一种储能电站阻抗特性评估方法、装置及终端

技术领域

本申请涉及储能电站技术领域，尤其涉及一种储能电站阻抗特性评估方法、装置及终端。

背景技术

从国家电化学储能电站安全监测信息平台发布的《2022年度电化学储能电站行业统计数据》中提到，截至2022年12月31日，19家全国电力安全生产委员会各企业成员单位总计报送500kW/500kWh以上的电化学储能电站772座、总功率18.59GW、总能量43.08GWh。据报道，截止2023年7月国内已并网投运的最大电化学储能电站容量为200MW/800MWh；2023年8月全球最大的锂电池储能电站继续扩建，总体规模达到750MW/3000MWh。近年来，风电、光伏等新能源项目大规模接入电网，全国多省陆续出台要求新能源配储装机容量不低于10％的政策。可见，电化学储能发展前景广阔，且储能电站建设规模呈现逐步扩大的趋势。

鉴于目前电化学储能电站发展迅速的现状，评估储能电站接入系统的阻抗特性及其振荡风险，对储能电站与电力系统的稳定运行具有重要意义。目前尚无针对储能电站阻抗特性评估的标准，可参考NB/T 10651-2021《风电场阻抗特性评估技术规范》开展相关工作，该标准规定了风电场的评估范围、评估点、建模要求、判断稳定的方法。但当储能电站规模较大时，储能PCS数量增加，储能电站阻抗特性建模工作量随之大幅增加，影响储能电站阻抗特性评估效率。

发明内容

本申请提供了一种储能电站阻抗特性评估方法、装置及终端，用于解决现有的储能电站阻抗特性的评估方案的储能电站阻抗特性建模工作量大，导致的评估工作效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请第一方面提供了一种储能电站阻抗特性评估方法，包括：

根据储能电站的拓扑结构，统计所述储能电站中的储能变流器数量；

若所述储能变流器数量大于预设的数量阈值，则将同一升压变压器同一低压侧下的储能变流器的阻抗特性数据进行并联等值；

基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型；

基于所述储能电站模型，计算所述储能电站的电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，以根据所述电网侧阻抗特性数据与所述电站侧阻抗特性数据，结合预设的振荡风险评估逻辑，得到所述储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

优选地，所述统计所述储能电站中的储能变流器数量之后还包括：

根据所述储能变流器数量，若所述储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则按照详细模型构建方式，构建储能电站详细模型。

优选地，基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型之前还包括：

统计等值后的储能变流器数量，若所述等值后的储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型；若所述等值后的储能变流器数量大于预设的数量阈值，则以储能单元为单位，将同一主变压器同一低压侧下且结构相同的储能单元的阻抗特性数据进行并联等值，每个储能单元包含有一组升压变压器以及所述升压变压器连接的储能变流器。

优选地，所述基于所述储能电站模型，计算所述储能电站的电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据具体包括：

基于所述储能电站模型，结合预设的频率扫描区间和扫描步长，依次在所述储能电站的并网点位置，对所述储能电站的电网侧与电站侧施加特定频率的正序和负序扰动信号，得到电网侧响应电流和电站侧响应电流，所述扰动信号的频率不超出所述频率扫描区间的范围；

根据所述电网侧响应电流、所述电站侧响应电流和所述扰动信号，计算所述储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据。

优选地，所述根据所述电网侧阻抗特性数据与所述电站侧阻抗特性数据，结合预设的振荡风险评估逻辑，得到所述储能电站的阻抗特性评估结果具体包括：

根据所述电网侧阻抗特性数据与所述电站侧阻抗特性数据，生成奈奎斯特曲线，根据所述奈奎斯特曲线和预设的振荡风险评估逻辑，得到所述储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

同时，本申请第二方面还提供了一种储能电站阻抗特性评估装置，包括：

变流器数量统计单元，用于根据储能电站的拓扑结构，统计所述储能电站中的储能变流器数量；

变流器并联等值单元，用于若所述储能变流器数量大于预设的数量阈值，则将同一升压变压器同一低压侧下的储能变流器的阻抗特性数据进行并联等值；

电站模型构建单元，用于基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型；

评估结果输出单元，用于基于所述储能电站模型，计算所述储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，以根据所述电网侧阻抗特性数据与所述电站侧阻抗特性数据，结合预设的振荡风险评估逻辑，得到所述储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

优选地，还包括：

详细模型建模单元，用于根据所述储能变流器数量，若所述储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则按照详细模型构建方式，构建储能电站详细模型。

优选地，还包括：

等值变流器数量统计单元，用于统计等值后的储能变流器数量，若所述等值后的储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型；若所述等值后的储能变流器数量大于预设的数量阈值，则以储能单元为单位，将同一主变压器同一低压侧下且结构相同的储能单元的阻抗特性数据进行并联等值，每个储能单元包含有一组升压变压器以及所述升压变压器连接的储能变流器。

