一种混合储能电站的一次调频控制方法及系统

1.本发明涉及电网调频技术领域，特别是涉及一种混合储能电站的一次调频控制方法及系统。


背景技术：

2.随着风电、光伏等可再生能源装机规模不断增大，风电的渗透率逐年提升，其出力的间歇性、波动性以及不可预测性对电网的安全稳定运行提出了挑战。其中，保持频率稳定是作为电网安全稳定运行的关键因素之一。储能系统作为构建新型电力系统的关键技术之一，其能充分利用不同类型储能在技术特性上的互补性，具备控制灵活、响应迅速等突出优势，是目前更为优质的调频电源，可有效改善可再生能源并网所带来的问题。因此，可以结合不同类型储能调频特点和调频剩余容量大小，对混合储能电站一次调频控制策略方法研究。
3.目前，在单一储能运行控制策略方面，对于储能参与电网一次调频运行控制方法的相关研宄主要分为两种：(1)模仿机组下垂特性的虚拟下垂控制方法；虚拟下垂控制主要包括定k法、变k法(k为虚拟下垂系数)。(2)抑制初始频率恶化的虚拟惯性控制方法。
4.在混合储能协调控制策略方面，为了使储能电站同时具有大容量和大功率性能，通常将能量型储能介质和功率型储能介质组成混合储能系统。控制策略可以分为两大类：(1)未优化算法，如基于过滤(低通/高通滤波器)以及基于下垂控制。未优化算法的控制策略不依赖于优化设计，但是，它具有可接受的性能，可以在实时应用中实现。其中，基于滤波的控制策略，常用的是将功率需求信号通过一阶低通滤波器，功率型储能响应功率指令中的高频分量，能量型储能响应功率指令中的低频分量，减少锂电池充放电次数、提高寿命。基于下垂控制策略的，通常设置功率型储能系统的下垂系数大于能量型储能系统的下垂系数，或者功率型储能系统的调节死区在能量型储能系统调节死区之内，来使得功率型储能优先动作，快速提供较多的功率使系统快速恢复稳定。(2)涉及功率分配的优化，通常是基于日前和日内预测功率需求信号来进行全局优化，现有方法主要以优化系统寿命指标为目标，常用方法有粒子群优化、遗传算法、混合整数线性规划。
5.而上述多种控制策略在实际应用中，均存在对应的技术缺点，比如：1)优化类功率分配策略，存在求解过程复杂、求解计算大、罗列约束条件多等问题，无法根据电网的一次调频需求快速、简便地求不同类型储能设备参与调频时的功率。2)仅采用单一下垂控制策略，通过设置不同类型储能的下垂系数大小和调频死区来确定动作时序，而没有考虑到不同类型储能系统出力的配合，无法发挥混合电站的最大优势。3)仅研究调频时不同类型储能之间的功率分配，而没有考虑在调频死区内储能荷电状态自恢复到最优位置，将对储能的寿命和之后调频性能有一定影响。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种混合储能电站的一次调频控制方法及系统，能够科学、
高效化地解决混合储能的功率分配和电网一次调频时的频率稳定问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种混合储能电站的一次调频控制方法，应用于混合储能电站，所述混合储能电站包括两组储能部件，方法包括：
9.获取所述混合储能电站的当前频率偏差、两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态；
10.当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，判断所述当前频率偏差是否大于零；
11.若所述当前频率偏差大于零，则基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级；基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；所述第一当前调频控制策略用于实现满足充电需求的调频控制；
12.若所述当前频率偏差小于或等于零，则基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；所述第二当前调频控制策略用于实现满足放电需求的调频控制；
13.当所述当前频率偏差处于预设调频死区范围时，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略；所述第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制。
14.可选地，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；
15.基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级，具体包括：
16.当所述锂电池的当前荷电状态高于或等于所述超级电容储能系统的当前荷电状态时，所述充电优先级为：所述超级电容储能系统优先充电，所述锂电池补剩余充电至满足充电需求；
17.当所述锂电池的当前荷电状态低于所述超级电容储能系统的当前荷电状态时，所述充电优先级为：所述锂电池优先充电，所述超级电容储能系统补剩余充电至满足充电需求。
18.可选地，基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略，具体包括：
19.基于虚拟下垂控制，根据所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，计算所述混合储能电站的第一当前一次调频动作；
