一种基于储能VSG构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准方法及系统与流程

本发明涉及新能源发电与储能系统调试，具体涉及一种基于储能vsg构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源发电装机容量的快速增长，风电、光伏与储能系统深度耦合的风光储一体化电站已成为新能源工程建设的主流形式。然而，在实际工程建设及投运前调试阶段，风电场或光伏电站往往处于外部电网尚未接入或接入条件不具备的状态，传统依赖公共电网进行并网调试、容量验证及保护校核的方法难以实施。同时，现有技术中常采用临时柴油发电机或简单负载设备进行离线测试，不仅难以真实模拟并网运行工况，还无法实现新能源并网调试与储能容量校准的协同进行，导致调试周期长、重复作业多、测试结果与实际运行偏差较大。

2、现有技术中，针对无电网条件下的调试主要存在以下几类方案：

3、一类是通过外接柴油发电机或临时电源模拟电网，该方案设备投入大、运行成本高，且频率、电压稳定性有限，难以真实反映电网运行工况；

4、另一类是通过单一储能系统构建局部电源，仅对新能源设备进行空载或低负载测试，无法实现新能源并网发电及能量消纳的真实验证；

5、此外，还有部分方案采用固定负载箱对储能系统进行充放电测试，但该方式无法与新能源发电过程形成有效联动，调试效率低，且储能系统soc累计误差难以校准。

6、另一方面，风光储电站调试通常持续多日甚至数周，若缺乏有效的容量管理与调节机制，储能系统在短期内易出现soc过高或过低的问题，导致后续新能源调试无法连续进行，严重影响工程进度。同时，现有技术多将新能源并网调试与储能容量校准作为相互独立的测试过程，未形成统一的技术闭环，调试结果与实际运行状态存在偏差。

7、因此，亟需一种在无外部电网条件下，能够充分利用储能系统构网能力，实现新能源真实并网调试，并通过新能源与负载协同完成储能容量校准的系统性调试方法，以提升风光储电站调试的工程真实性、连续性及数据准确性的一种基于储能vsg构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准方法及系统就成为有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于储能vsg构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准方法及系统，通过储能系统主动构建虚拟电网环境，实现风电及光伏真实并网发电测试，并在此基础上完成储能系统容量校准，以解决现有技术中调试依赖电网、调试效率低及容量误差难以修正的问题。

2、有鉴于此，本发明提出了一种基于储能vsg构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准方法，它包括：至少四组独立的储能电池组及其对应的储能变流器pcs、能量管理系统ems、光伏回路和/或风电回路以及负载箱，其特征在于，所述方法通过多组储能动态角色分配与多阶段时序联动，形成风光并网调试-储能容量循环-容量参数校准的完整技术闭环，具体包括以下步骤：

3、（1）构网与负载角色分配步骤：由能量管理系统ems在至少四组储能电池组中选择两组作为构网组，使构网组对应的储能变流器pcs工作在vsg模式，向站内母线输出稳定的电压和频率信号，构建虚拟电网；其余至少两组储能电池组作为负载组，负载组对应的储能变流器pcs工作在充电模式；构网组与负载组的数量比例可根据系统规模进行调整，并可在不同调试阶段进行角色切换；

4、（2）新能源离线并网调试步骤：在构网组提供的虚拟电网支撑下，将光伏回路或风电回路接入所述母线，执行新能源并网发电调试操作，包括远程启停、功率爬坡及功率阶跃测试；新能源发出的电能全部输入至负载组储能电池组，实现新能源在无外部电网条件下的真实并网发电验证，同时完成负载组储能电池组的协同充电；

5、（3）夜间负载放电与容量释放步骤：在光伏无出力或风速不足的夜间或调试间歇时段，接入负载箱对储能电池组进行受控放电，将储能电池组的荷电状态soc降低至预设区间，释放可用容量空间，保障后续多日新能源并网调试的连续充电条件；