优选地，所述评估结果输出单元具体用于：

基于所述储能电站模型，结合预设的频率扫描区间和扫描步长，依次在所述储能电站的并网点位置，对所述储能电站的电网侧与电站侧施加特定频率的正序和负序扰动信号，得到电网侧响应电流和电站侧响应电流，所述扰动信号的频率不超出所述频率扫描区间的范围；

根据所述电网侧响应电流、所述电站侧响应电流和所述扰动信号，计算所述储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据；

根据所述电网侧阻抗特性数据与所述电站侧阻抗特性数据，生成奈奎斯特曲线，根据所述奈奎斯特曲线和预设的振荡风险评估逻辑，得到所述储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

本申请第三方面提供了一种储能电站阻抗特性评估终端，包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储与本申请第一方面提供的储能电站阻抗特性评估方法相对应的程序代码；

所述处理器用于执行所述存储器中的程序代码，以实现本申请第一方面提供的储能电站阻抗特性评估方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供的技术方案首先根据需要评估的储能电站的拓扑信息，确定该电站的储能变流器数量，当该电站的储能变流器数量达到一定程度时，将同一升压变压器同一低压侧下的储能变流器的阻抗特性数据进行并联等值，然后基于储能变流器等值简化后的储能电站拓扑，构建储能电站模型，降低当储能电站体量过大而增加的工作量，以便利用等值后的储能电站模型，计算储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，最后根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，得到该储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果，实现降低储能电站阻抗特性建模工作量，提高了评估工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法的一个实施例的流程示意图。

图2为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法的另一个实施例的流程示意图。

图3为一种储能电站拓扑示意图。

图4为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法中的储能电站宽频带阻抗特性扫描过程流程图。

图5为当储能电站接入系统时的等效电路图。

图6为基于本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法所构建模型的奈奎斯特图。

图7为基于本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法的所构建模型的幅值、相频特性波形图。

图8为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估装置的结构示意图。

图9为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估终端的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种储能电站阻抗特性评估方法、装置及终端，用于解决现有的储能电站阻抗特性评估方案的储能电站阻抗特性建模工作量大，导致的评估工作效率低的技术问题。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

首先是本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法实施例的详细说明，具体如下：

请参阅图1，本实施例提供的一种储能电站阻抗特性评估方法，包括：

步骤101、根据储能电站的拓扑结构，统计储能电站中的储能变流器数量。

步骤102、若储能变流器数量大于预设的数量阈值，则将同一升压变压器同一低压侧下的储能变流器的阻抗特性数据进行并联等值。

需要说明的是，根据储能电站的实际电气结构，获取储能变流器的数量，根据储能变流器的数量判断是否需要对模型进行采用等值计算，若储能变流器数量大于预设的数量阈值，则将同一升压变压器同一低压侧下的储能变流器的阻抗特性数据进行并联等值。

按等值后的拓扑建立含变压器、电缆线路、储能变流器、无功补偿装置等部件的储能电站模型，其中储能变流器和无功补偿装置等值为可变阻抗模型，无功补偿装置模型可默认等值为大小随频率f变化的阻抗模型Z

步骤103、基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型。

步骤104、基于储能电站模型，计算储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，以根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，结合预设的振荡风险评估逻辑，得到储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

需要说明的是，本实施例的步骤103和步骤104为储能电站模型构建和阻抗特性评估的步骤过程，该步骤通过基于储能变流器等值简化后的储能电站拓扑，构建储能电站模型，降低当储能电站体量过大而增加的工作量，以便利用等值后的储能电站模型，计算储能电站正序和负序的电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，最后根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，得到该储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果，实现降低储能电站阻抗特性建模工作量，提高了评估工作效率。

在上述实施例的基础上，本实施例提供的一种储能电站阻抗特性评估方法实施例进一步说明。

请参阅图2，进一步地，在步骤101的统计储能电站中的储能变流器数量之后还包括：

步骤1001、根据储能变流器数量，若储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则按照详细模型构建方式，构建储能电站详细模型。

需要说明的是，在若统计的储能电站中的储能变流器数量不大于预设的数量阈值，此数量阈值优选为40～80，一般可默认为60，则按储能电站实际拓扑建立含变压器、电缆线路、储能变流器、无功补偿装置等部件的详细储能电站模型，其中，将储能变流器等值为随频率f变化的阻抗模型Z

在一些实施例中，基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型之前还包括：

步骤1002、统计等值后的储能变流器数量，若等值后的储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则跳转至步骤103；若等值后的储能变流器数量大于预设的数量阈值，则先执行步骤1003，再跳转至步骤103，

步骤1003、以储能单元为单位，将同一主变压器同一低压侧下且结构相同的储能单元的阻抗特性数据进行并联等值，每个储能单元包含有一组升压变压器以及升压变压器连接的储能变流器。

需要说明的是，若等值后的储能变流器数量不大于预设的数量阈值，按等值后的拓扑建立含变压器、电缆线路、储能变流器、无功补偿装置等部件的储能电站模型，其中储能变流器和无功补偿装置等值为可变阻抗模型，具体阻抗变化特性通过针对等值计算后的储能电流器阻抗特性数据，将获取的储能变流器阻抗特性数据Z

