[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种新能源场站与共享储能协同控制方法、系统、设备及介质。

[0002] 随着电力系统能源不断转型，电网逐渐呈现出“双高”的特点，即高比例可再生能源和高比例电力电子设备。各种新能源机组并网规模不断扩大，主要体现在风电、光伏等新能源渗透率增大，传统电力系统火电机组占比减少，使得高渗透率新能源电力系统的系统惯量水平下降。新能源出力的不确定性和新能源机组的低惯量特征给电网稳定运行带来了
挑战。

[0003] 仅仅依靠同步机组自身惯量无法满足系统的惯量需求，在高比例新能源电网中，系统惯性支撑可以依靠风机的旋转动能与储能的存储能量。风机运行在最大功率点跟踪状
态时，无法参与系统一次调频。将频率的变动量考虑到风电机组的有功控制环节，通过有功调节吸收及释放风机旋转动能，风机可以产生虚拟转动惯量。储能不同于同步机组和风机，作为静止发电元件储能本身不具备旋转动能，类似于风电机组，储能可以通过有功控制，产生虚拟惯量。

[0004] 新能源场站搭配储能整个联合系统的频率稳定性由频率变化率、稳态频率偏差共同决定，对于低惯性高渗透率的新能源场站，频率变化率将作为衡量系统频率安全稳定的
重要指标。依据负荷不同扰动的大小，可以得到系统所需最小惯量。基于系统最小惯量需
求，对新能源场站内风电、光伏等新能源与储能之间进行协调控制，在调频过程中增加控制逻辑，设计控制参数，以满足系统频率安全。

[0005] 在新能源场站配置一定容量的储能，针对新能源场站发生较大负荷扰动情况，自身配置储能无法满足系统最小惯量需求，其余场站机组配置储能实现能量共享，共同承担
新能源场站的调频。通过“新能源场站+共享储能”协同控制方法，基于系统最小惯量需求，充分挖掘新能源场站的惯性支撑潜力。

[0006] 因此，如何实现惯量不足时新能源场站与储能的协调控制，满足电力网频率的调节和稳定是未来高渗透率新能源电力系统发展需要解决的问题。

[0079] 以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本
文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同
物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二
元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确
列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文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。

[0080] 本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0081] 本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

[0082] 本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

[0083] 本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

[0084] 应该理解的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行
并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，
而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是
可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

[0085] 本申请的装置或系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形
式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

[0086] 在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0087] 图1示出了本发明的一种新能源场站与共享储能协同控制方法的一个实施例。

[0088] 在该可选实施例中，所述新能源场站与共享储能协同控制方法，包括：

[0089] 步骤S101，对新能源场站进行分析，建立新能源场站的频率响应模型；

[0090] 步骤S103，基于所述频率响应模型对配电网系统负荷进行分析，确定配电网系统的负荷扰动情况，并根据所述负荷扰动情况，确定配电网系统的最小虚拟惯量；

[0091] 步骤S105，基于所述最小虚拟惯量，对新能源场站的新能源和储能进行虚拟惯量评估，并根据虚拟惯量评估结果对新能源场站和共享储能出力情况进行协同控制调整。

[0092] 图2示出了本发明的一种新能源场站与共享储能协同控制系统的一个实施例。

[0093] 在该可选实施例中，所述新能源场站与共享储能协同控制系统，包括：

[0094] 频率响应模型建立模块201，用于对新能源场站进行分析，建立新能源场站的频率响应模型；

[0095] 最小虚拟惯量分析模块203，用于基于所述频率响应模型对配电网系统负荷进行分析，确定配电网系统的负荷扰动情况，并根据所述负荷扰动情况，确定配电网系统的最小虚拟惯量；

[0096] 评估协同控制调整模块205，用于基于所述最小虚拟惯量，对新能源场站的新能源和储能进行虚拟惯量评估，并根据虚拟惯量评估结果对新能源场站和共享储能出力情况进
行协同控制调整。

[0097] 在具体应用时，在对新能源场站进行分析，建立新能源场站的频率响应模型时，可对新能源场站的风机频率响应特性以及储能频率响应特性进行分析，确定风机虚拟转动惯量和蓄电池虚拟转动惯量；基于所述风机虚拟转动惯量和蓄电池虚拟转动惯量，结合新能
源渗透率和施加的虚拟惯性控制系数，建立新能源场站的频率响应模型。

[0098] 其中，所述风机虚拟转动惯量的计算公式为：

[0099]