20.根据所述锂电池的当前荷电状态，计算所述锂电池的最大充电功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态，计算所述超级电容储能系统的最大充电功率；
21.基于所述充电优先级、所述锂电池的最大充电功率、所述超级电容储能系统的最大充电功率和所述混合储能电站的第一当前一次调频动作，确定所述混合储能电站的第一
当前调频控制策略。
22.可选地，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；
23.基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略，具体包括：
24.基于虚拟下垂控制，根据所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，计算所述混合储能电站的第二当前一次调频动作；
25.根据所述锂电池的当前荷电状态，计算所述锂电池的最大放电功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态，计算所述超级电容储能系统的最大放电功率；
26.基于所述放电优先级、所述锂电池的最大放电功率、所述超级电容储能系统的最大放电功率和所述混合储能电站的第二当前一次调频动作，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略。
27.可选地，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；
28.基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略，具体包括：
29.基于所述锂电池的当前荷电状态，分别计算所述锂电池的自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率；基于所述超级电容储能系统的当前荷电状态，分别计算所述超级电容储能系统的自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率；
30.基于所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，分别计算所述锂电池的充电功率约束和放电功率约束、所述超级电容储能系统的充电功率约束和放电功率约束；
31.根据所述锂电池的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述锂电池的实际自恢复功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述超级电容储能系统的实际自恢复功率。
32.可选地，根据所述锂电池的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述锂电池的实际自恢复功率，具体包括：
33.若所述锂电池的当前荷电状态小于所述锂电池的荷电状态较低值，则根据所述锂电池的自恢复充电需求功率和所述充电功率约束，确定所述锂电池的实际恢复功率；
34.若所述锂电池的当前荷电状态大于所述锂电池的荷电状态较高值，则根据所述锂电池的自恢复放电需求功率和所述放电功率约束，确定所述锂电池的实际恢复功率；
35.若所述锂电池的当前荷电状态大于或等于所述锂电池的荷电状态较低值，并且，小于或等于所述锂电池的荷电状态较高值，则所述锂电池的实际恢复功率为0；其中，所述锂电池的荷电状态较高值和荷电状态较低值均为预设值。
36.为达上述目的，本发明还提供了如下技术方案：
37.一种混合储能电站的一次调频控制系统，应用于混合储能电站，所述混合储能电站包括两组储能部件，系统包括：
38.数据获取模块，用于获取所述混合储能电站的当前频率偏差、两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态；
39.频率偏差判断模块，用于当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，判断
所述当前频率偏差是否大于零；
40.第一调频控制模块，用于当所述当前频率偏差大于零时，基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级；基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；所述第一当前调频控制策略用于实现满足充电需求的调频控制；
41.第二调频控制模块，用于当所述当前频率偏差小于或等于零时，基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；所述第二当前调频控制策略用于实现满足放电需求的调频控制；
42.第三调频控制模块，用于当所述当前频率偏差处于预设调频死区范围时，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略；所述第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制
