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申请/专利权人：河北工业大学

摘要：本发明公开一种含储能的高耗能工业园区电网频率调控方法，该方法将电池储能系统和电解铝负荷的运行状态划分为多个状态，在正常频率下，采用SOC下垂控制策略，根据电池储能系统初始SOC调整功率，使得电池储能系统能够提供具有初始SOC值的频率调节功率；在低频率情况下，采用改进的SOC下垂控制策略，根据储能初始SOC和频率偏差调整功率；针对警戒频率情况，引入频率衰减系数控制电池储能系统调频系数，进而控制电池储能系统出力；对于紧急频率场景，设计基于初始SOC和频率偏差的储能与电解铝负荷互相补充的下垂控制策略。该方法能够实现基于储能荷电状态的电解铝与电池储能系统联合的高耗能工业园区的一次调频，对于电网需求侧响应具有重要的指导意义。

主权项：1.一种含储能的高耗能工业园区电网频率调控方法，其特征在于，该方法采用如下步骤：步骤1：定义工业园区电网运行频率状态场景将工业园区电网运行下的频率作为对电网系统状态和场景进行分类的指标，定义了四种频率场景:死区频率、低频、警戒频率和紧急频率场景，设置了死区阈值fL为49.98Hz、紧急阈值fEL为49.80Hz，并设置：1当频率在49.98Hz，50Hz]范围时，即频率偏差小于0.02Hz，为死区频率场景；2当频率在[49.95Hz，49.98Hz]范围时，即频率偏差不小于0.02Hz且不大于0.05Hz时，为低频场景；3当频率在[49.80Hz，49.95Hz范围时，即频率偏差大于0.05Hz且不超过0.2Hz，为警戒频率场景；4当频率小于49.80Hz，即频率偏差大于0.2Hz，为紧急频率场景；步骤2：定义储能电池SOC的状态将储能电池SOC划分为5个区域，其中SOC范围从0％到10％为死区，SOC从10％到30％为预警区域，SOC从30％到50％为最优区域，SOC从50％到80％为次优区域，SOC从80％到100％为饱和区域；电池储能SOC的死区阈值SFL为10％，低频阈值SL为30％，最优阈值SN为50％，次优阈值SH为80％，饱和值SEH为100％；步骤3：根据步骤1中的频率场景结合步骤2中的储能电池SOC的状态进行电网频率调控电网频率调控的具体过程为：步骤3.1：当电网频率从50Hz开始下降时，电网频率处于死区频率场景，触发火电机组和电池储能系统一次调频，利用下垂控制调整电池储能系统的功率，以提高电网系统的频率稳定性；电池储能系统通过变K下垂控制参与电网频率调节时，电网调频系统输出ΔP与频率偏差Δf的关系为：ΔP＝-KEGEΔf-KGGGΔf3上式中，KE为电池储能系统调频系数，KG为火电机组调频系数，GE为电池储能系统的调频传递函数，GG为火电机组调频传递函数；以电池储能系统调频系数KE为因变量，储能电池SOC值S为自变量的表达式如式4所示： 上式中，KEmax为电池储能系统调频系数的最大值，为电池储能系统固定参数；SFL、SEH分别为储能电池SOC的死区阈值和饱和值，死区阈值SFL为10％，饱和值SEH为100％；n为曲线的自适应系数，n＝20；步骤3.2：当步骤3.1中的方法无法使电网频率维持在49.98Hz以上时，则电网频率下降到低频场景，此时利用改进的下垂控制调整电池储能系统的功率，以提高电网系统的频率稳定性；此时，电网调频系统输出ΔP与频率偏差Δf的关系为：ΔP＝-KEGEΔf-KGGGΔf5上式中，KE为电池储能系统调频系数，KG为火电机组调频系数，GE为电池储能系统调频传递函数，GG为火电机组调频传递函数；以电池储能系统调频系数KEL为因变量，储能电池SOC值S为自变量的表达式如式6； 上式中，KEL,max＝KEL,H+KEL,N，SFL、SL、SN、SH分别为储能电池SOC的死区域值、低频域值、最优域值和次优域值，死区阈值SFL为10％，低频阈值SL为30％，最优阈值SN为50％，次优阈值SH为80％；KEL,N为SOC处于最优区域时设置的标准值，KEL,H为SOC处于预警区域时设置的值；n为曲线的自适应系数，当n＝20，KEL,N＝13KEL,max；步骤3.3：当步骤3.2中的方法无法使电网频率维持在不小于49.95Hz时，电网频率跌至警戒频率场景，引入频率衰减系数Kf；此时，电网调频系统输出ΔP与频率偏差Δf的关系为：ΔP＝-KEELGEΔf-KGGGΔf7上式中，KEEL＝KELKf，是警戒频率下电池储能系统调频系数，Kf为频率衰减系数；KG为火电机组调频系数，GG为火电机组调频传递函数；以频率f为自变量，频率衰减系数Kf为因变量，建立频率衰减系数Kf的表达式如式8所示； 上式中，fL为死区阈值频率，取值为49.98Hz；fEL为紧急阈值频率，取值为49.80Hz；Kfmax为预设的固定值；n为曲线的自适应系数，n＝20；步骤3.4：当步骤3.3中的方法无法使电网频率不小于49.80Hz，则电网频率下降至紧急频率场景，引入电解铝负荷参与电网系统调频；电网调频系统输出ΔP与频率偏差Δf的关系为：ΔP＝-KEELGEΔf-KGGGΔf-KDGDΔf9上式中，KD为电解铝负荷调频系数；GD为电解铝负荷的调频传递函数；KEEL＝KELKf是警戒频率场景下的电池储能系统调频系数，此时，Kf＝Kfmax；GE为电池储能系统调频传递函数，KG为火电机组调频系数，GG为火电机组调频传递函数；以频率偏差Δf为自变量，电解铝负荷调频系数KD为因变量，建立电解铝负荷调频系数KD的表达式如式10所示； 上式中，KD,max、KD,min分别是电解铝负荷调频系数KD的最大值和最小值，为已知的固定值；n为曲线的自适应系数，n＝20。

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