1.一种基于PCS功率调节的自动调频储能系统，包括电池、PCS单元、变压器和系统控制

  器，所述系统控制器分别与PCS单元、电网交流侧以及电池连接，其特征是：所述PCS单元

  设有N组，N为2的整数；所述PCS单元相互并联，PCS单元的交流侧经变压器连接电网的交

  流侧，PCS单元的直流侧与电池连接，每组PCS单元分别配置一组PCS控制器，每组PCS控制器

  N组PCS单元中，一组PCS单元的功率满足电网最大需求调频功率Pmax要求，其余各组

  2.根据权利要求1所述的基于PCS功率调节的自动调频储能系统，其特征是：N组PCS

  3.根据权利要求 2所述的基于PCS功率调节的自动调频储能系统，其特征是：N组PCS

  N组PCS单元共用一组电池时，该组电池的容量与电网最大需求调频功率Pmax匹配；

  4.根据权利要求 3所述的基于PCS功率调节的自动调频储能系统，其特征是：功率之

  5.根据权利要求4所述的基于PCS功率调节的自动调频储能系统，其特征是：所述PCS

  单元设有两组或三组，其中一组PCS单元的功率满足电网最大需求调频功率Pmax要求；另一

  组PCS单元的功率或另外两组PCS单元的功率之和为电网最大需求调频功率的10%

  6.根据权利要求5所述的基于PCS功率调节的自动调频储能系统，其特征是：另外一

  组PCS单元的功率为电网最大需求调频功率的10%；或另外两组PCS单元的功率之和为电网

  S1，根据电网总需求功率与电网频率变化的关系，建立功率与频率变化关系曲线并内

  置于系统控制器；根据每组PCS单元功率与电网总需求的功率关系，分别建立PCS功率与频

  S2，系统控制器获取电网频率和储能电池的状态信息，计算电网频率f与电网基础频率

  f0的频率差值△f，△f=f‑f0；同时判断储能电池的状态，若每台储能电池状态位均正常，则

  态，并输出PCS使能信号；若一组或多组储能电池的状态位显示故障，则令所有PCS单元待机

  S3，每组被使能的PCS单元的PCS控制器获取电网频率，检索内置的PCS功率与频率关系

  曲线查表，得到该组PCS单元的输出功率，并调节该PCS单元的输出功率与之匹配；未被使能

  8.根据权利要求7所述的操控方法，其特征是：S1中，所述功率与频率变化关系曲线

  中，设置各组PCS单元的使能状态与各频率变化区间对应，并根据计算的频率差值△f落入

  代表第X组PCS控制器的使能状态，EN_X=1表示PCS工作，EN_X=0表示PCS待机；每个频率变化

  区间△fX的大小依据对应的PCS单元功率占电网最大需求调频功率Pmax的百分比设定，X=1

  9.根据权利要求8所述的操控方法，其特征是：对于划分的频率变化区间，将每个频

  率变化区间的端点两侧偏差Δfz范围作为滞环死区；对于某个频率变化区间，滞环死区范

  对于区间[0,+△f1]对应的PCS单元使能状态，增加滞环死区后，当频率上升时，在区间

  对于区间[+△f1,+△f2]，增加滞环死区后，当频率上升时，在区间[△f1,+△f2+Δfz]

