[發明專利]一種基于實測頻率響應辨識的孤立微電網調頻控制方法

在審

• 申請號: 201510929969.1
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN105406496A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 孫曉彥;時伯年;孫剛;劉志超
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/24
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于電力系統微電網技術領域，具體涉及一種基于實測頻率響應辨識的孤立微電網調頻控制方法。

背景技術

基于可再生能源的分布式發電的大規模應用是未來電力工業實現低碳化的最有效解決方案之一。可再生能源發電技術以其無污染、可再生、分布廣等優點，受到了越來越多的關注。然而，可再生能源發電具有波動性大、隨機性強的特點。因此，就地配置一定容量的儲能系統，可以有效抑制可再生能源發電輸出功率的波動，提高電網接納可再生能源發電的能力。

儲能系統作為微電網的重要組成部分，通過快速的電能存取，能夠有效調節微電網中的功率分布，平衡微電網中的電能供需，參與系統的頻率調節，改善用戶電能質量，提高微電網對突發事件的應對能力，為微電網消納更多分布式電源提供保障，因此，微電網中儲能系統的相關研究已成為這一領域的一個關注熱點。

微電網孤立運行時，由于缺乏上游配電系統的功率支持，當其內部間歇性分布式電源出力產生隨機波動時，微電網頻率會發生較大偏移，嚴重影響用戶電能質量。因此與微電網并網運行狀態相比，孤立微電網離網運行狀態對儲能系統的依賴性更強，對儲能系統運行的安全性、可靠性等相關要求也更高。

儲能電池使用壽命受充放電次數影響較大，不宜頻繁進行充放電操作，所以儲能不宜進行實時無差調頻。當微電網中含有水電、柴發等旋轉類電源時，此類電源應作為主電源，而儲能電源通常在系統頻率異常時輔助主電源進行臨時緊急調頻。

目前關于儲能緊急調頻控制的研究和應用較少，主要使用的是基于PID算法的緊急調頻控制方法。該方法在儲能緊急調頻投入階段能充分發揮儲能響應快的優點。但是在儲能緊急調頻退出階段，旋轉類主電源存在較大慣性，調頻速度慢，而儲能逆變器屬于電力電子設備，動作很快，如果二者調節速度不一致，容易在調節過程中出現系統頻率振蕩，所以儲能系統在調頻退出階段的速度必須與主電源調節速度相匹配。雖然已有一些研究在儲能緊急調頻退出階段采用低通濾波算法來改善與主電源調頻速度的匹配性能，但是控制參數的制定缺乏有效的方法。

發明內容

為了克服現有的微電網儲能系統緊急調頻控制方法存在的不足，本發明提出了一種基于實測頻率響應辨識的孤立微電網頻率控制方法。

本發明具體采用以下技術方案。

一種基于實測頻率響應辨識的孤立微電網調頻控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟：

(1)依據微電網頻率偏差對調頻控制區域進行劃分，分為死區、次緊急區和緊急區；設定次緊急區和緊急區的頻率閾值分別為Freq_{次緊急下限}、Freq_{次緊急上限}和Freq_緊急下限、Freq_緊急上限；

(2)監視當前時刻微電網的系統頻率Freq_now：

當Freq_{次緊急下限}＜Freq_now＜Freq_{次緊急上限}時，微電網處于調頻控制的死區，無需對孤立微電網進行調頻控制；

當Freq_{次緊急上限}≤Freq_now＜Freq_緊急上限或Freq_緊急下限＜Freq_now≤Freq_{次緊急下限}時，微電網處于調頻控制的次緊急區，調頻任務由旋轉類主電源承擔；

當Freq_now≥Freq_緊急上限或Freq_now≤Freq_緊急下限時，微電網處于調頻控制的緊急區，儲能系統投入緊急調頻功能，輔助旋轉類主電源共同進行調頻；

(3)當微電網的系統頻率Freq_now由死區進入次緊急區時，調頻控制通過微電網內的所有具有可調容量的旋轉類主電源的調速器根據機組一次調頻特性完成；

(4)當微電網的系統頻率Freq_now由次緊急區進入緊急區時，旋轉類主電源根據機組一次調頻特性調節微電網的系統頻率，儲能系統投入緊急調頻功能，采用PID算法快速提供有功支持；

(5)當微電網的系統頻率Freq_now由緊急區進入次緊急區時，旋轉類主電源根據機組一次調頻特性調節微電網的系統頻率，儲能系統采用模擬發電機慣性調頻方式逐漸退出緊急調頻功能。

本發明進一步優選包括以下方案：