43.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
44.本发明公开一种混合储能电站的一次调频控制方法及系统，基于混合储能电站的当前频率偏差、两组储能部件各自对应的当前荷电状态，通过预设调频死区范围来实现混合储能电站的调频死区的合理设置；然后结合预设调频死区范围，构建了三种当前调频控制策略，从而在调频压力较小，即当前频率偏差处于预设调频死区范围时，通过合理恢复自身荷电状态来更好地完成下一阶段的调频任务；在当前频率偏差未处于预设调频死区范围，需要储能部件参与一次调频时，结合各类型储能的调频特点、调频剩余容量大小以及实际运行参数，确定出各类型储能的出力大小和出力顺序，分别满足充电需求、放电需求，从而实现系统频率快速有效地恢复到正常稳定状态。本发明在考虑不同类型储能设备的情况下，可科学、高效化解决混合储能的功率分配和电网一次调频时的频率稳定问题，充分发挥了混合储能系统控制灵活、响应迅速的优势，缓解大规模新能源并网带来的电网调频压力，实现各类机组安全稳定接入。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为本发明混合储能电站的一次调频控制方法的流程示意图；
47.图2为本发明混合储能电站的一次调频控制系统的结构示意图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本发明提供一种混合储能电站的一次调频控制方法及系统，该方法科学、简便且具有操作性。
50.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
51.实施例一
52.如图1所示，本发明提供一种混合储能电站的一次调频控制方法，应用于混合储能电站，所述混合储能电站包括两组储能部件，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；一次调频控制方法包括：
53.步骤100，获取所述混合储能电站的当前频率偏差、两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态。其中，当前频率偏差的计算公式为：
54.δf＝f
0-fn。
55.式中，δf表示当前频率偏差，f0表示调频指令下达前电站出力，fn表示系统额定频率。
56.步骤200，当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，混合储能电站参与一次调频。在一次调频的步骤中，首先判断所述当前频率偏差是否大于零。
57.步骤300，若所述当前频率偏差大于零，则基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级；基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；所述第一当前调频控制策略用于实现满足充电需求的调频控制。
58.(1)基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级，具体包括：
59.11)当所述锂电池的当前荷电状态高于或等于所述超级电容储能系统的当前荷电状态时，所述充电优先级为：所述超级电容储能系统优先充电，所述锂电池补剩余充电至满足充电需求。
60.12)当所述锂电池的当前荷电状态低于所述超级电容储能系统的当前荷电状态时，所述充电优先级为：所述锂电池优先充电，所述超级电容储能系统补剩余充电至满足充电需求。
61.在一个具体实施例中，锂电池的当前荷电状态与超级电容储能系统的当前荷电状态的高低判断，可根据预设荷电状态较高值s
high
和预设荷电状态较低值s
low
确定。具体可结合下表1进行确定。
62.表1
[0063][0064]
在表1的状态s1，s2，s3，s5，s6，s9中，状态s2，s3，s6，为锂电池的soc高于超级电容储能系统的soc；状态s1，s5，s9为锂电池和超级电容的soc处于同一水平区段。为保证锂电池在下一时段内具有一定的调节能力，并充分利用超级电容无充放电次数限制的优势，采用超级电容储能系统优先充电，锂电池储能补剩余的充电需求的策略。
[0065]
在状态s4，s7，s8中，超级电容储能系统的soc水平高于锂电池的soc水平。一方面由于锂电池作为能量型储能元件具有大储存容量的特性，另一方面超级电容应为下一时段调节任务保留一定的充电容量，采用锂电池优先充电，超级电容储能系统补剩余的充电需求的策略。
[0066]
(2)基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略，具体包括：
[0067]
21)基于虚拟下垂控制，根据所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，计算所述混合储能电站的第一当前一次调频动作，具体计算公式为：
[0068]
δp
c_hess
＝-k
hess
(δf-fd)；式中，δp
c_hess
表示第一当前一次调频动作，fd表示预设调频死区范围，k
hess
表示下垂系数。
[0069]
22)根据所述锂电池的当前荷电状态，计算所述锂电池的最大充电功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态，计算所述超级电容储能系统的最大充电功率。具体地，实时采集混合储能电站的运行信息，包括锂电池和超容储能系统荷电状态，引入logistic回归函数，以得到对应的锂电池和超容储能系统的最大充电功率。
