风储系统一次调频协调控制方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明属于电气工程领域，涉及一种风储系统一次调频协调控制方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.风电以其蕴藏丰富，可再生、分布广、无污染等特性，受到世界范围内的广泛关注，已成为电力供应的重要组成部分。在高比例新能源电力系统中，新能源大量接入导致系统频率特性劣化，经常需要频率调节。风电机组一般按照最大风能捕获控制，在一次调频主动支撑时，多采用预留容量的方式，经济性不佳。
3.针对上述问题，目前一般通过风电系统结合储能系统的方式，形成风储系统来实现频率调节。比如，专利申请cn108011381a，公开了一种风储一体化系统调频控制方法，该方法在风电机组变流器的直流母线上并联储能装置，将风电机组和储能装置作为一个整体向系统供电，通过对储能系统有功的合理控制，即控制储能装置功率在实现风电机组最大功率追踪的同时使机组具备传统同步发电机的惯量响应特性，实现风储一体化系统具有与传统同步发电机类似惯量响应特性，并主动参与电网一次调频。专利申请cn112600225a，公开了一种用于风储系统一次调频的控制方法及系统，该方法包括底层双馈异步风力发电机dfig矢量控制和储能系统ess双闭环控制，上层功率一致性控制和荷电状态soc一致性控制。底层控制确保风机和储能系统的正常运行，上层控制调节风机和储能系统的功率分配：基于功率一致性控制确保储能设备能够根据其不同的容量实时调节储能调频功率输出；基于soc一致性协议对dfig网侧变流器参考功率进行调整，保证所有储能设备在同时充放电的前提下根据soc调整其输出。
4.但是，上述风储系统在进行频率调节时，均将储能系统作为一个整体进行调频功率响应，且仅用来实现调频功能，并且随着大容量多机并联集中式储能系统的发展趋势，储能系统内部往往包括多个储能单元，各储能单元的调频功率难以合理分配，使得储能系统内各储能单元间可能产生环流，造成不必要的能量插损失，进而导致整个风储系统的调频性能较差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术中，风储系统的调频性能较差的缺点，提供一种风储系统一次调频协调控制方法、系统、设备及存储介质。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：本发明第一方面，一种风储系统一次调频协调控制方法，包括以下步骤：获取风储系统的调频功率需求以及风储系统内储能系统最大调频功率；根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到储能系统的调频功率需求；获取储能系统内各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态；
根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求；根据各储能单元的调频功率需求控制各储能单元进行一次调频。
7.本发明风储系统一次调频协调控制方法进一步的改进在于：所述获取风储系统的调频功率需求的具体方法为：获取风储系统并网点的电网频率以及电网额定频率；当电网频率在预设的频率死区范围时，风储系统的调频功率需求为0；否则，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求。
8.所述当电网频率在预设的频率死区范围时，还包括：获取储能系统的荷电状态和额定功率；根据储能系统的荷电状态和额定功率，以及预设的自恢复系数和预设的回归荷电状态范围，以及电网频率和频率死区范围，得到储能系统的回归功率；获取各储能单元的荷电状态，根据储能系统的回归功率以及各储能单元的荷电状态，得到各储能单元的回归功率；根据各储能单元的回归功率，控制各储能单元进行储能回归。
9.所述得到储能系统的回归功率后，还包括：获取电网承受功率变化的边界值，并将储能系统的回归功率更新为储能系统的回归功率与电网承受功率变化的边界值中的较小值。
10.所述预设的调频自适应系数中包括若干系数值，一系数值对应一频率偏差范围，且系数值越大，对应的频率偏差范围的边界值越大；所述根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求的具体方法为：根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差所属的频率偏差范围，从预设的调频自适应系数中选取对应的系数值，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差以及选取的系数值，得到风储系统的调频功率需求。
11.所述根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到储能系统的调频功率需求的具体方法为：根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到储能系统的调频功率需求。
12.所述获取储能系统内各储能单元的当前最大调频功率的具体方法为：获取储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率；根据储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率，得到储能系统内各储能单元的当前最大调频功率。
