[发明专利]弱电网条件下电池储能系统集群控制装置及控制方法

说明书

本发明涉及规模化电池储能系统及智能电网应用技术领域，且公开了一种弱电网条件下电池储能系统集群控制装置及控制方法，包括：多功能电力表模块、工厂层控制算法模块、变流器PCS功率分配模块、PCS虚拟同步控制算法模块和Profinet通信模块。该弱电网条件下电池储能系统集群控制装置及控制方法，基于此工作模式的设置和控制算法，实现了储能变流器PCS之间功率的分配功能，该系统解决了低短路容量的弱电网条件下规模化储能系统的稳定、可靠运行问题、实现了储能系统在高压母线连接点(PoC)处具备类似传统同步发电机电厂的功率控制特性，能够实现并网运行与孤岛运行的无缝切换，能够向电网提供虚拟惯量稳定频率变化率，能够实现光伏/风电厂站暂态频率电压主动快速支撑作用。

技术领域

本发明涉及规模化电池储能系统及智能电网应用技术领域，具体为一种弱电网条件下电池储能系统集群控制装置及控制方法。

背景技术

光伏、风电发电采用电力电子逆变器技术并网发电且其功率输出具有间歇性波动的特点，这导致某些区域电网或微电网由于这些高比例新能源的接入而变成弱电网系统。

基于电池和电力电子并网逆变器(储能变流器)技术构成的大规模电池储能系统，凭借其安装布置灵活、功率响应时间快、控制精度高等技术优势，将成为促进新能源跨越式发展、提升新能源消纳能力、构建以新能源为主体的新型电力系统的重要技术手段之一。

常规电池储能系统通常采用储能变流器(PCS)以跟随电网电压和相位的控制技术，以电流源发电系统工作方式连接至电网，常规电池储能系统中的电网需具有足够的容量和系统强度才能保证储能变流器PCS可靠、稳定运行工作，储能系统布置离传统的同步发电机组的电厂越远、渗透率越高，其电能输出电压波形越有可能受到网络干扰以及PCS本身工作方式的影响。

弱电网条件下，电力系统的频率和电压的稳定控制技术相较于传统大电网有很大不同，常规电池储能系统的控制装置和控制方法，难以确保储能变流器在电网存在干扰和故障条件自身稳定工作，未实现储能电池系统像传统同步发电机系统一样依靠其机械旋转惯量对电网的频率变化率提供抑制和调节的功能和特性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种弱电网条件下电池储能系统集群控制装置及控制方法，具备能够向电网提供虚拟惯量稳定频率变化率，能够实现光伏/风电厂站暂态频率电压主动快速支撑作用，并网运行与孤岛运行无缝切换的优点，解决了低短路容量的弱电网条件下规模化储能系统的稳定、可靠运行的问题。

本发明提供如下技术方案：一种弱电网条件下电池储能系统集群控制装置，其特征在于，包括：

多功能电力表模块，用于输出UAct、Fact、Pact及QAct信号；

工厂层控制算法模块，用于接收所述多功能电力表模块输出的信号，并根据接收的信号和Pref、Qref和Fref计算并输出Pext及Qext信号；

变流器PCS功率分配模块，用于接收所述工厂层控制算法模块的Pext及Qext信号，并根据各独立电池储能系统的容量剩余值SoC，分配PCS_Pset和PCS_Qset信号；

PCS虚拟同步控制算法模块，用于接收所述变流器PCS功率分配模块输出的PCS_Pset和PCS_Qset信号，并根据接收的信号输出PCS_Vsup信号和PCS_Fsup信号；

Profinet通信模块；用于接收所述PCS虚拟同步控制算法模块输出的信号，并把PCS_Delta_F、PCS_Pact及PCS_QAct信号反馈到PCS虚拟同步控制算法模块中。

优选的，所述PCS虚拟同步控制算法模块的数量是200个，变流器PCS功率分配模块把输出的PCS_Pset和PCS_Qset信号输入相应的PCS虚拟同步控制算法模块中。

优选的，所述工厂层控制算法模块由有功功率算法子模块和无功功率控制算法子模块组成。