[0070]
所述锂电池的最大充电功率的计算公式为：
[0071][0072]
所述超级电容储能系统的最大充电功率的计算公式为：
[0073][0074]
其中，p
c_bmax
表示锂电池的最大充电功率，p
cn_b
表示锂电池的额定充电功率，e表示指数，n和p0均为适应因子，且两个适应因子的取值不唯一，可按实际需求进行适当调整；
soc_b
max
表示锂电池的荷电状态最大值，soc_b表示锂电池的当前荷电状态，soc_b
high
表示锂电池的荷电状态较高值；p
c_scmax
表示超级电容储能系统的最大充电功率，p
cn_sc
表示超级电容储能系统的额定充电功率，soc_sc
max
表示超级电容储能系统的荷电状态最大值，soc_sc表示超级电容储能系统的当前荷电状态，soc_sc
high
表示超级电容储能系统的荷电状态较高值；且锂电池的荷电状态较高值和超级电容储能系统的荷电状态较高值均为预设值。
[0075]
23)基于所述充电优先级、所述锂电池的最大充电功率、所述超级电容储能系统的最大充电功率和所述混合储能电站的第一当前一次调频动作，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略。具体地，所述混合储能电站的第一当前调频控制策略的确定过程，具体包括：
[0076]
当所述充电优先级为：所述超级电容储能系统优先充电，所述锂电池补剩余充电至满足充电需求时，根据公式
[0077][0078]
确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略。
[0079]
当所述充电优先级为：所述锂电池优先充电，所述超级电容储能系统补剩余充电至满足充电需求时，根据公式
[0080][0081]
确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略。
[0082]
其中，p
c_b
表示锂电池用于调频控制的充电功率值，p
c_sc
表示超级电容储能系统用于调频控制的充电功率值，max()表示求最大值函数。
[0083]
步骤400，若所述当前频率偏差小于或等于零，则基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；所述第二当前调频控制策略用于实现满足放电需求的调频控制。
[0084]
(1)基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级，具体包括：
[0085]
11)具体结合上文表1可知，在状态s1，s2，s3，s5，s6，s9中，所述锂电池的当前荷电状态高于或等于所述超级电容储能系统的当前荷电状态，为保证锂电池在下一时段内具有一定的调节能力，并充分利用超级电容无充放电次数限制的优势，所述放电优先级为：所述锂电池优先放电，所述超级电容储能系统补剩余放电至满足放电需求。
[0086]
12)具体结合上文表1可知，在状态s4，s7，s8中，所述锂电池的当前荷电状态低于所述超级电容储能系统的当前荷电状态，一方面由于锂电池作为能量型储能元件具有大储存容量的特性，另一方面超级电容应为下一时段调节任务保留一定的充电容量，所述放电优先级为：所述超级电容储能系统优先放电，所述锂电池补剩余放电至满足放电需求。
[0087]
(2)基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略，
具体包括：
[0088]
21)基于虚拟下垂控制，根据所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，计算所述混合储能电站的第二当前一次调频动作，具体计算公式为：
[0089]
δp
d_hess
＝-k
hess
(δf+fd)；式中，δp
d_hess
表示第二当前一次调频动作。
[0090]
22)根据所述锂电池的当前荷电状态，计算所述锂电池的最大放电功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态，计算所述超级电容储能系统的最大放电功率。
[0091]
所述锂电池的最大放电功率的计算公式为：
[0092][0093]
所述超级电容储能系统的最大放电功率的计算公式为：
[0094][0095]
其中，p
d_bmax
表示锂电池的最大放电功率，p
dn_b
表示锂电池的额定放电功率，soc_b
min
表示锂电池的荷电状态最小值，soc_b表示锂电池的当前荷电状态，soc_b
low
表示锂电池的荷电状态较低值；p
d_scmax
表示超级电容储能系统的最大放电功率，p
dn_sc
表示超级电容储能系统的额定放电功率，soc_sc
min
表示超级电容储能系统的荷电状态最小值，soc_sc表示超级电容储能系统的当前荷电状态，soc_sc
low
表示超级电容储能系统的荷电状态较低值；且锂电池的荷电状态较高值和超级电容储能系统的荷电状态较高值均为预设值。
[0096]