13.所述运行状态包括启停状态、放电允许状态和充电允许状态。
14.所述根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求的具体方法为：根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，以各储能单元的荷电状态一致性为功率分配原则，分配储能系统的调频功率需求，得到各储能单元的调频功率需求。
15.所述得到各储能单元的调频功率需求后，还包括：获取各储能单元当前功率以及额定功率；根据各储能单元当前功率以及额定功率，得到各储能单元功率约束，并根据各储能单元功率约束检核各储能单元的调频功率需求；当未通过校核时，修改未通过校核的储能单元的运行状态，并根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功
率、荷电状态及修改后的运行状态，以各储能单元的荷电状态一致性为功率分配原则，重新分配储能系统的调频功率需求，并根据重新分配结果更新各储能单元的调频功率需求。
16.所述根据各储能单元的调频功率需求控制各储能单元进行一次调频的具体方法为：获取各储能单元当前功率，各储能单元当前功率叠加各储能单元的调频功率需求，得到各储能单元调频功率，控制各储能单元以各储能单元调频功率运行。
17.还包括：根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到风储系统内风电系统的调频功率需求；根据风电系统的调频功率需求控制风电系统进行一次调频。
18.所述根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到风储系统内风电系统的调频功率需求的具体方法为：根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到风储系统内风电系统的调频功率需求。
19.所述根据风电系统的调频功率需求控制风电系统进行一次调频的具体方法为：获取风电系统当前功率，风电系统当前功率叠加风电系统的调频功率需求，得到风电系统调频功率，控制风电系统以风电系统调频功率运行。
20.本发明第二方面，一种风储系统一次调频协调控制设备，包括：第一数据获取模块，用于获取风储系统的调频功率需求以及风储系统内储能系统最大调频功率；第一需求分配模块，用于根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到储能系统的调频功率需求；第二数据获取模块，用于获取储能系统内各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态；第二需求分配模块，用于根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求；第一控制模块，用于根据各储能单元的调频功率需求控制各储能单元进行一次调频。
21.本发明风储系统一次调频协调控制设备进一步的改进在于：所述第一数据获取模块包括风储需求获取模块，风储需求获取模块用于获取风储系统并网点的电网频率以及电网额定频率；当电网频率在预设的频率死区范围时，风储系统的调频功率需求为0；否则，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求。
22.所述风储系统需求获取模块还用于，当电网频率在预设的频率死区范围时，获取储能系统的荷电状态和额定功率；根据储能系统的荷电状态和额定功率，以及预设的自恢复系数和预设的回归荷电状态范围，以及电网频率和频率死区范围，得到储能系统的回归功率；获取各储能单元的荷电状态，根据储能系统的回归功率以及各储能单元的荷电状态，得到各储能单元的回归功率；根据各储能单元的回归功率，控制各储能单元进行储能回归。
23.所述风储系统需求获取模块还用于，获取电网承受功率变化的边界值，并将储能系统的回归功率更新为储能系统的回归功率与电网承受功率变化的边界值中的较小值。
24.所述预设的调频自适应系数中包括若干系数值，一系数值对应一频率偏差范围，且系数值越大，对应的频率偏差范围的边界值越大；所述风储系统需求获取模块包括风储系统需求计算模块，风储系统需求计算模块用于根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差所属的频率偏差范围，从预设的调频自适应系数中选取对应的系数值，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差以及选取的系数值，得到风储系统的调频功率需求。
25.所述第一需求分配模块包括储能需求分配模块，储能需求分配模块用于根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到储能系统的调频功率需求。
26.所述第二数据获取模块包括功率获取模块和最大调频功率获取模块，功率获取模块用于获取储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率；最大调频功率获取模块用于根据储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率，得到储能系统内各储能单元的当前最大调频功率。