  的PCS单元使能状态保持不变；当频率下降时，在区间[△f1‑Δfz,+△f2]的PCS单元使能状

  10.根据权利要求9所述的操控方法，其特征是：所述偏差Δfz△f1。

  本发明涉及一种用于调节电网频率的具有AFC功能的储能系统，具体为一种基于

  PCS功率调节的自动调频储能系统及操控方法，属于电力系统频率调节技术领域。

  储能系统的一个重要功能和应用方向是自动频率控制（Automatic  Frequency

  Control,  AFC）辅助功能服务。AFC功能是通过对电网发/吸有功功率，来稳定电网的频率。

  因储能系统具有快速充放电之特性，通过主动调整充放电动作调节电力系统频率，可帮助

  AFC功能是一种24小时全天候不间断的服务，所以对储能系统的电力消耗（或效

  率）和可靠性（除计划内检修外要求不间断连续运行）要求特别高。根据公开数据可知，AFC

  功能下的储能系统超过95%的上班时间均是工作在小于10%功率的低负荷段，具体统计数据

  参考文献还介绍了AFC功能的四个特点，其中，图1(a)为调频功率的发生概率统计

  生概率；图1(b)为调频功率*调频时间的发生概率统计曲线(b)中横坐标Deviation

  输系统运营商合作协会对一次调频控制的要求；PJMRegD表示美国符合PJM手册要求的电力

  特点1）功率大小与发生概率成反比，10%功率需求占95%以上的运行时间，其它功

  特点2）功率与发生概率曲线对称分布，呈近似高斯曲线是典型的频率调节曲线能够准确的看出AFC调频功能的两个相关于频率／功率

  特点3）功率和频率增量（与基础频率f0的差值）成正比，差值越大，需要的功率越

  特点4）P0可以是正数或负数，正数代表从电池向电网发功率，负数代表从电网向

  系统、隔离变压器组成，结构如图3所示。通过具有AFC功能的PCS实现交流电（电网）和直流

  电（电池）的电力存储（给电池充电）和释放（给电池放电）。隔离变压器实现了低压交流电

  PCS设备主要由电子元器件组成，PCS的可靠性和效率极大地影响了整个储能系统

  的可靠性和效率，因此设计一种高效率高可靠性并适应AFC功能的储能系统尤为重要。

  为解决现存技术中存在的问题，本发明提供一种基于PCS功率调节的自动调频储

  本发明的另一目的是提供基于PCS功率调节的自动调频储能系统的操控方法。

  一种基于PCS功率调节的自动调频储能系统，包括电池、PCS单元、变压器和系统控

  制器，所述系统控制器分别与PCS单元、电网交流侧以及电池连接，所述PCS单元设有N组，N

  为 2的整数；所述PCS单元相互并联，PCS单元的交流侧经变压器连接电网的交流侧，PCS单

  元的直流侧与电池连接，每组PCS单元分别配置一组PCS控制器，每组PCS控制器分别与各自

  N组PCS单元中，一组PCS单元的功率满足电网最大需求调频功率Pmax要求，其余各

  N组PCS单元共用一组电池时，该组电池的容量与电网最大需求调频功率Pmax匹

  进一步地，所述PCS单元设有两组或三组，其中一组PCS单元的功率满足电网最大

  需求调频功率Pmax要求；另一组PCS单元的功率或另外两组PCS单元的功率之和为电网最大

  进一步地，另外一组PCS单元的功率为电网最大需求调频功率的10%；或另外两组

  PCS单元的功率之和为电网最大需求调频功率的10%，并且平分该功率各占有5%。

  1）根据电网总需求功率与电网频率变化的关系，建立功率与频率变化关系曲线并

  内置于系统控制器；根据每组PCS单元功率与电网总需求的功率关系，分别建立PCS功率与

  2）系统控制器获取电网频率和储能电池的状态信息，计算电网频率f与电网基础

  频率f0的频率差值△f，△f=f‑f0；同时判断储能电池的状态，若每台储能电池状态位均正

  常，则根据频率差值检索所述功率与频率变化关系曲线确定N组PCS单元PCS_1

  能状态，并输出PCS使能信号；若一组或多组储能电池的状态位显示故障，则令所有PCS单元

  3）每组被使能的PCS单元的PCS控制器获取电网频率，检索内置的PCS功率与频率

  关系曲线查表，得到该组PCS单元的输出功率，并调节该PCS单元的输出功率与之匹配；未被

  进一步地，步骤1）中，所述功率与频率变化关系曲线中，设置各组PCS单元的使能

  状态与各频率变化区间对应，并根据计算的频率差值△f落入的频率变化区间的位置确定

  EN_X代表第X组PCS控制器的使能状态，EN_X=1表示PCS工作，EN_X=0表示PCS待机；每个频率

  变化区间△fX的大小依据对应的PCS单元功率占电网最大需求调频功率Pmax的百分比设

  进一步地，对于划分的频率变化区间，将每个频率变化区间的端点两侧偏差Δfz

  范围作为滞环死区；对于某个频率变化区间，滞环死区范围内的频率变化与该频率变化区

  对于区间[0,+△f1]对应的PCS单元使能状态，增加滞环死区后，当频率上升时，在

  对于区间[+△f1 ,+△f2]，增加滞环死区后，当频率上升时，在区间[△f1 ,+△f2+

  Δfz]的PCS单元使能状态保持不变；当频率下降时，在区间[△f1‑Δfz,+△f2]的PCS单元

  进一步地，所述偏差Δfz△f1，优选地偏差△f1=10%*△f1。

  1、本发明基于PCS功率调节的自动调频储能系统，通过设置两组或多组PCS单元，

  考虑电网需求功能的运行时间，合理分配各组PCS的功率，以提高PCS单元的可利用率

