[0001] 本申请属于电网强度构造领域，尤其涉及一种新能源与储能并网性能测试的电网强度构造结构及装置。

[0002] 随着新能源和储能接入比例的不断攀升，新能源场站(如风电场、光伏电站)和储能电站的并网性能测试变得尤为重要。为保障电力系统的安全稳定运行，需要对新能源场站和储能电站的并网性能进行全面、准确的测试。然而，传统的并网性能测试方法往往忽略了电网强度对测试结果的影响，导致测试结果与实际运行情况存在较大偏差。电网强度是指电网对新能源场站输出功率波动的承受能力和稳定性，它直接关系到新能源场站并网后的运行效果和电网的整体稳定性。

[0038] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

[0039] 在新能源与储能并网领域，特别是针对构网型储能系统的并网性能测试中，电网强度的模拟与构造是至关重要的一环。

[0040] 请参照图1、图2和图3所示，本申请提供一种新能源与储能并网性能测试的电网强度构造结构，包括：

[0041] S101、在新能源/储能电站的储能变流器、变压器与电网之间，设置电网强度构造单元。

[0042] 所述电网强度构造单元与电网之间设置新能源场站并网性能检测平台。

[0043] 在新能源/储能电站的储能变流器、变压器与电网之间巧妙地设置了电网强度构造单元。这一构造单元的设计，使得能够精确地调节和控制并网点的电网强度，从而为构网型储能系统的性能测试提供一个稳定且可控的并网环境。

[0044] 具体地，电网强度构造单元与电网之间还设置了新能源场站并网性能检测平台。该平台的主要作用是模拟电压故障、频率变化等各种工况。通过与电网强度构造单元的配合使用，更加准确地测试新能源与储能电站在不同电网强度下的适应性。

[0045] 所述电网强度构造单元包括旁路，以及并联的支路1、支路2；所述旁路、支路1和支路2连接采样点；所述旁路包括旁路开关；所述支路1包括串联的多抽头电抗器、第一选择开关和第二选择开关；所述支路2包括串联的多抽头电抗器、投入开关；所述支路1和所述支路2共同连接到多抽头电抗器一端，所述旁路连接到所述多抽头电抗器另一端。

[0046] 本申请中的电网强度构造单元是一个关键组成部分，专门设计用于模拟和构造不同强度的电网环境，以适应构网型储能系统的并网性能测试需求。该单元包括一个旁路以及并联的支路1和支路2，这种设计使得能够通过不同的开关组合来灵活调节电网的阻抗参数。

[0047] 旁路由一个旁路开关组成，该开关可以在需要时将电网强度构造单元短路，从而实现电路的快速切换和调节。

[0048] 支路1中包含一个多抽头电抗器，它能够通过选择不同的抽头来改变其电感值，进而调节电网的阻抗。第一选择开关和第二选择开关串联在多抽头电抗器之后，它们共同作用于选择特定的电抗值，以实现阻抗的精确调节。

[0049] 与支路1类似，支路2中也包含一个多抽头电抗器，用于改变电感值。支路2中的投入开关用于控制该支路的接入与断开，从而根据需要调整电网的阻抗。

[0050] 支路1和支路2共同连接到多抽头电抗器的一端，而旁路则连接到多抽头电抗器的另一端。多抽头电抗器的设计允许进一步调节电网的阻抗，通过选择不同的抽头来改变电阻值。

[0051] 在实际应用中，通过控制旁路开关、第一选择开关、第二选择开关以及投入开关的不同组合状态，可以灵活地调节电网强度构造单元的阻抗参数。这种调节方式能够改变逆变器机端至电网的阻抗值，进而改变并网点的短路比，从而创造出局部弱电网或局部强电网的环境。

[0052] 新能源场站并网性能检测平台和电网强度构造装置串联接入新能源/储能箱变与断路器之间，共设置三个计量点，远端计量点位于新能源场站并网性能检测平台与电网强度构造装置之间，近端测量点位于箱变高压侧，机端测量点位于箱变低压侧。

[0053] 新能源场站并网性能检测平台及以下设备接入电网，相当于接入无穷大电源，因此被测设备并网点的短路比为：

[0054]

[0055] 其中，U为被测设备机端额定线电压，Pn为被测设备额定容量，Z为从电网至被测设备机端之间的线路、设备等效到被测设备机端的短路阻抗，包括新能源场站并网性能检测平台、电网强度构造装置、变压器以及线路的阻抗。

[0056] 进一步，新能源场站并网性能检测平台输出端口具备二次调压功能，可以保证输出电压不受功率及线路阻抗影响，可等效为理想电压源，因此其短路阻抗近似为0。

[0057] 进一步，电网强度构造装置、变压器以及线路均为阻感性，且X>>R，电阻可忽略不计，则

[0058]