27.所述第二需求分配模块包括储能单元需求模块，储能单元需求模块用于根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，以各储能单元的荷电状态一致性为功率分配原则，分配储能系统的调频功率需求，得到各储能单元的调频功率需求。
28.第二需求分配模块还包括储能单元校验模块，储能单元校验模块用于获取各储能单元当前功率以及额定功率；根据各储能单元当前功率以及额定功率，得到各储能单元功率约束，并根据各储能单元功率约束检核各储能单元的调频功率需求；当未通过校核时，修改未通过校核的储能单元的运行状态，并根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及修改后的运行状态，以各储能单元的荷电状态一致性为功率分配原则，重新分配储能系统的调频功率需求，并根据重新分配结果更新各储能单元的调频功率需求。
29.所述第一控制模块包括储能单元控制模块，储能单元控制模块用于获取各储能单元当前功率，各储能单元当前功率叠加各储能单元的调频功率需求，得到各储能单元调频功率，控制各储能单元以各储能单元调频功率运行。
30.还包括第三需求分配模块和第二控制模块；第三需求分配模块用于根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到风储系统内风电系统的调频功率需求；第二控制模块用于根据风电系统的调频功率需求控制风电系统进行一次调频。
31.本发明第三方面，一种风储系统一次调频协调控制系统，包括数据采集装置、通讯装置以及上述的风储系统一次调频协调控制设备；数据采集装置和通讯装置均与风储系统一次调频协调控制设备连接；使用状态时，数据采集装置与风储系统的并网点、风储系统内风电系统控制单元以及风储系统内储能系统控制单元均连接，通讯装置与风电系统控制单元以及储能系统内各储能单元的pcs均连接；数据采集装置用于采集风储系统的并网点的电网频率，以及风电系统和储能系统的运行数据，并发送至风储系统一次调频协调控制设备；通讯装置用于风储系统一次调频协调控制设备与风电系统控制单元以及各储能
单元的pcs之间的数据交互。
32.本发明第四方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述风储系统一次调频协调控制方法的步骤。
33.本发明第五方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述风储系统一次调频协调控制方法的步骤。
34.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明风储系统一次调频协调控制方法，根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，实现储能系统的调频功率需求的确定，同时，根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求，通过综合考虑当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，实现了储能系统内各储能单元的调频功率需求的合理分配，保证各储能单元的一致性和可控性，进而提升了整个储能系统响应一次调频的能力。
附图说明
35.图1为本发明实施例的风储系统一次调频协调控制方法流程框图；图2为本发明实施例的风电系统参与一次调频的功率
‑
频率响应曲线图；图3为本发明实施例的风储协调控制调频自适应系数曲线图；图4为本发明又一实施例的风储一次调频控制协调控制方法流程图；图5为本发明实施例的风储系统一次调频协调控制设备结构框图；图6为本发明实施例的风储系统一次调频协调控制系统结构框图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：参见图1，本发明一实施例中，为了解决现有风储系统的一次调频过程中，风储协调性差以及多机并联储能电站的功率分配问题，提供一种风储系统一次调频协调控制方
法，利用储能技术协同风电出力，响应电网一次调频需求，提高风储联合运行能力。具体的，该风储系统一次调频协调控制方法包括以下步骤。
39.s1：获取风储系统的调频功率需求以及风储系统内储能系统最大调频功率。
40.其中，所述获取风储系统的调频功率需求的具体方法为：获取风储系统并网点的电网频率以及电网额定频率；当电网频率在预设的频率死区范围时，风储系统的调频功率需求为0；否则，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求。
41.具体的，通过电压互感器及电流互感器，直接采集风储系统并网点的频率，能够对电网频率的变化做出快速判断。设定对电网频率的监测周期为t，每隔t进行一次电网频率的采集。同时，参见图2，设定电网频率调节的频率死区范围为[f
min
，f
max
]，根据相关标准，频率波动死区一般为
±
0.05；对于风储系统，还应当设置一次调频的上下限值，当电网频率超过设定的限值范围时，储能系统将不再响应一次调频，同时，对于风储系统响应一次调频，还应定义调频功率需求
△
p
f
与额定功率p
n
的比值为有功功率限幅系数β，即：；限幅系数根据实际情况设定，定义β∈[β
min
，β
max
]，根据行业标准《dlt 1870
‑
2018 电力系统网源协调技术规范》中的规定，β最大值不低于10%，例如设定为1%~20%，即调节的有功功率变化量
△
p
f
的绝对值与额定功率的占比在1%~20%内才会输出调频功率。
[0042]