23)基于所述放电优先级、所述锂电池的最大放电功率、所述超级电容储能系统的最大放电功率和所述混合储能电站的第二当前一次调频动作，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略。
[0097]
所述混合储能电站的第二当前调频控制策略的确定过程，具体包括：
[0098]
当两个储能部件的放电优先级为：所述锂电池优先放电，所述超级电容储能系统补剩余放电至满足放电需求时，根据公式
[0099][0100]
确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；
[0101]
当两个储能部件的放电优先级为：所述超级电容储能系统优先放电，所述锂电池补剩余放电至满足放电需求时，根据公式
[0102][0103]
确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；
[0104]
其中，p
d_b
表示锂电池用于调频控制的放电功率值，p
d_sc
表示超级电容储能系统用于调频控制的放电功率值，min()表示求最小值函数。
[0105]
混合储能电站中各组储能部件按照计算得到的当前调频控制策略出力，直至电网频率恢复到正常稳定水平。
[0106]
步骤500，当所述当前频率偏差处于预设调频死区范围时，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略；所述第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制。
[0107]
其中，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略，具体包括：
[0108]
(1)基于所述锂电池的当前荷电状态，分别计算所述锂电池的自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率；基于所述超级电容储能系统的当前荷电状态，分别计算所述超级电容储能系统的自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率。具体包括：
[0109]
所述锂电池的自恢复充电需求功率的计算公式为：
[0110][0111]
所述锂电池的自恢复放电需求功率的计算公式为：
[0112][0113]
所述超级电容储能系统的自恢复充电需求功率的计算公式为：
[0114][0115]
所述超级电容储能系统的自恢复放电需求功率的计算公式为：
[0116][0117]
其中，p
c_b1
表示锂电池的自恢复充电需求功率；soc1和soc0均为预设值，soc1和soc0主要用于根据soc高低状态调整曲线，具体可取值soc1为0.725，soc0为0.275；p
d_b1
表示锂电池的自恢复放电需求功率；p
c_sc1
表示超级电容储能系统的自恢复充电需求功率；p
d_sc1
表示
超级电容储能系统的自恢复放电需求功率。
[0118]
(2)基于所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，分别计算所述锂电池的充电功率约束和放电功率约束、所述超级电容储能系统的充电功率约束和放电功率约束。
[0119]
所述锂电池的充电功率约束p
c_b2
的计算公式为：
[0120][0121]
所述锂电池的放电功率约束p
d_b2
的计算公式为：
[0122][0123]
所述超级电容储能系统的充电功率约束p
c_sc2
的计算公式为：
[0124][0125]
所述超级电容储能系统的放电功率约束p
d_sc2
的计算公式为：
[0126][0127]
(3)根据所述锂电池的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述锂电池的实际自恢复功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述超级电容储能系统的实际自恢复功率。
[0128]
其中，锂电池的实际自恢复功率的确定过程，具体包括：
[0129]
11)若所述锂电池的当前荷电状态小于所述锂电池的荷电状态较低值，则根据所述锂电池的自恢复充电需求功率和所述充电功率约束，确定所述锂电池的实际恢复功率；具体确定公式为：
[0130]
p
ess_b
＝-min(|p
c_b1
|,|p
c_b2
|),soc_b＜soc_b
low
。
[0131]
12)若所述锂电池的当前荷电状态大于所述锂电池的荷电状态较高值，则根据所述锂电池的自恢复放电需求功率和所述放电功率约束，确定所述锂电池的实际恢复功率；具体确定公式为：
[0132]
p
ess_b
＝min(|p
d_b1
|,|p
d_b2
|),soc_b＞soc_b
high
。
[0133]
13)若所述锂电池的当前荷电状态大于或等于所述锂电池的荷电状态较低值，并且，小于或等于所述锂电池的荷电状态较高值，则所述锂电池的实际恢复功率为0。
[0134]
超级电容储能系统的实际自恢复功率的确定过程，具体包括：
[0135]
21)若所述超级电容储能系统的当前荷电状态小于所述超级电容储能系统的荷电状态较低值，则根据所述超级电容储能系统的自恢复充电需求功率和所述充电功率约束，确定所述超级电容储能系统的实际恢复功率；具体确定公式为：
[0136]
p
ess_sc
＝-min(|p
c_sc1
|,|p
c_sc2
