多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法与流程

技术特征：
1.一种储能型电能质量治理装置的设计方法，应用于基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，其特征在于，包括：根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；根据负荷侧功率值s
l
、功率因数cosφ以及所述系统等效阻抗z
eq
，建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型；根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果e，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点；根据所述工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
，包括：根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型；通过戴维南等效定理将所述储能型电能质量治理装置接入电网系统拓扑简化成为一个具有内阻抗的理想电压源单端输出的简化结构；根据电网阻抗信息、负荷额定功率及功率因数，结合所述电压波动数学模型，推导并计算生成所述简化结构的系统等效阻抗。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，串联型接入与并联型接入储能控制器的设计方法包括串联型储能的电压补偿、并联型储能的功率补偿以及串联型储能和并联型储能的协同补偿。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述串联型储能的电压补偿的实现包括以下步骤：对负荷侧电压进行锁相，得到负荷侧电角度；根据所述负荷侧电角度，生成电网频率的交流电压；依据负载侧额定电压对所述电网频率的交流电压波形进行幅值标准化处理，得到标准三相正弦交流电压；将负荷侧实际电压值与所述标准三相正弦交流电压做差，得到待补偿电压；对所述待补偿电压取有效值；根据所述待补偿电压的有效值，用比例积分控制得到补偿电压的增益系数；将所述补偿电压的增益系数与负荷侧标准交流电压相乘，得到三相交流坐标系下的串联型储能的参考电压输出。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，并联型储在给定有功功率和无功功率指令值的情况下进行功率补偿，包含以下子步骤：
取并联型储能功率指令值与当前实际输出有功功率值、无功功率值；对所述有功功率指令值、无功功率指令值与所述并联型储能输出有功功率、无功功率分别做差，并进行比例积分控制，得到内环有功电流指令值、无功电流指令值；获取并联型储能实际的电流输出值；对所述并联型储能实际的电流输出值进行派克变换，得到同步旋转坐标系下并联型储能实际输出的有功电流值与无功电流值；对所述有功电流指令值、无功电流指令值与所述并联型储能实际输出的有功电流值、无功电流值分别做差，并进行比例积分控制，得到同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出；对所述同步旋转坐标系下并联型储能的参考电压输出进行派克反变换，得到三相坐标系下的并联型储能的参考电压输出。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当串联型储能输出达到容量限制时，并联型储能启动协同电压补偿模式，串联型储能和并联型储能的协同补偿包含以下子步骤：通过检测串联型储能输出功率实时值，根据串联型储能容量值对其进行滞环控制，得到逻辑判断信号；将所述逻辑判断信号作为并联型储能协同电压补偿模式的使能信号；获取负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流值i
line
；在所述使能信号判断并联型储能处于协同电压补偿模式的条件下，根据所述负荷侧电压有效值u
*loadrms
和线路电流i
line
，通过动态协同电压补偿计算得到并联型储能有功功率、无功功率指令值；当所述使能信号判断并联型储能协同电压补偿模式停用时，功率指令值由调度指令给定。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e，包括：设定储能型电能质量治理装置设计总量为定值，设定串联型储能容量单次变化值；对串联型储能容量进行列举，令串联型储能容量由零逐渐增加至储能型电能质量治理装置设计总量，其中每次变化量为所述串联型储能容量单次变化值；根据所述串联型储能容量设计列举结果，并联型储能容量为储能型电能质量治理装置设计总量减去对应串联型储能容量，得到若干组相同系统设计总量、不同配置比率的储能型电能质量治理装置设计方案；通过所述电压补偿能力数学模型，计算每组储能型电能质量治理装置设计方案下，应对相同功率波动总额、不同功率因数情况下电压暂降问题的电压补偿能力；根据所述不同情况下的储能型电能质量治理装置电压补偿能力，将对于的设计方案下不同波动功率工况下的电压补偿能力综合考虑，给出对应的设计方案下系统的电压补偿能力评价结果。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点，包括：在系统负荷侧施加一组功率波动工况；所述的一组功率波动工况中，将波动功率的总量设定为该电网条件下可能出现的最大值，波动功率的功率因数设定为各自互不相同；
基于储能型电能质量治理装置的协同电压补偿方法，通过步骤s12中确定的串联型接入储能与并联型接入储能控制器设计方法对最优配置比率下的储能型电能质量治理装置对不同功率因数波动功率工况造成的电压暂降进行补偿，若储能型电能质量治理装置能够将负荷侧电压抬升至额定电压，则补偿程度为1，若储能型电能质量治理装置不能将负荷侧电压补偿至额定电压，则补偿程度为(1-补偿后稳态电压偏差值/不采用电压补偿的电压暂降深度)；根据所述不同功率因数的波动功率工况下，储能型电能质量治理装置进行电压暂降补偿的电压补偿程度，分析比较得出所述最优配置比率系统进行电压补偿时的工作薄弱点。9.一种储能型电能质量治理装置的设计装置，应用于基于串联和并联接入的储能型电能质量治理装置中，其特征在于，包括：推导模块，用于根据电网电压与功率之间的数学交互关系，建立电网波动负荷功率下电压波动数学模型，根据所述电压波动数学模型，推导求解得到系统等效阻抗z
eq
；建模模块，用于根据负荷侧功率值s
l
、功率因数cosφ以及所述系统等效阻抗z
eq
，建立储能型电能质量治理装置的电压补偿能力数学模型；生成模块，用于根据所述电压补偿能力数学模型，生成不同设计方案下系统应对不同波动功率工况下的电压补偿能力评价结果e；分析模块，用于分析、比较所述储能型电能质量治理装置设计方案的电压补偿能力评价结果e，确定串联型和并联型接入储能的最优配置比率σ；计算模块，用于根据所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ，分析并计算该配置比率条件下进行电压暂降补偿的工作薄弱点；确定模块，用于根据所述工作薄弱点，确定系统设计总量s
sum
；输出模块，用于将所述储能型电能质量治理装置的最优配置比率σ和设计总量s
sum
作为最终设计结果输出。10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8任一项所述的方法。11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

技术总结
针对电网波动功率影响下电压质量问题的治理，本发明公开了多模式接入的储能型电能质量治理装置控制及设计方法，通过两种不同接入方式的储能型电能质量治理装置功能的互补实现相同电压暂降补偿要求下储能型电能质量治理装置容量总额的削减。为此，首先建立了负荷侧功率波动下电网电压暂降数学模型，利用串联型储能的电压补偿和并联型储能的功率补偿协同控制，根据电网及负荷工况利用设计储能型电能质量治理装置最优配置比率，并根据电网电压暂降数学模型分析得出电压补偿需确定储能型电能质量治理装置设计总量。该方法可以减少储能型电能质量治理装置总体设计容量，提升储能单元利用率，提高电网电压暂降补偿的经济性。提高电网电压暂降补偿的经济性。提高电网电压暂降补偿的经济性。


技术研发人员：张震霄 李伟 左向红 席嫣娜 年珩 鞠力 顼佳宇 顾靖达 王方敏
受保护的技术使用者：国网北京市电力公司 国家电网有限公司 北京电力经济技术研究院有限公司
技术研发日：2022.10.28
技术公布日：2023/2/3