因此，为了防止不必要的调频响应，当电网频率在预设的频率死区范围时，认为当前不需要进行调频，即风储系统的调频功率需求为0。当电网频率在预设的频率死区范围之外时，根据获取的电网频率以及电网额定频率，得到电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，根据该频率偏差以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求，具体的，通过下式得到风储系统的调频功率需求：其中，m为预设的调频自适应系数；f
d
表示频率死区范围边界值，即：f
max
和f
min
，分别表示调频死区的上下边界；f表示电网频率。
[0043]
优选的，参见图3，所述预设的调频自适应系数中包括若干系数值，一系数值对应一频率偏差范围，且系数值越大，对应的频率偏差范围的边界值越大；所述根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求的具体方法为：根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差所属的频率偏差范围，从预设的调频自适应系数中选取对应的系数值，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差以及选取的系数值，得到风储系统的调频功率需求。本实施例中，设置两个系数值，以f1和f2为区分点，在电网频率靠近频率死区范围时，该调频自适应系数的系数值增大，起到加速频率调节的作用，该调频自适应系数可根据实际情况调整，f
m
、f
n
分别表示调频的上下限值，当电网频率超出限值，风储系统也不再增加调频功率。
[0044]
优选的，为了保证储能系统中各储能单元具有较好的电网调频响应，在不需要储能系统进行调频时，将各储能单元的soc恢复到基准值soc
b
，称为储能soc自回归。因此，当电网频率在预设的频率死区范围时，还包括：获取储能系统的荷电状态和额定功率；根据储能系统的荷电状态和额定功率，以及预设的自恢复系数和预设的回归荷电状态范围，以及
电网频率和频率死区范围，电网频率包括电网实际频率和电网额定频率，得到储能系统的回归功率；获取各储能单元的荷电状态，根据储能系统的回归功率以及各储能单元的荷电状态，得到各储能单元的回归功率，根据各储能单元的回归功率控制各储能单元进行soc自回归。本实施例中，将储能系统的回归功率作为风储系统的调频功率需求，由此，通过下式更新风储系统的调频功率需求：其中，
△
p
adj
为储能系统的回归功率。
[0045]
具体的，
△
p
adj
根据储能系统soc确定，首先对储能系统的soc进行划分，划分为依次增大的soc
min
，soc
l
，soc
b
，soc
h
及soc
max
，当储能系统soc低于soc
l
或者高于soc
h
时，需要以soc
b
为基准进行soc自恢复调节，储能系统回归功率为：其中，α是自恢复系数，可根据实际情况设定；p
ess,n
是储能系统的额定功率。
[0046]
优选的，在进行储能系统的soc回归调节时，为保证储能系统soc自回归过程中充放电行为不对并网点的电网频率造成较大影响，即不能将电网频率影响至波动到频率死区范围之外，因此，需要考虑电网能够承受频率波动的功率变化边界值，包括频率上升的功率变化边界值以及频率下降的功率变化边界值。
[0047]
具体的，根据电网频率由下式确定电网承受频率下降的功率变化边界值：其中，为一次调频的调差率；f
n
为电网额定频率；f为电网实际频率。
[0048]
根据电网频率，由下式确定电网承受频率上升的功率变化边界值：同时，回归功率需要调整为电网承受频率波动的功率变化边界值和当前的回归功率中的较小值，即：上式表示，若当前的回归功率相比电网承受频率波动的功率变化边界值较小，则调整后的回归功率为当前的回归功率。若当前的回归功率相比电网承受频率波动的功率变化边界值较大，则调整后的回归功率为电网承受频率波动的功率变化边界值，那么，根据储能系统自回归功率，计算各储能单元的回归功率的具体方法为：
其中，
△
p
adj,i
表示第i个储能单元的自回归功率，soc
i
表示第i个储能单元的荷电状态。
[0049]
s2：根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到储能系统的调频功率需求。
[0050]
所述根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到储能系统的调频功率需求的具体方法为：根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到储能系统的调频功率需求。
[0051]
本实施例中，以减少弃风为目标，计算风储系统的调频功率需求的分配结果。由于风电机组大都按照最大风能捕获控制，风电机组常采用最大功率点跟踪（mppt）控制方式，因此，不考虑风电机组响应频率下降的情况，且只有在各储能单元的soc达到最大值或者储能系统响应调频功率达到最大值仍不满足系统调频功率需求时，才考虑风机弃风。储能系统响应一次调频功率
△
p
ess，f
需要满足：其中，
△
p
w,f
表示风电系统响应一次调频的弃风功率。
[0052]
需要判断是否需要风机弃风响应一次调频，以下说明
△
p
w,f
的计算方法：（1）在电网频率超过频率死区范围的边界时，即f>f
max
时，需要风储系统降功率。若储能系统不能充电或者当前可用充电功率