|),soc_sc＜soc_sc
low
。
[0137]
22)若所述超级电容储能系统的当前荷电状态大于所述超级电容储能系统的荷电状态较高值，则根据所述超级电容储能系统的自恢复放电需求功率和所述放电功率约束，确定所述超级电容储能系统的实际恢复功率；具体确定公式为：
[0138]
p
ess_sc
＝min(|p
d_sc1
|,|p
d_sc2
|),soc_sc＞soc_sc
high
。
[0139]
23)若所述超级电容储能系统的当前荷电状态大于或等于所述超级电容储能系统的荷电状态较低值，并且，小于或等于所述超级电容储能系统的荷电状态较高值，则所述超级电容储能系统的实际恢复功率为0。
[0140]
综上，针对采用优化类功率分配策略，存在求解过程复杂、求解计算大、罗列约束条件多的问题，本发明基于下垂控制，不依赖于优化设计，可以在实时应用中实现一次调频分配方法的快速、简便计算。
[0141]
针对仅采用单一下垂控制策略，存在没有考虑到不同类型储能系统出力的配合的问题，本发明充分考虑了不同储能类型的调频特性以及调频剩余容量，来进行功率分配，充分发挥了混合储能的优势。
[0142]
针对仅研究调频时不同类型储能之间的功率分配，存在没有考储能荷电状态自恢复，影响储能的寿命和之后调频性能的问题，本发明设置了混合储能电站调频死区，考虑了储能自恢复充放电需求功率和电网实时运行状态对储能最大充放电功率进行约束，确定了储能自恢复荷电状态的控制策略，提高储能系统的利用寿命。
[0143]
实施例二
[0144]
如图2所示，为了实现实施例一中的技术方案，以达到相应的功能和技术效果，本实施例提供了一种混合储能电站的一次调频控制系统，应用于混合储能电站，所述混合储能电站包括两组储能部件，系统包括：
[0145]
数据获取模块101，用于获取所述混合储能电站的当前频率偏差、两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态。
[0146]
频率偏差判断模块201，用于当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，判断所述当前频率偏差是否大于零。
[0147]
第一调频控制模块301，用于当所述当前频率偏差大于零时，基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级；基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；所述第一当前调频控制策略用于实现满足充电需求的调频控制。
[0148]
第二调频控制模块401，用于当所述当前频率偏差小于或等于零时，基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；所述第二当前调频控制策略用
于实现满足放电需求的调频控制。
[0149]
第三调频控制模块501，用于当所述当前频率偏差处于预设调频死区范围时，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略；所述第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制。
[0150]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0151]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种混合储能电站的一次调频控制方法，应用于混合储能电站，所述混合储能电站包括两组储能部件，其特征在于，方法包括：获取所述混合储能电站的当前频率偏差、两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态；当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，判断所述当前频率偏差是否大于零；若所述当前频率偏差大于零，则基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级；基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；所述第一当前调频控制策略用于实现满足充电需求的调频控制；若所述当前频率偏差小于或等于零，则基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；所述第二当前调频控制策略用于实现满足放电需求的调频控制；当所述当前频率偏差处于预设调频死区范围时，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略；所述第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制。2.根据权利要求1所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级，具体包括：当所述锂电池的当前荷电状态高于或等于所述超级电容储能系统的当前荷电状态时，所述充电优先级为：所述超级电容储能系统优先充电，所述锂电池补剩余充电至满足充电需求；当所述锂电池的当前荷电状态低于所述超级电容储能系统的当前荷电状态时，所述充电优先级为：所述锂电池优先充电，所述超级电容储能系统补剩余充电至满足充电需求。