[发明专利]考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法

权利要求书

1.考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法，其特征在于，考虑短路故障后的频率支撑需求以及低压穿越控制，对储能容量进行量化评估，包括：

构建含虚拟惯量阻尼控制和低压穿越控制的风机并网系统；

分析风机并网电压跌落到不同程度下的有功功率变化特性及系统频率动态特性；

对加入虚拟惯量阻尼控制后的系统频率动态特性进行量化分析；

根据频率响应指标对控制参数进行配置；

考虑低压穿越及系统频率限制，量化分析风电送出系统所需储能容量。

2.根据权利要求1所述的考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法，其特征在于，所述构建含虚拟惯量阻尼控制和低压穿越控制的风机并网系统具体包括：

直驱风电机组模型主要包括直驱永磁发电机、机侧变流器和网侧变流器及其控制系统。

为了使得风机能够具备同样的惯量阻尼特性，利用储能系统为风机提供有功功率支撑。通过引入系统频率的微分环节为风机提供惯性支撑，引入频率的比例环节为风机提供阻尼支撑。其中的系统频率采用风机的并网点的角频率。虚拟惯性阻尼控制策略方程如下所示：

其中，P_ESS1、P_ESS2分别为利用储能装置提供的惯量响应支撑功率和一次调频支撑功率；H_vir、D_vir分别为虚拟惯量控制系数和虚拟阻尼控制系数；Δf为系统频率的变化量；P_ESSref为储能逆变器的有功功率基准值。

3.根据权利要求1所述的考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法，其特征为，所述风机并网电压跌落到不同程度下的有功功率变化特性及系统频率动态特性分析，具体为：

短路故障期间，风机有功功率与风机并网电压满足关系式：

其中，P_w为风机输出有功功率，k_iq为风机无功电流调节系数，k_i为一常数，通常取为1.05，u_gpu为短路故障期间风机并网电压。

短路故障期间系统有功功率的变化量ΔP_s为：

其中，ΔP_G为短路故障期间同步机的有功功率变化量，P_sw为风机的额定有功功率，P_wi为第i台风机在短路故障期间输出的有功功率，m为风机的台数。

短路故障期间系统惯量阻尼发挥作用时系统频率变化曲线的时域表达式为：

其中，f₀为系统频率额定值，H_s、D_s分别为系统惯性时间常数、系统阻尼参数，t₀为故障开始时间。

4.根据权利要求1所述的考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法，其特征在于，所述对加入虚拟惯量阻尼控制后的系统频率动态特性进行量化分析的具体内容为：

在短路故障期间虚拟惯量和虚拟阻尼控制发挥作用时，储能输出有功功率P_ESS满足下式。

其中，f_pll为锁相环测得频率。

所述锁相环测得频率与系统频率相等，即假设锁相环能够准确测得实时系统频率变化情况。

所述加入虚拟惯量阻尼控制后的系统频率动态特性通过未加设储能的系统频率变化特性曲线及储能输出有功与虚拟惯量、虚拟阻尼参数的关系式获得。

5.根据权利要求1所述的考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法，其特征在于，所述根据频率响应指标对控制参数进行配置，具体内容包括：

确定系统频率响应指标，所述系统频率响应指标包括系统频率最值及频率初始变化率。

所述控制参数包括虚拟惯量参数和虚拟阻尼参数。

根据频率响应指标，调整虚拟惯量参数和虚拟阻尼参数，使得频率最大值和初始频率变化率满足频率指标要求，从而确定虚拟惯量和虚拟阻尼参数。

6.根据权利要求1所述的考虑频率支撑需求和低压穿越的储能容量量化评估方法，其特征在于，考虑低压穿越及系统频率限制，量化分析风电送出系统所需储能容量，具体内容包括：

根据储能输出有功功率与虚拟惯量阻尼参数和系统频率之间的关系式，确定储能输出的有功功率。

考虑储能系统的低电压穿越控制，计算储能并网电压跌落到不同程度时储能输出的有功功率，更新储能容量评估值。