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申请/专利权人：西安热工研究院有限公司;宿迁时代储能科技有限公司

摘要：本发明公开了液流储能虚拟同步构网优化方法，涉及储能控制优化技术领域，包括构建储能系统PCS的虚拟同步机VSG控制模型和电压电流闭环控制动态模型，模拟同步发电机特性；分析得到电压跌落前后冲击稳态和暂态电流分量，计算虚拟电阻与虚拟电感值，进行低电压穿越过程抑制过流控制；设置不同的故障工况进行测试，根据测试结果对控制策略进行优化。本发明有助于提高系统的稳定性和响应速度，防止由于过流导致的设备损坏或电网不稳定，确保系统在各种可能的电网扰动下都能够保持稳定运行，提高储能系统在实际应用中的可靠性和安全性。

主权项：1.液流储能虚拟同步构网优化方法，其特征在于：包括，构建储能系统PCS的虚拟同步机VSG控制模型和电压电流闭环控制动态模型，模拟同步发电机特性；所述储能系统PCS的虚拟同步机VSG控制模型用于模拟同步发电机SG外特性，在VSG控制系统中通过虚拟调速器模拟下垂特性实现有功功率－频率调节，表达式如下： ,式中，为有功功率目标值，为储能系统输出有功功率、m为有功下垂系数；为额定虚拟角速度，为VSG虚拟功率因虚拟电角速度；在虚拟调速器下垂控制基础上，引入虚拟惯量和虚拟阻尼，调节功率实现虚拟机械转矩输出控制，表达式如下： ,式中，J为虚拟惯量，D为虚拟阻尼，θ为VSG虚拟功率因数角；模拟同步发电机的励磁调压特性进行无功－电压调节，表达式如下： ,式中，为VSG虚拟内电势幅值；为VSG虚拟内电势初始值；为无功调节系数，为无功功率目标值，为储能系统输出无功功率；所述电压电流闭环控制动态模型包括基于基尔霍夫电压定律计算得出等效电感，计算公式为： ,式中，L为等效电感，为储能VSG输出三相电压，为储能VSG输出三相电流；为网侧电压；R为等效电阻；定义为Park变换矩阵，由三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系下，引入dq轴电流耦合分量，得到储能PCS的VSG控制系统在dq两相坐标系下的输出电压，计算公式为： ,式中，、分别为对应d、q轴的输出电压，、分别为d、q轴电压耦合分量；、分别为d、q轴电流耦合分量；采用PI控制调节电压、电流闭环，使储能PCS的输出电压与网侧电压保持一致，传递函数为： ,式中，、是PI调节控制中的比例、积分调节系数；s为拉普拉斯变量，、为PI调节控制中对应电流参考值；当储能VSG控制进入稳态时，计算储能系统输出有功功率和无功功率；分析得到电压跌落前后冲击稳态和暂态电流分量，计算虚拟电阻与虚拟电感值，进行低电压穿越过程抑制过流控制；所述分析得到电压跌落前后冲击稳态和暂态电流分量包括以下步骤，在储能VSG控制系统低电压穿越LVRT期间，储能PCS控制系统按照低电压穿越LVRT标准输出有功功率和无功功率，PI调节控制中对应电流参考值与额定电流存在如下约束关系： ,式中，为储能换流器长期耐受过流系数；为额定电流幅值；储能VSG控制系统输送至网侧的无功功率对应的满足以下约束条件： ,式中，为储能VSG输出电压正序分量幅值；为储能VSG输出额定电压幅值；划分网侧电压跌落故障，根据不同网侧电压跌落故障发生，计算储能VSG控制系统输出电压和电流；所述划分网侧电压跌落故障包括，当网侧电压跌落故障发生时，三相电压的跌落幅度相同，保持平衡，则将网侧电压跌落故障划分为一类故障，为对称电压跌落故障，储能VSG控制系统输出电压只存在正序分量；当网侧电压跌落故障发生时，三相电压的跌落幅度存在差异，破坏平衡状态，则将网侧电压跌落故障划分为二类故障，为不对称电压跌落故障，对称电流通过故障线路导致储能VSG控制系统输出电压不对称，储能VSG控制系统输出电压同时存在正序分量和负序分量；当网侧电压发生对称电压跌落故障时，计算储能VSG控制系统输出电压和正序电流，计算公式为： , ,式中，、分别为储能VSG在对称电压跌落时对应d、q轴电压的正序分量；Z为储能系统等效阻抗；当网侧电压发生不对称电压跌落故障时，计算储能VSG输出电压幅值和负序电流，计算公式为： , ,式中：和分别为dq旋转坐标系下储能VSG控制系统输出电压的负序分量；所述计算虚拟电阻与虚拟电感值包括以下步骤，在储能VSG控制后加入虚拟阻抗控制，改变输入至电压电流闭环控制的前级电压参考值，补偿低电压穿越LVRT期间和电压恢复阶段电压暂态变化，计算虚拟阻抗的计算公式为： ,式中，为电压控制环节加入的虚拟阻抗，s为拉普拉斯变量，、分别为电压控制环节加入的虚拟电阻及虚拟电感，在dq坐标系下，引入虚拟阻抗后，进行控制电压计算，计算公式为： ,式中，d表示微分算子；、分别为d、q轴虚拟阻抗补偿压降；当发生电压跌落故障后，计算储能VSG控制系统输出稳态电流，计算公式为： ,式中，、分别为发生电压跌落故障后储能VSG输出电压幅值和网侧电压幅值；X为储能等效电感L感抗值；为虚拟电感感抗值；计算发生电压跌落故障后功率因数角和功角，计算公式为： ,式中，为发生电压跌落故障后功率因数角；为发生电压跌落故障后功角；为发生电压跌落故障后储能VSG输出电流q轴分量；计算储能VSG输出电流时域限定虚拟阻抗取值，得到虚拟阻抗阻感比取值范围，计算得到虚拟电阻和虚拟电感幅值；当储能VSG控制系统处于低电压穿越LVRT期间，计算系统阻感比调整虚拟电阻和虚拟电感幅值；将虚拟电阻保持4τ个周期，在4τ个周期+0.5s后，切除虚拟电阻运行，保持VSG控制运行，完成低电压穿越过程抑制过流控制；设置不同的故障工况进行测试，根据测试结果对控制策略进行优化；所述设置不同的故障工况进行测试包括以下步骤，确定测试目标，选择不同的故障工况模拟实际运行，在实时数字仿真动模试验平台中搭建控制模型，根据选定的故障工况，设置测试场景，包括故障发生时间、故障类型和故障持续时间；运行仿真测试，模拟不同的故障工况，并记录系统的响应和性能数据，观察储能系统的输出参数，评估控制策略的有效性；分析测试结果，比较不同故障工况下的系统性能，评估控制策略在低电压穿越过程中的过流抑制能力和电压暂态支撑能力；根据分析结果，对控制策略进行优化，调整虚拟阻抗参数，继续进行迭代测试与优化，验证优化后的控制策略的性能和效果。

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