3.根据权利要求2所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略，具体包括：基于虚拟下垂控制，根据所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，计算所述混合储能电站的第一当前一次调频动作；根据所述锂电池的当前荷电状态，计算所述锂电池的最大充电功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态，计算所述超级电容储能系统的最大充电功率；基于所述充电优先级、所述锂电池的最大充电功率、所述超级电容储能系统的最大充电功率和所述混合储能电站的第一当前一次调频动作，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略。4.根据权利要求3所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述锂电池的最大充电功率的计算公式为：
所述超级电容储能系统的最大充电功率的计算公式为：其中，p
c_bmax
表示锂电池的最大充电功率，p
cn_b
表示锂电池的额定充电功率，e表示指数，n和p0均为适应因子，soc_b
max
表示锂电池的荷电状态最大值，soc_b表示锂电池的当前荷电状态，soc_b
high
表示锂电池的荷电状态较高值；p
c_scmax
表示超级电容储能系统的最大充电功率，p
cn_sc
表示超级电容储能系统的额定充电功率，soc_sc
max
表示超级电容储能系统的荷电状态最大值，soc_sc表示超级电容储能系统的当前荷电状态，soc_sc
high
表示超级电容储能系统的荷电状态较高值；且锂电池的荷电状态较高值和超级电容储能系统的荷电状态较高值均为预设值。5.根据权利要求3所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述混合储能电站的第一当前调频控制策略的确定过程，具体包括：当所述充电优先级为：所述超级电容储能系统优先充电，所述锂电池补剩余充电至满足充电需求时，根据公式确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；当所述充电优先级为：所述锂电池优先充电，所述超级电容储能系统补剩余充电至满足充电需求时，根据公式确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；其中，p
c_b
表示锂电池用于调频控制的充电功率值，p
c_sc
表示超级电容储能系统用于调频控制的充电功率值，p
c_bmax
表示锂电池的最大充电功率，p
c_scmax
表示超级电容储能系统的最大充电功率，δp
c_hess
表示混合储能电站的第一当前一次调频动作，max()表示求最大值函数。6.根据权利要求1所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略，具体包
括：基于虚拟下垂控制，根据所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，计算所述混合储能电站的第二当前一次调频动作；根据所述锂电池的当前荷电状态，计算所述锂电池的最大放电功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态，计算所述超级电容储能系统的最大放电功率；基于所述放电优先级、所述锂电池的最大放电功率、所述超级电容储能系统的最大放电功率和所述混合储能电站的第二当前一次调频动作，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略。7.根据权利要求1所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，两组所述储能部件分别为锂电池和超级电容储能系统；基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略，具体包括：基于所述锂电池的当前荷电状态，分别计算所述锂电池的自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率；基于所述超级电容储能系统的当前荷电状态，分别计算所述超级电容储能系统的自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率；基于所述当前频率偏差和所述预设调频死区范围，分别计算所述锂电池的充电功率约束和放电功率约束、所述超级电容储能系统的充电功率约束和放电功率约束；根据所述锂电池的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述锂电池的实际自恢复功率；根据所述超级电容储能系统的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述超级电容储能系统的实际自恢复功率。8.