若等值后的储能变流器数量大于预设的数量阈值，则以储能单元为单位，储能单元的组成如图3所示，将同一主变压器同一低压侧下且结构相同的储能单元的阻抗特性数据进行并联等值，等值方式可以参照以下示例：先通过扫描或在环仿真得到单个储能单元的阻抗特性数据初始值Z

在一些实施例中，步骤104中的基于储能电站模型，计算储能电站的电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据具体包括：

步骤1041、基于储能电站模型，结合预设的频率扫描区间和扫描步长，依次在储能电站的并网点位置，对储能电站的电网侧与电站侧施加特定频率的正序和负序扰动信号，得到电网侧响应电流和电站侧响应电流。

其中，扰动信号的频率不超出频率扫描区间的范围；

步骤1042、根据电网侧响应电流、电站侧响应电流和扰动信号，计算储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据。

需要说明的是，如图4所示，确定频率扫描范围f

计算电网侧阻抗Z

在一些实施例中，步骤104中的根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，结合预设的振荡风险评估逻辑，得到储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果具体包括：

步骤1043、根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，生成奈奎斯特曲线，根据奈奎斯特曲线和预设的振荡风险评估逻辑，得到储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

需要说明的是，储能电站接入系统的等效电路图如图5所示，将步骤1042得到的储能电站并网点两侧阻抗特性扫描结果Z

其中，储能电站并网点电流的表达式如下：

对Z

更具体地，读取进入稳定裕度圆范围内的线段对应点的实部Re与虚部Im数据，转化为幅值|Z|与相位θ，结合Z

如图7所示，当Z

进一步地，根据步骤1042评估出来存在振荡风险，有必要对风险频率进行精准定位。通过流水线算法遍历Z

本实施例提供的评估方法适用于不同规模大小的储能电站，可根据储能电站规模的大小选择等值和建模方法。以优先保证准确度为原则，当储能电站规模较小时，储能变流器数量较少，按照实际拓扑进行详细建模；当储能电站规模稍大时，通过储能变流器并联等值的方式进行建模；当储能电站规模较大时，采用分片区扫描和储能单元并联等值的方式，大幅减少大规模储能电站的建模工作量。

以上为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估方法的具体实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估装置的实施例的详细说明。

请参阅图8，本实施例还提供了一种储能电站阻抗特性评估装置，包括：

变流器数量统计单元201，用于根据储能电站的拓扑结构，统计储能电站中的储能变流器数量；

变流器并联等值单元202，用于若储能变流器数量大于预设的数量阈值，则将同一升压变压器同一低压侧下的储能变流器的阻抗特性数据进行并联等值；

电站模型构建单元203，用于基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型；

评估结果输出单元204，用于基于储能电站模型，计算储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，以根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，结合预设的振荡风险评估逻辑，得到储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

进一步地，还包括：

详细模型建模单元2001，用于根据储能变流器数量，若储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则按照详细模型构建方式，构建储能电站详细模型。

进一步地，还包括：

等值变流器数量统计单元2002，用于统计等值后的储能变流器数量，若等值后的储能变流器数量不大于预设的数量阈值，则基于储能变流器等值后的储能电站拓扑，构建储能电站模型；若等值后的储能变流器数量大于预设的数量阈值，则以储能单元为单位，将同一主变压器同一低压侧下且结构相同的储能单元的阻抗特性数据进行并联等值，每个储能单元包含有一组升压变压器以及升压变压器连接的储能变流器。

进一步地，评估结果输出单元204具体用于包括：

基于储能电站模型，结合预设的频率扫描区间和扫描步长，依次在储能电站的并网点位置，对储能电站的电网侧与电站侧施加特定频率的正序和负序扰动信号，得到电网侧响应电流和电站侧响应电流，扰动信号的频率不超出频率扫描区间的范围；

根据电网侧响应电流、电站侧响应电流和扰动信号，计算储能电站的正序和负序电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据。

根据电网侧阻抗特性数据与电站侧阻抗特性数据，生成奈奎斯特曲线，根据奈奎斯特曲线和预设的振荡风险评估逻辑，得到储能电站的正序和负序阻抗特性评估结果。

此外，本申请还提供了一种储能电站阻抗特性评估终端的实施例具体如下：

如图9所示，本申请提供的一种储能电站阻抗特性评估终端，终端的类型包括但不限于：个人计算机、工业计算机、服务器和/或嵌入式智能终端等，本实施例的终端组成包括：存储器33和处理器31，其中，存储器33和处理器31可通过总线34连接；

所述存储器用于存储与前文实施例提供的储能电站阻抗特性评估方法相对应的程序代码；

所述处理器用于执行所述存储器中的程序代码，以实现前文实施例提供的储能电站阻抗特性评估方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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，以便这里描述的本申请的实施例，例如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。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。