△
p
ess
不能完全满足风储系统的调频功率需求，即soc
ess
=soc
max
或，则需要风电系统弃风，此时
△
p
w,f =
△
p
f
‑△
p
ess
，其中，soc
ess
表示储能系统的荷电状态。
[0053]
（2）当储能系统可以完全满足一次调频功率需求，即且soc
ess
<soc
max
时，不需要风电系统参与调频，
△
p
w,f =0。
[0054]
（3）当电网频率低于f
min
需要风储系统增发功率，风电系统的风机由于处于最大功率跟踪模式，不具备响应一次调频的能力，
△
p
w,f =0。
[0055]
s3：获取储能系统内各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态。
[0056]
其中，所述获取储能系统内各储能单元的当前最大调频功率的具体方法为：获取储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率；根据储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率，得到储能系统内各储能单元的当前最大调频功率。
[0057]
具体的，通过储能系统的控制系统，获取储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率。
[0058]
其中，所述运行状态包括启停状态、放电允许状态和充电允许状态。本实施例中，
以各储能单元的pcs（power conversion system，储能变流器）进行运行状态的说明，建立每个储能单元的pcs的启停状态的0
‑
1表示，在允许启动时，pcs启动，而在发生故障状态时，应当关闭该pcs，pcs的启停状态标志位表示为。
[0059]
为了保护每个储能单元不过充、不过放，设置每个储能单元的pcs的放电允许标志位u
2,i
和充电允许标志位u
3,i
：其中，soc
max
、soc
min
分别为每个储能单元的荷电状态的上下限制，soc
i
为第i个储能单元的荷电状态。
[0060]
s4：根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求。
[0061]
其中，所述根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求的具体方法为：根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，以各储能单元的荷电状态一致为分配原则，分配储能系统的调频功率需求，得到各储能单元的调频功率需求。
[0062]
具体的，储能系统参与一次调频的调频功率需求需要分配给各储能单元，通过监测各储能单元的pcs的运行状态和soc的大小，以各储能单元的荷电状态一致为分配原则，通过下式确定各储能单元响应调频的调频功率需求
△
p
ess,i
：优选的，所述得到各储能单元的调频功率需求后，还包括：获取各储能单元当前功率以及额定功率；根据各储能单元当前功率以及额定功率，得到各储能单元功率约束，并根据各储能单元功率约束检核各储能单元的调频功率需求；当未通过校核时，修改未通过校核的储能单元的运行状态，并根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及修改后的运行状态，以各储能单元的荷电状态一致为分配原则，重新分配储能系统的调频功率需求，并根据重新分配结果更新各储能单元的调频功率需求。
[0063]
具体的，由于实际运行过程中各储能单元的运行状态存在差异，储能单元电池簇故障会导致储能单元的最大功率发生改变，因此对储能单元的调频功率需求进行功率校验。
[0064]
首先，根据各储能单元参与调频前的初始功率设置如下功率约束：其中，p
max,i
表示第i个储能单元响应调频的最大功率，p
n
表示储能单元的额定功率。
[0065]
通过下式得到功率校验值sop
i
：即，储能单元的调频功率需求达到能单元响应调频的最大功率时，sop
i
=1，否则sop
i
=0。
[0066]
如果p
ess,i
=0，则该储能单元可能存在故障，应当对其启停标志位置零。计算缺额功率，如果则更新标志位，并以上述方式再次进行储能系统的调频功率需求的分配，直至满足各储能单元功率约束，即满足以及中任意一个条件。
[0067]
参见图4，示出了s1~s4的一个简略过程，首先是参数初始化，即定义电网频率的监测周期、频率死区范围、一次调频的上下限值以及有功功率限幅系数。然后获取调频功率需求，并判断时是否需要风机参与，即是否需要风电系统进行弃风，当需要风机参与时，首先将储能系统的最大功率作为调频功率需求的响应，然后剩余部分为风电系统调频功率需求，这样的话，每个储能单元的调频功率需求就是其响应调频的最大功率。当不需要风机参与时，调频功率需求全部由储能系统响应，储能系统按照各储能单元的荷电状态一致为分配原则，得到各储能单元的调频功率需求，并求解各储能单元的功率校验值，当功率校验值均小于1时，即功率校验值均等于0时，说明各储能单元的调频功率需求通过校验，得到各储能单元的调频功率需求。当存在功率校验值不小于1时，说明存在储能单元的调频功率需求未通过校验，需要重新分配各储能单元的调频功率需求，然后求解缺额功率是否为0，当缺额功率为0时结束，否则，再次求解各储能单元的功率校验值，并重复上述操作，直至功率校验值均小于1或缺额功率为0。
[0068]
s5：根据各储能单元的调频功率需求控制各储能单元进行一次调频。
