[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的储能辅助调频容量配置方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步发电机的储能辅助调频容量配置方法。首先，设计一种适用于储能参与调频静态研究的改进的等效电路模型，对储能接入方式、变流器、电压型滤波器选型并且给出参数计算方法。其次，通过使用虚拟同步机技术控制并网变流器，以及进行储能调频。最后，针对大规模复合储能参与清洁能源电网调频的容量配置问题，对于调频效果和综合经济性两项指标，建立目标函数得到最佳复合储能容量配置方案。

技术领域

本发明属于复合储能系统与清洁能源电网调频容量配置领域，尤其涉及一种基于虚拟同步发电机的储能辅助调频容量配置方法。

背景技术

目前，在化石能源危机以及严峻的环境保护的压力下，清洁能源电网建设已经成为各国电网方向研究的主流趋势。由于大部分清洁能源所具有的随机性、不定性的特点，对于电力系统的频率指标影响严重，一直困扰着电力行业工作者和相关科研人员。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种基于虚拟同步发电机的储能辅助调频容量配置方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括以下步骤：

步骤1，对虚拟同步发电机进行解耦。

步骤1-1，构建虚拟同步机二阶数学模型，其定子方程为

式中u_abc表示端电压，i_abc代表虚拟同步机电流，R代表虚拟同步机定子绕组上电阻，L_S代表虚拟同步机定子绕组电感，e_abc表示虚拟同步机内部电位。

步骤1-2，虚拟同步机转子方程：

其中，J表示虚拟同步电机的转动惯量，ω为其机械角速度，T_m为机械转矩，T_e为电磁转矩，K_D为阻尼系数，ω_n表示虚拟同步机的额定角速度，P_m为虚拟同步机机械功率，P_e表示从储能变流器得到的输出电磁功率。

步骤2，将同步机数学模型方程引入到虚拟同步机中，其中虚拟同步机的机械功率P_m表达式为

其中，1/D_P表示有功下垂系数，P_ref表示虚拟同步机标定的参考功率，(ω_ref-ω_pcc)/D_P是指功率偏差反馈指令。通过对虚拟同步机功率大小的调节，可以实现对电网频率的调节。

步骤3，为了补充电网有功不足，复合储能系统的功率P_H(t)为

P_H(t)＝P_SC(t)+P_VRB(t) (4)

其中，P_SC(t)和P_VRB(t)分别为超级电容器和全钒液流电池的输出有功功率。

当电网中系统频率出现波动的情况时，其缺失功率为

P_N(t)＝P_O(t)-P_L(t) (5)

其中，P_N(t)表示电网波动时的缺失功率，P_O(t)为电网内的机组输出功率，P_L(t)表示调频区域电网内负载的总的需求响应功率。当给出调频周期指令时，设定开始时间t₀和结束时间t₁，则储能额定输出功率为