发电机高频功率分量的分配；

交流侧控制单元，用于在所述虚拟同步发电机的交流侧，采用ω-P下垂控制方式控制虚拟同步发电机的频率，采用U-Q下垂控制方式控制虚拟同步发电机的交流侧电压；ω为虚拟同步发电机的频率，P为虚拟同步发电机的输出有功功率，U为虚拟同步发电机的电压，Q为虚拟同步发电机的输出无功功率；

所述虚拟电阻下垂控制的方式和虚拟电容下垂控制方式的下垂系数通过如下公式确定：

其中，R_d为虚拟电阻下垂控制方式的等值输出电阻，C_d为虚拟电容下垂控制方式的等值输出电容，H为虚拟同步发电机的惯性时间常数，K_p为ω-P下垂系数，D为虚拟同步发电机的阻尼系数。

5.根据权利要求4所述的功率分配装置，其特征在于，所述电池参与虚拟同步发电机一次调频时必须的功率容量P_b为：

其中，k_b为选取的裕度，f_N为系统的额定频率，λ_target为目标频率-有功关系系数。

6.根据权利要求5所述的功率分配装置，其特征在于，在不考虑出力限制的情况下，所述超级电容器的容量E_c为：

其中，f₁和f₂分别为系统初始时刻的频率和系统允许的频率最低值，S_N为系统的额定容量。