[0069]
其中，所述根据各储能单元的调频功率需求控制各储能单元进行一次调频的具体方法为：获取各储能单元当前功率，各储能单元当前功率叠加各储能单元的调频功率需求，得到各储能单元调频功率，控制各储能单元以各储能单元调频功率运行。
[0070]
具体的，各储能单元调频功率由各储能单元当前功率叠加各储能单元的调频功率需求得到，这样的设置，使得储能系统在响应一次调频时，保留现有的运行功率，不影响储能单元当前的作用，比如，储能系统正在响应削峰填谷，那么在这样的设置下，储能系统能够一边响应削峰填谷，另一边响应一次调频。
[0071]
优选的，该风储系统一次调频协调控制方法还包括：根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到风储系统内风电系统的调频功率需求；根据风电系统的调频功率需求控制风电系统进行一次调频。
[0072]
参见上述s2中的风储系统的调频功率需求的分配过程，根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到风储系统内风电系统的调频功率需求的具体方法为：根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到风储系统内风电系统的调频功率需求。
[0073]
具体的，根据风电系统的调频功率需求控制风电系统进行一次调频的具体方法为：获取风电系统当前功率，风电系统当前功率叠加风电系统的调频功率需求，得到风电系统调频功率，控制风电系统以风电系统调频功率运行。
[0074]
综上所述，本发明风储系统一次调频协调控制方法，根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，实现风电系统的调频功率需求以及储能系统的调频功率需求的分配，保证风电系统能够最大化提供清洁能源功率，同时，根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求，通过综合考虑当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，实现了储能系统内各储能单元的调频功率需求的合理分配，保证各储能单元的一致性和可控性，进而提升整个储能系统响应一次调频的能力。
[0075]
下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未纰漏的细节，请参照本发明方法实施例。
[0076]
参见图5，本发明再一实施例中，提供一种风储系统一次调频协调控制设备，能够用于实现上述的风储系统一次调频协调控制方法，具体的，该风储系统一次调频协调控制设备包括第一数据获取模块、第一需求分配模块、第二数据获取模块、第二需求分配模块以及第一控制模块。
[0077]
其中，第一数据获取模块用于获取风储系统的调频功率需求以及风储系统内储能系统最大调频功率；第一需求分配模块用于根据风储系统的调频功率需求及储能系统最大调频功率，得到储能系统的调频功率需求；第二数据获取模块用于获取储能系统内各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态；第二需求分配模块用于根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，得到各储能单元的调频功率需求；第一控制模块用于根据各储能单元的调频功率需求控制各储能单元进行一次调频。
[0078]
优选的，所述第一数据获取模块包括风储需求获取模块，风储需求获取模块用于获取风储系统并网点的电网频率以及电网额定频率；当电网频率在预设的频率死区范围时，风储系统的调频功率需求为0；否则，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差，以及预设的调频自适应系数，得到风储系统的调频功率需求。
[0079]
优选的，所述风储系统需求获取模块还用于，当电网频率在预设的频率死区范围时，获取储能系统的荷电状态和额定功率；根据储能系统的荷电状态和额定功率，以及预设的自恢复系数和预设的回归荷电状态范围，以及电网频率和频率死区范围，得到储能系统的回归功率；获取各储能单元的荷电状态，根据储能系统的回归功率以及各储能单元的荷
电状态，得到各储能单元的回归功率；根据各储能单元的回归功率，控制各储能单元进行储能回归。
[0080]
优选的，所述风储系统需求获取模块还用于，获取电网承受功率变化的边界值，并将储能系统的回归功率更新为储能系统的回归功率与电网承受功率变化的边界值中的较小值。
[0081]
优选的，所述预设的调频自适应系数中包括若干系数值，一系数值对应一频率偏差范围，且系数值越大，对应的频率偏差范围的边界值越大；所述风储系统需求获取模块包括风储系统需求计算模块，风储系统需求计算模块用于根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差所属的频率偏差范围，从预设的调频自适应系数中选取对应的系数值，根据电网频率与电网额定频率之间的频率偏差以及选取的系数值，得到风储系统的调频功率需求。
[0082]
优选的，所述第一需求分配模块包括储能需求分配模块，储能需求分配模块用于根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到储能系统的调频功率需求。
[0083]