  （avilability），并满足对电网工作频率波动时的储能和放能需求，避免电力系统因负载波

  2、本发明在PCS单元配置时，将一组PCS单元的功率设置为满足电网最大需求调频

  功率Pmax的功率，其余各组PCS单元的功率之和为电网最大需求调频功率的10%

  足95%以上运行时间电网的需求功率小于10%的要求，合理配置PCS单元功率，既保证储能系

  3、本发明基于PCS功率调节的自动调频储能系统的操控方法，根据功率与频率变

  4、本发明的控制方法还在频率端点两侧设置滞环死区Δfz，该设计可避开因电

  网频率在PCS单元切换频率附近的波动导致不同PCS单元间的频繁转换，提高储能系统的寿

  5、本发明的操控方法，通过储能系统实现对电网发/吸有功功率稳定电网的频率，

  图1(a)为调频功率和调频上班时间的分布曲线(b)为调频功率与时长(小时)乘积和调频上班时间的分布曲线为典型的频率调节曲线为传统的储能系统框图；

  图7为设置滞环死区的调频功率与频率变化关系曲线组电池的储能系统原理框图；

  本发明基于PCS功率调节的自动调频储能系统，如图4所示，包括电池、N组PCS单

  元、N组变压器和系统控制器，N组PCS单元依次为PCS_1、PCS_2、  、PCS_N，N组变压器依次

  为变压器_1、变压器_2、  、变压器_N，N为 2的整数。其中，系统控制器分别与各组PCS单

  元、电网交流侧以及电池连接，系统控制器可以独立采样电网频率；各组PCS单元相互并联，

  PCS单元的交流侧经变压器连接电网的交流侧，PCS单元的直流侧与电池连接，每组PCS单元

  配置一组PCS控制器，各PCS控制器分别与各自控制的PCS单元、电网交流侧、以及系统控制

  N组PCS单元中，其中PCS_N的功率满足电网最大需求调频功率Pmax要求，其余PCS

  本实施例的进一步可选设计在于：本例中的N组PCS单元共用一组变压器，或分别

  共用一组变压器时，如图8所示，该储能系统中设有N组PCS单元和一组变压器，N组

  PCS单元共用该变压器，该变压器的容量与电网最大需求调频功率Pmax匹配，由于N组PCS单

  分别配置变压器时，如图4所示，该储能系统中设有N组PCS单元和N组变压器，N组

  变压器依次为变压器_1、变压器_2、 、变压器_N，每组PCS单元的交流侧分别对应经一组变

  压器连接电网，每组变压器的容量与各自的PCS单元容量匹配，由于N组PCS单元分别配置变

  压器，该储能系统的安全性、可靠性更高，可以预防因单台变压器故障导致储能系统整体瘫

  本实施例的进一步可选设计在于：本例中的N组PCS单元公用一组电池，或分别配

  N组PCS单元共用一组电池时，如图4和图8所示，该组电池的容量与电网最大需求

  每组PCS单元配置一组电池时，如图9所示，该储能系统中设有N组电池，依次为电

  池1、电池2、 、电池N，每组PCS单元的直流侧分别对应与一组电池相连，每组电池的容量与

  各自的PCS容量匹配，由于每组PCS单元分别配置一组电池，该储能系统的安全性、可靠性更

  本实施例的进一步可选设计在于：本例中设有N组PCS单元，依次为PCS_1、PCS_2、

  、PCS_N，其中，PCS_N的功率满足电网最大需求调频功率Pmax要求，其余PCS单元的功率之

  本实施例提供基于PCS功率调节的自动调频储能系统的操控方法，该控制系统中

  设有N组PCS单元，依次为PCS_1、PCS_2、 、PCS_N，其中，PCS_N的功率满足电网最大需求调

  1）根据电网总需求功率与电网频率变化的关系，建立功率与频率变化关系曲线并

  内置于系统控制器；根据每组PCS单元功率与电网总需求功率的关系，分别建立PCS功率与

  2）系统控制器获取电网频率和储能电池的状态信息，计算电网频率f与电网基础

  频率f0的频率差值△f，△f=f‑f0；同时判断储能电池的状态，若每台储能电池状态位均正

  常，则根据频率差值检索所述功率与频率变化关系曲线确定N组PCS单元PCS_1

  能状态，并输出PCS使能信号；若一组或多组储能电池的状态位显示故障，则令所有PCS单元

  3）如图6所示，每组被使能的PCS单元的PCS控制器获取电网频率，检索内置的PCS

  功率与频率关系曲线查表，得到该组PCS单元的输出功率，并调节该PCS单元的输出功率与

  本实施例在实施例五的基础上进一步设计，步骤1）中，所述功率与频率变化关系

  曲线中，设置各组PCS单元的使能状态与各频率变化区间对应，并根据计算的频率差值△f

  EN_X代表第X组PCS控制器的使能状态，EN_X=1表示PCS工作，EN_X=0表示PCS待机；每个频率

  变化区间△fX的大小依据对应的PCS单元功率占电网最大需求调频功率Pmax的百分比设

  例如对于设有3组PCS单元的储能系统，其中两组PCS单元的功率平分电网最大需

  求调频功率的10%，均为电网最大需求调频功率的5%，另一台PCS单元的功率为电网最大需

  分的频率变化区间，在每个频率变化区间的端点两侧偏差Δfz范围作为滞环死区；对于某

  个频率变化区间，滞环死区范围内的频率变化与该频率变化区间PCS单元的使能状态保持

  对于区间[0,+△f1]对应的PCS单元使能状态，增加滞环死区Δfz后，当频率上升

  对于区间[+△f1,+△f2]，增加滞环死区Δfz后，当频率上升时，在区间(△f1,+△