[0059] X为从新能源场站并网性能检测平台到被测设备机端之间的线路、设备等效到被测设备机端的短路电抗,包括电网强度构造装置、变压器以及线路的电抗。

[0060] 进一步，对于电网强度构造装置和变压器来说，线路电抗可忽略不计，则[0061]

[0062] 其中，XK、XT分别为电网强度构造装置和变压器的短路电抗，LK、LT分别为电网强度构造装置和变压器的短路电感。

[0063] 进一步，箱变短路电抗XT可计算得到，参照如下公式：

[0064]

[0065] 机端短路阻抗＝机端额定阻抗×短路阻抗系数

[0066] 机端短路电阻2+机端短路电抗2＝机端短路阻抗2

[0067]

[0068] 对于干式变压器，X/R一般大于等于10，本计算取10。

[0069] 进一步，改变电网强度构造装置的感抗，即可改变被测设备并网点的短路比。电网强度构造装置如图2所示，包括多抽头电抗器、多抽头电抗器、旁路开关、投入开关、选择开关、柔性电缆及附件、集装箱及冷却系统、控制保护设备(阻抗设定、投切控制功能，包括控制器、配电、传感器、通信装置等)以及测试设备其他配件(测试设备连接必要部件)。

[0070] 控制电网强度构造装置内部CB1、CB2、KM1、KM2开关，使其工作下不同的档位下，对外显示不同的电抗值LK(在电阻可忽略不计的工况下，可将装置内电阻直接短接)，具体如下表所示：

[0071]序号 开关组合 电感值
1 CB1闭合，CB2、KM1、KM2分闸 0
2 KM2闭合，CB1、CB2、KM1分闸 0.225H
3 KM1闭合，CB1、CB2、KM2分闸 0.324H

[0072] 进一步，可对SCR理论分析结果进行校核，原理如图4所示，考虑整个线路的电阻和电感，流过整个线路的电流会在等效电阻和等效电感上产生功率损耗，导致远端的有功无功与机端产生差异。因此可以在不同的功率调度下，收集远端的有功功率PG、无功功率QG和机端的有功功率PPCS、无功功率QPCS、视在电流IS，并根据如下所示的潮流分布公式，即可计算出机端系统等效短路电阻和短路感抗的大小。

[0073] 定义IS＝Ip+jIq，则有：

[0074] ΔP＝PPCS‑PG＝(Ip2+Iq2)R＝|IS|2R

[0075] ΔQ＝QPCS‑QG＝(Ip2+Iq2)X＝|IS|2X

[0076] S102、控制所述旁路开关、第一选择开关、第二选择开关和所述投入开关的开合，实现对电网强度构造单元的阻抗参数调节。

[0077] 具体的，明确电网强度构造单元需要达到的阻抗参数目标值。根据调节目标，通过控制旁路开关、第一选择开关、第二选择开关和投入开关的开合状态，来改变电网强度构造单元的电路路径和阻抗元件。

[0078] 在调节过程中，实时监测电网强度构造单元的阻抗参数，以确保其达到目标值。如果需要，可以进一步调整开关状态，直到满足要求。

[0079] 最后，将调节后的电网强度构造单元投入运行。

[0080] 本申请通过控制内部开关组合来改变电网强度构造装置的阻抗参数。具体而言，装置内部包含多个可控制的开关，通过不同的开关组合，可以灵活地调整装置的阻抗值，从而进一步改变构网型储能系统设备机端的短路比(Short Circuit Ratio,SCR)。

[0081] 短路比是一个衡量电网强度的重要指标，它反映了电网对并网设备的支撑能力。通过调整短路比，可以模拟出不同强度的电网环境，为构网型储能系统的性能测试提供丰富的测试场景。

[0082] 本申请提供一种电网强度构造单元。该单元内部集成了多个可控制的开关和阻抗元件，通过精确控制开关的开合状态，可以灵活地调整装置的阻抗参数。此外，装置还具备实时监测和反馈功能，可以实时监测电网强度构造过程中的各项参数，确保测试结果的准确性和可靠性。

[0083] 本申请设计的电网强度构造装置与新能源场站并网性能检测平台相结合，成功完成了SCR40、SCR1.3以及SCR1.0等不同电网强度下的构网型储能系统性能测试。测试结果表明，构网型储能系统在强弱电网下均表现出良好的调频、调压性能，验证了其在不同电网环境下的适应性和稳定性。