优选的，所述第二数据获取模块包括功率获取模块和最大调频功率获取模块，功率获取模块用于获取储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率；最大调频功率获取模块用于根据储能系统内各储能单元的当前功率以及额定功率，得到储能系统内各储能单元的当前最大调频功率。
[0084]
优选的，所述第二需求分配模块包括储能单元需求模块，储能单元需求模块用于根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及运行状态，以各储能单元的荷电状态一致性为功率分配原则，分配储能系统的调频功率需求，得到各储能单元的调频功率需求。
[0085]
优选的，第二需求分配模块还包括储能单元校验模块，储能单元校验模块用于获取各储能单元当前功率以及额定功率；根据各储能单元当前功率以及额定功率，得到各储能单元功率约束，并根据各储能单元功率约束检核各储能单元的调频功率需求；当未通过校核时，修改未通过校核的储能单元的运行状态，并根据储能系统的调频功率需求，以及各储能单元的当前最大调频功率、荷电状态及修改后的运行状态，以各储能单元的荷电状态一致性为功率分配原则，重新分配储能系统的调频功率需求，并根据重新分配结果更新各储能单元的调频功率需求。
[0086]
优选的，所述第一控制模块包括储能单元控制模块，储能单元控制模块用于获取各储能单元当前功率，各储能单元当前功率叠加各储能单元的调频功率需求，得到各储能单元调频功率，控制各储能单元以各储能单元调频功率运行。
[0087]
优选的，该风储系统一次调频协调控制设备还包括第三需求分配模块和第二控制模块；第三需求分配模块用于根据风储系统的调频功率需求以及储能系统最大调频功率，得到风储系统内风电系统的调频功率需求；第二控制模块用于根据风电系统的调频功率需求控制风电系统进行一次调频。
[0088]
优选的，所述第三需求分配模块包括风电需求分配模块，风电需求分配模块用于根据储能系统最大调频功率，以风储系统内风电系统弃风功率最小为分配原则，分配风储
系统的调频功率需求，且仅在风储系统的调频功率需求为降低功率时，给风电系统分配风储系统的调频功率需求，得到风储系统内风电系统的调频功率需求。
[0089]
优选的，所述第二控制模块包括风电系统控制模块，风电系统控制模块用于获取风电系统当前功率，风电系统当前功率叠加风电系统的调频功率需求，得到风电系统调频功率，控制风电系统以风电系统调频功率运行。
[0090]
参见图6，本发明再一实施例中，提供一种风储系统一次调频协调控制系统，包括数据采集装置、通讯装置以及上述的风储系统一次调频协调控制设备；数据采集装置和通讯装置均与风储系统一次调频协调控制设备连接；使用状态时，数据采集装置与风储系统的并网点、风储系统内风电系统控制单元以及风储系统内储能系统控制单元均连接，通讯装置与风电系统控制单元以及储能系统内各储能单元的pcs均连接；数据采集装置用于采集风储系统的并网点的电网频率，以及风电系统和储能系统的运行数据，并发送至风储系统一次调频协调控制设备；通讯装置用于风储系统一次调频协调控制设备与风电系统控制单元以及各储能单元的pcs之间的数据交互。
[0091]
具体的，风储系统一次调频协调控制设备布置于风储系统与电网之间，通过数据采集装置，如pt或ct，直接采集风储系统的并网点电压，进行系统频率和电压计算。对下通过通信装置，接入与储能系统内各储能单元的pcs互联的快速控制网络，获取各pcs当前执行的充放电功率指令，该指令来自于电网调度或者就地装置，实现毫秒级通信。通过与储能单元的pcs及风机emp/vmp的通信，实现对风储系统实时运行信息的交互，将其接收到的实时数据通过局域网点对点通信方式写入到系统的实时数据库中。利用通讯装置，将下发的储能单元的调频功率需求，通过快速通道下发给各储能单元的pcs，实现对储能系统的调控功能。
[0092]
本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于风储系统一次调频协调控制方法的操作。
[0093]
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质（memory），所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序（包括程序代码）。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non
‑
volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计
算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关风储系统一次调频协调控制方法的相应步骤。
[0094]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
[0095]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0096]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0097]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0098]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。