6、（4）容量校准步骤：在完成风电及光伏并网调试后，依托光伏发电与负载箱的联合能量调控，对各储能电池组执行满充满放测试；在满充满放过程中，记录储能电池组的电压、电流、温度及充放电能量数据，并基于实测充放电能量对储能电池组的容量及soc模型参数进行校准。

7、进一步的，调试开始前，通过能量管理系统ems将所有储能电池组的初始荷电状态soc调整至30%～50%区间，并完成各储能变流器pcs的vsg功能配置与参数设定，保障虚拟电网构建的稳定性。

8、进一步的，所述负载箱为额定功率5mw的可调负载箱，可根据调试需求实现分级功率放电调控。

9、进一步的，夜间或调试间歇时段，通过负载箱将储能电池组的荷电状态soc调整至30%～40%区间，实现储能容量的可控释放。

10、进一步的，容量校准步骤中，白天利用光伏发电对目标储能电池组充电至满充状态，夜间利用负载箱对目标储能电池组放电至设定最低soc阈值，通过一次完整的满充满放循环完成容量与soc模型的校准。

11、一种基于储能vsg构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准系统，所述系统通过多储能单元角色划分、多设备时序协同控制，实现风光离线并网调试与储能容量校准的一体化闭环运行，具体包括：

12、储能系统，包括至少四组独立的储能电池组及其对应的储能变流器pcs，所述储能变流器pcs可工作在vsg构网模式或充电/放电模式，以实现构网组与负载组的动态角色切换；

13、能量管理系统ems，与所述储能变流器pcs、光伏回路、风电回路及负载箱通信连接，用于实现构网组与负载组的角色分配、新能源并网时序控制、负载箱放电调控及容量校准数据的采集与处理；

14、新能源发电单元，包括光伏回路和/或风电回路，接入站内母线，用于在虚拟电网支撑下进行并网发电测试，并为储能电池组提供充电电能；

15、可调负载箱，接入站内母线，用于在夜间或调试间歇时段对储能电池组进行受控放电，实现容量释放，并配合新能源发电单元完成储能满充满放容量校准。

16、进一步的，每组储能电池组均配置有电池管理系统bms以及电压、电流、温度监测单元，用于实时采集电池运行数据并上传至能量管理系统ems。

17、进一步的，各设备通过站内通信网络实现数据交互与集中控制，保障多设备协同调试的时序一致性。

18、本发明提出了一种基于储能vsg构网的风光储电站协同离线并网调试与容量校准方法及系统，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

19、（1）本发明通过储能系统的vsg构网能力，在无外部电网接入条件下构建稳定的虚拟电网环境，使风电及光伏能够在调试阶段完成真实并网发电测试，避免了依赖柴油发电机或临时电源的传统方案，调试工况更接近电站实际运行状态；

20、（2）新能源发电过程中产生的电能直接用于储能系统充电，形成新能源发电与储能充放电的真实能量闭环，相比仅进行空载或模拟负载测试的方案，能够更真实地验证新能源并网性能及储能系统充电特性；

21、（3）通过引入夜间负载箱放电机制，实现“日间新能源充电、夜间负载放电”的容量循环调试模式，有效释放储能系统容量空间，显著提升风光储电站在调试阶段的连续运行能力和调试效率；

22、（4）在完成新能源并网调试后，利用新能源与负载箱联合对储能系统执行满充满放测试，并基于实测充放电能量对储能容量及soc模型进行校准，能够有效降低soc累计误差，提高储能系统容量评估的准确性；

23、（5）本发明将新能源并网调试与储能系统容量校准统一纳入同一调试流程中，形成完整的调试技术闭环，减少调试步骤切换与人工干预。此外，本发明所述方法不依赖特定储能电池类型或新能源形式，可适用于磷酸铁锂、三元锂等多种储能系统，以及集中式或分布式光伏、风电系统，具有良好的通用性和工程推广价值。

24、（6）本发明并非现有vsg构网、负载放电、储能校准技术的简单叠加，而是通过多组储能架构设计与多阶段时序联动，构建了全新的一体化调试闭环，取得了现有技术无法实现的协同技术效果。