[0100] 式中，Jvir_w为风机虚拟转动惯量；Jw为风机固有惯量；ωr为风机的转子角速度；ωs为同步机角速度；d为微分符号；Δwr为风机转速变化量；Δws为同步机转速变化量；wr0为风机初始转速；ws0为同步机初始转速。

[0101] 其中，所述蓄电池虚拟转动惯量的计算公式为：

[0102]

[0103] ks＝(Δ γSOC/γSOC_0)/(Δws/ws)

[0104] 式中，Jvir_B为蓄电池虚拟转动惯量；uB为蓄电池额定电压；QN为蓄电池额定容量；γSOC为t时刻蓄电池荷电状态；ωs为同步机角速度；Js为同步机固有转动惯量；EB为蓄电池存储能量；γSOC_0为初始状态蓄电池荷电状态；EK为同步机转子动能；ks为蓄电池荷电状态变化率与同步机转速变化率比值；Δ γSOC为蓄电池负荷状态变化量；Δ ωs为同步机转速变化量；d为微分符号。

[0105] 其中，所述新能源场站的频率响应模型的计算公式为：

[0106]

[0107] 式中，ρ为风电渗透率；Hg为同步机惯性时间常数；Δf为系统频率变化量；d为微分符号；dt为时间微分；ΔPM为同步机功率响应；ΔP11为考虑风电渗透率的风机功率响应信号；ΔP21为考虑风电渗透率的储能功率响应信号；ΔPL为负荷扰动量；D为负荷有功频率响应系数。

[0108] 而不同地区为保障频率安全稳定，对于频率变化率的作出了不同的限制标准，通常将频率变化率限制在0.4～0.6Hz/s。频率变化率将是衡量系统频率安全稳定的关键影响
因素。因此，在根据所述负荷扰动情况，确定配电网系统的最小虚拟惯量时，则根据所述负荷扰动情况，基于最大频率变化率安全约束，确定配电网系统的最小虚拟惯量；其中，所述最小虚拟惯量的计算公式为：

[0109]

[0110] 式中，Hmin为最小虚拟惯量；RoCoFmax为系统频率安全约束下的最大频率变化率；ΔPL为负荷扰动量；fn为电力系统额定频率，取值50Hz。

[0111] 此外，在具体应用时，在基于所述最小虚拟惯量，对新能源场站的新能源和储能进行虚拟惯量评估，并根据虚拟惯量评估结果对新能源场站和共享储能出力情况进行协同控制调整时，基于所述最小虚拟惯量Hmin，以风机优先储能协同配合策略协调风机和储能之间的虚拟惯量分配，得到最大风机虚拟惯量Hvirmax和最小储能虚拟惯量HBvir；将所述最大风机虚拟惯量Hvirmax与所述最小虚拟惯量Hmin进行比较，在比较结果为所述最大风机虚拟惯量Hvirmax小于所述最小虚拟惯量Hmin的情况下，判断共享储能需要参与系统调频过程；在判断共享储能需要参与系统调频过程的情况下，将储能等效惯性系数Heq与所述最小储能虚拟惯量HBvir进行比较，在比较结果为所述最小储能虚拟惯量HBvir小于所述储能等效惯性系数Heq的情况下，以所述最小虚拟惯量为目标，协调共享储能参与系统调频过程。

[0112] 在本发明中，所提的共享储能并不是一种独立储能，对于新能源场站的多风电机组和同步机组搭有配置储能，当某些机组的配置储能无法满足系统最小惯量需求而其他机
组的配置储能有盈余惯量支撑能力时，新能源场站间储能均可扮演共享储能作用，为系统
各机组提供惯量支撑。

[0113] 本发明以搭建图5仿真模型为例，设置如下三种工况。工况一：仅同步机和风机即可满足系统最小惯量需求；工况二：风机提供的虚拟惯量无法满足系统最小惯量需求，需要储能协同配合参与调频过程；工况三：某风储系统自身虚拟惯量支撑能力不足，需要共享储能提供虚拟惯量。

[0114] 图6为工况三下仿真结果图。工况三下，负荷发生大扰动，新能源自身配置储能满足不了系统最小惯量需求，新能源场站间其余储能发挥其共享作用，为其提供惯量。依据系统最小惯量需求，新能源场站结合共享储能协同控制可以更好地挖掘系统自身的惯性支撑
潜力。

[0115] 图7示出了本发明的一种计算机设备的一个实施例。该计算机设备可以是服务器，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储
器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储静态
信息和动态信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该
计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的步骤。

[0116] 本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备
可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

[0117] 另外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。

[0118] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机
可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read‑
Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

[0119] 本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。