基于椭圆变K下垂策略的多储能一次调频控制方法

本发明涉及储能调频，尤其是一种基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法。

背景技术：

1、随着能源结构的不断变革，新能源发电作为“风-光-热-电-储”于一体的新型电力系统的关键，正成为未来发展的新方向。新能源发电具有间歇性、随机性和波动性，这使得大量新能源发电设备的接入对电网稳定性带来了更为严峻的挑战。分布式储能因其配置的灵活性和响应的快速性等特点，在配电网中被广泛采用，以平衡新能源发电的波动性。

2、在电力系统中，系统的有功功率与负荷之间的差异会导致电网频率的波动，为了保持电网频率的稳定性，必须保证有功功率的调节量与频率的变化量成比例。一次调频是指发电厂通过调速器依据p-f曲线(有功功率与频率的关系曲线)自动调整其有功功率输出，以响应负荷变化，并使负荷频率曲线重新恢复平衡。

3、储能系统因其快速响应和精准调节的能力，已经在电网的一次调频方面被一些研究人员进行了探讨。储能参与电网一次调频原理为：当发电机组的调频运行结束后，如果电网的频率偏差仍未降至允许的水平，储能便参与调整，通过改变自身的输出功率来对电网的有功功率平衡产生影响。这一过程旨在协助电网的有功输出与负载需求之间实现平衡，通过这种方式，频率偏差得到修正，并返回至预定的限度内。

4、目前，在电力系统中，储能通常在一次调频中使用定下垂控制策略。然而，这种方法没有充分考虑到储能的soc对频率调节效果的潜在影响，soc作为储能运行中的一个核心指标，对调频的效果有着决定性的作用。因此，在调频控制过程中，对储能的soc进行实时监控和管理是非常重要的。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，解决现有技术中多储能参与电网调频时soc一致性低且soc到达临界水平时容易造成频率二次跌落的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，包括以下步骤：

4、s1、调频系统通过内置的频率检测装置对电网频率实施实时监控，判断是否启动调频操作；

5、s2、当频率波动|δf|>0.033hz时，采用椭圆变k下垂控制策略来调节储能模块功率输出指令，在这个过程中储能模块对电网的运行状况和储能自身的soc进行综合评估，自适应调节功率系数kb，实现第一次的功率输出优化；

6、s3、调频系统层面接收各节点控制器上传的soc状态值，并计算系统socave，将其下发至各单元，由各单元进行均衡控制因子与充放电状态下的传递函数g计算，对储能的输出功率进行二次调整，以实现各储能模块参与一次调频的合理分配任务。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：当电网频率出现显著波动时，将判断频率波动δf是否偏离了调节死区，如果频率超出了规定的死区范围，那么调频系统将启动一次调频操作；若未超出，储能模块将保持当前状态，闭锁调频功能；其中，显著波动的判断标准为：|δf|>0.033hz时判定为显著波动状态。

8、本发明技术方案的进一步改进在于：s2中，储能soc状态的变化信息实时传递给储能控制中心，根据储能充放电时的soc状态，包括socmin、soclow、sochigh、socmax，划分出不同的区间，建立椭圆变k策略下的kb取值分段函数；其中，socmin为荷电状态最低值，soclow为荷电状态较低值，sochigh为较高值，socmax为荷电状态最高值。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：s2具体包括以下步骤：

10、s21、当储能模块的soc处于[socmin，soclow]时，若此时储能模块进行充电动作，以最大单位功率调节系数kmax进行充电，即充电或放电时的单位调节系数kb为：

11、kb＝kch＝kmax；

12、其中，kch为储能模块充电时的单位调节功率系数；

13、若此时储能模块进行放电动作，为避免储能模块的soc过低越限，影响调频效果，令kb为：

14、

15、其中，kdis为储能模块放电时的单位调节功率系数；

16、s22、当储能模块soc处于[soclow，sochigh]时，无论是充电或放电，储能充电或放电时的单位调节系数均可取kmax，即：

17、kb＝kch＝kdis＝kmax；

18、s23、当储能模块soc处于[sochigh，socmax]时，若此时储能模块进行放电动作，以最大单位功率调节系数kmax进行放电，即：

19、kb＝kdis＝kmax；

20、若此时储能模块进行充电动作，为防止其soc超过安全上限而影响调频的效果，令kb为：

21、

22、s24、电网利用储能模块的充放电来调节频率时，通过椭圆变k策略，计算储能模块在相应soc区间下的单位调节功率系数kb，再利用下垂控制方程计算出储能在调节过程中所需输出的有功功率，即：

23、

24、通过椭圆变k下垂策略自适应调节单位功率调节系数kb，实现第一次的储能功率输出优化。

25、本发明技术方案的进一步改进在于：s3具体包括以下步骤：

26、s31、在s2椭圆变k下垂控制策略的基础上，引入了一个均衡控制因子h，提出一种多分布式储能参与电网一次调频控制策略：

27、

28、其中，δpb,i是第i个储能的功率；是多储能共同参与调频的总功率；soci为第i个储能的soc数值；socave为参与调频多个储能模块的平均soc；n为参与调频的储能模块数量；ksoc为soc调节系数，用以控制均衡速度；pm是用来限制储能模块功率输出，gi为是充放电状态下表征soc差异的函数；

29、s32、为了防止在均衡过程中储能功率超出限制，对pm进行了二次功率修正，为了加快均衡速度，将储能模块的最大功率设置为其额定功率的1.2倍。

30、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

31、1、本发明通过一种椭圆变k控制策略，实现了减缓储能的功率输出，从而在一定程度上延长储能系统的使用寿命的技术效果；

32、2、本发明通过引入一种均衡控制因子，进而提出了一种多分布式储能参与电网一次调频的控制策略，实现了调频过程中保持多个储能模块soc的一致性的效果。

1.一种基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，其特征在于：当电网频率出现显著波动时，将判断频率波动δf是否偏离了调节死区，如果频率超出了规定的死区范围，那么调频系统将启动一次调频操作；若未超出，储能模块将保持当前状态，闭锁调频功能；其中，显著波动的判断标准为：|δf|>0.033hz时判定为显著波动状态。

3.根据权利要求1所述的基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，其特征在于：s2中，储能soc状态的变化信息实时传递给储能控制中心，根据储能充放电时的soc状态，包括socmin、soclow、sochigh、socmax，划分出不同的区间，建立椭圆变k策略下的kb取值分段函数；其中，socmin为荷电状态最低值，soclow为荷电状态较低值，sochigh为较高值，socmax为荷电状态最高值。

4.根据权利要求3所述的基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，其特征在于：s2具体包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的基于椭圆变k下垂策略的多储能一次调频控制方法，其特征在于：s3具体包括以下步骤：