根据权利要求7所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，根据所述锂电池的当前荷电状态、充电功率约束、放电功率约束、自恢复充电需求功率和自恢复放电需求功率，确定所述锂电池的实际自恢复功率，具体包括：若所述锂电池的当前荷电状态小于所述锂电池的荷电状态较低值，则根据所述锂电池的自恢复充电需求功率和所述充电功率约束，确定所述锂电池的实际恢复功率；若所述锂电池的当前荷电状态大于所述锂电池的荷电状态较高值，则根据所述锂电池的自恢复放电需求功率和所述放电功率约束，确定所述锂电池的实际恢复功率；若所述锂电池的当前荷电状态大于或等于所述锂电池的荷电状态较低值，并且，小于或等于所述锂电池的荷电状态较高值，则所述锂电池的实际恢复功率为0；其中，所述锂电池的荷电状态较高值和荷电状态较低值均为预设值。9.根据权利要求7所述的混合储能电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述锂电池的自恢复充电需求功率的计算公式为：所述锂电池的自恢复放电需求功率的计算公式为：
所述超级电容储能系统的自恢复充电需求功率的计算公式为：所述超级电容储能系统的自恢复放电需求功率的计算公式为：其中，p
c_b1
表示锂电池的自恢复充电需求功率，p
cn_b
表示锂电池的额定充电功率，e表示指数，n和p0均为适应因子，soc_b
max
表示锂电池的荷电状态最大值，soc_b表示锂电池的当前荷电状态，soc_b
high
表示锂电池的荷电状态较高值；soc1和soc0均为预设值；p
d_b1
表示锂电池的自恢复放电需求功率，p
d_bmax
表示锂电池的最大放电功率，p
dn_b
表示锂电池的额定放电功率，soc_b
min
表示锂电池的荷电状态最小值，soc_b表示锂电池的当前荷电状态，soc_b
low
表示锂电池的荷电状态较低值；p
c_sc1
表示超级电容储能系统的自恢复充电需求功率，p
c_scmax
表示超级电容储能系统的最大充电功率，p
cn_sc
表示超级电容储能系统的额定充电功率，soc_sc
max
表示超级电容储能系统的荷电状态最大值，soc_sc表示超级电容储能系统的当前荷电状态，soc_sc
high
表示超级电容储能系统的荷电状态较高值；p
d_sc1
表示超级电容储能系统的自恢复放电需求功率，p
d_scmax
表示超级电容储能系统的最大放电功率，p
dn_sc
表示超级电容储能系统的额定放电功率，soc_sc
min
表示超级电容储能系统的荷电状态最小值，soc_sc表示超级电容储能系统的当前荷电状态，soc_sc
low
表示超级电容储能系统的荷电状态较低值。10.一种混合储能电站的一次调频控制系统，应用于混合储能电站，所述混合储能电站包括两组储能部件，其特征在于，系统包括：数据获取模块，用于获取所述混合储能电站的当前频率偏差、两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态；频率偏差判断模块，用于当所述当前频率偏差未处于预设调频死区范围时，判断所述当前频率偏差是否大于零；第一调频控制模块，用于当所述当前频率偏差大于零时，基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的充电优先级；基于所述充电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第一当前调频控制策略；所述第一当前调频控制策略用于实现满足充电
需求的调频控制；第二调频控制模块，用于当所述当前频率偏差小于或等于零时，基于两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定两组储能部件的放电优先级；基于所述放电优先级、所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围以及两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第二当前调频控制策略；所述第二当前调频控制策略用于实现满足放电需求的调频控制；第三调频控制模块，用于当所述当前频率偏差处于预设调频死区范围时，基于所述当前频率偏差、所述预设调频死区范围和两组所述储能部件各自对应的当前荷电状态，确定所述混合储能电站的第三当前调频控制策略；所述第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制。

技术总结
本发明公开一种混合储能电站的一次调频控制方法及系统，涉及电网调频技术领域，方法包括：当混合储能电站的当前频率偏差未处于预设调频死区范围且当前频率偏差大于零时，基于两组储能部件的充电优先级、当前频率偏差、预设调频死区范围以及两组储能部件对应的当前荷电状态，确定第一当前调频控制策略；若当前频率偏差小于或等于零，则确定第二当前调频控制策略；第二当前调频控制策略用于实现满足放电需求的调频控制；当前频率偏差处于预设调频死区范围时，确定第三当前调频控制策略；第三当前调频控制策略用于实现任一储能部件的自恢复的调频控制。本发明能够科学、高效化地解决混合储能的功率分配和电网一次调频时的频率稳定问题。率稳定问题。率稳定问题。


技术研发人员：郭小龙 亢朋朋 杨桂兴 李渝 孙谊媊 赵红军 宋朋飞 王衡 翟文辉 朱清 彭佩 郑华 谢莉
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/20