[0084] 本申请的提出和应用，为新能源与储能等电力电子式并网设备的性能测试提供了更为真实、全面的测试环境。通过模拟不同强度的电网环境，可以更加准确地评估构网型储能系统在不同电网条件下的性能表现，为其在实际电力系统中的应用提供了有力的技术支撑。同时，本发明的电网强度构造方法和装置也为新能源与储能设备在不同电网环境下的应用奠定了坚实的基础，有助于推动新能源与储能技术的进一步发展和应用。

[0085] 本申请还提供一种新能源与储能并网性能测试的电网强度构造装置，包括：

[0086] 新能源/储能电站连接端，通过变压器连接至新能源/储能电站的储能变流器；

[0087] 新能源场站并网性能检测平台连接端，用于连接新能源场站并网性能检测平台；

[0088] 电网强度构造单元，设置于所述新能源场站并网性能检测平台与变压器之间，所述电网强度构造单元包括：旁路，其包括一个旁路开关，用于在不需要额外电网强度构造时提供直接连接路径；支路1，其包括串联连接的多抽头电抗器、第一选择开关和第二选择开关，通过选择不同的抽头和开关组合，可调节支路1的阻抗值；支路2，其包括串联连接的多抽头电抗器和投入开关，通过选择不同的抽头和开关状态，可调节支路2的阻抗值；多抽头电抗器，其一端与所述支路1和支路2共同连接，另一端与所述旁路连接，通过调整电阻的抽头位置，可进一步调节整个电网强度构造单元的阻抗特性；

[0089] 控制单元，用于控制所述旁路开关、第一选择开关、第二选择开关和投入开关的开合状态，以根据测试需求调节所述电网强度构造单元的阻抗参数，从而实现对电网强度的构造和调整。

[0090] 进一步的，还包括：

[0091] 设置三个计量点，包括远端计量点、近端测量点和机端测量点；

[0092] 所述远端计量点位于新能源场站并网性能检测平台与电网强度构造单元之间；

[0093] 所述近端测量点位于变压器高压侧；

[0094] 所述机端测量点位于变压器低压侧。

[0095] 进一步的，所述电网强度构造单元、变压器以及线路均为阻感性。

[0096] 进一步的，所述电网强度构造单元还包括集装箱及冷却系统、控制保护设备；

[0097] 所述控制保护设备包括控制器、配电、传感器和通信装置。

[0098] 进一步的，所述电网强度构造单元等效模拟不同的短路比值，包括：SCR40、SCR1.3以及SCR1.0。

[0099] 具体应用：

[0100] 现场变压器参数如下：

[0101]参数类型 数值 单位
变压器容量 3150 kVA
机端额定线电压 800 V
短路阻抗系数 8.3 ％
变压器X/R 10 /

[0102] 计算得到参数如下：

[0103] 参数类型 数值 单位机端额定阻抗 0.203 Ω
机端短路阻抗 0.017 Ω
机端短路电阻 0.002 Ω
机端短路电抗 0.017 Ω
机端等效电感 0.053 mH

[0104] 利用电网强度构造装置三个电感档位0、0.225H、0.342H来等效模拟SCR40、SCR1.3、SCR1.0。根据设备厂商提供的三相电感实际出厂数据，电网强度构造装置三个电感档位的实际电感值分别为0、0.2301H、0.3494H，经过箱变折算到机端等效电感值分别为0、1.4726mH、2.2362mH。

[0105] 按照储能系统额定容量Pn＝1MW、机端额定电压U＝800V以及电网强度构造装置和变压器的电感值，根据SCR计算公式得出：

[0106]

[0107] 由上表可知，SCR1.0档位时，按照储能系统额定容量Pn＝1MW计算，理论SCR仅为0.890，超过物理限制，因此需重新整定，结果如下表：

[0108]

[0109] 进一步，进行SCR理论分析结果校核，电网强度构造装置分别调整到SCR 40(CB1闭合，CB2、KM1、KM2分闸)、SCR1.3(KM2闭合，CB1、CB2、KM1分闸)、SCR1.0(KM1闭合，CB1、CB2、KM2分闸)档位，按照一定梯度从轻载到满载进行功率调度，统计机端和远端的有功、无功、电流等数据，利用SCR校核算法进行测算。

[0110] 电阻实际测得远小于电感，忽略不计，该方法在SCR40、SCR1.3、SCR1.0下实测机端等效电感满载平均值分别为0.054mH、1.498mH、2.258mH，对应的SCR计算值分别为37.726、1.360、1.002。

[0111]

[0112] 请参照图5～图10所示，通过对比SCR理论分析结果和实测结果，SCR校准进度达到98％以上，满足一般试验条件。

[0113] 以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。