[發明專利]基于BP神經網絡的微電網飛輪儲能系統調頻方法及裝置

有效

• 申請號: 201610080186.5
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105633990B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 姜新建;王秋楠
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30;H02J3/38
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發明提出一種基于BP神經網絡的微電網飛輪儲能系統調頻方法及裝置，包括以下步驟：實時測量微電網的頻率值與負荷功率，并計算微電網的頻率值與標準頻率的頻率差值；將頻率差值與負荷功率標幺值輸入預先訓練好的BP神經網絡，并通過BP神經網絡得到當前調頻周期內飛輪儲能系統的調頻控制器的最優PI控制參數；飛輪儲能系統的調頻控制器根據最優PI控制參數及頻率差值得到微電網調頻功率指令；以及飛輪儲能系統根據微電網調頻功率指令將能量在飛輪與微電網之間進行轉換，維持微電網功率平衡，以對當前調頻周期的微電網頻率進行控制。本發明的方法提高了微電網調頻控制器在系統不同運行工況下的自適應能力，增強了調頻的靈活度與精準度。

技術領域

本發明涉及電力系統微電網技術領域，特別涉及一種基于BP神經網絡的微電網飛輪儲能系統調頻方法及裝置。

背景技術

隨著全球能源互聯網概念的提出，在世界范圍內推進兩個“替代”建設中，電力行業充分利用諸如風能、太陽能等可再生能源，更新現有電力工業能源結構將是“清潔替代”建設中的重要一環，微電網作為上述新能源分布式發電并網的可靠技術，將是未來電網架構中的基礎環節。

但是，微電網中分布式發電設備功率輸出的隨機性與間歇性使得微電網調頻面臨挑戰，飛輪儲能系統作為優質瞬態調頻電源，進一步優化當前微電網儲能系統的調頻方法，將有利于充分發揮飛輪儲能的調頻優勢。

目前，關于微電網儲能系統調頻控制以及飛輪儲能調頻研究中，具有代表性的相關技術如下：

[1]王科，陳柔伊，陳建斌等，微電網儲能系統緊急調頻控制方法，中國專利，CN102709928A，2012-10-03；

[2]楊蘋，許志榮，鄭群儒等，基于微電網中不同模式下的儲能系統控制方法，中國專利，CN104779632A，2015-07-15；

[3]陳建斌，付超，柳勇軍等?；谀：刂频奈⒕W電池儲能系統調頻控制方法，中國專利，CN102761133A，2012-10-31；

[4]吳晉波，飛輪儲能技術及其在電力系統控制中的應用研究[D]；

上述的相關技術在頻率控制中，采取頻率—有功功率控制，利用儲能系統的快速響應能力實現電網功率的實時平衡，完成系統調頻。具體控制方法上則有所不同。相關技術[1]中提出微電網儲能系統緊急調頻控制方程：P_ref＝P₀+PI*Δf，該方法以微電網頻率波動作為輸入，采取PI調節給定儲能系統的有功功率參考值，同時用PQ控制方式控制儲能系統輸出P跟隨有功參考值P_ref，使系統頻率達到允許范圍內。相關技術[2]在微電網控制系統中采取雙環控制結構，內環為電流環，外環根據微電網不同的運行模式設計為功率環或電壓控制環，但是控制環在反饋調節中依舊采取PI控制。相關技術獻[3]針對微電網儲能調頻控制中的PI控制做一定優化，利用模糊控制針對不同的頻率波動整定PI參數，使得儲能系統調頻具備更好的動態響應特性。相關技術[4]對飛輪儲能參與電力系統控制進行了實驗驗證。

在微電網現有儲能調頻方法中，普遍含有PI控制環節，PI控制簡單易行，得到廣泛應用，但是微電網運行工況復雜，系統為時變非線性系統，固定PI參數調節無法在任意調頻工況下達到最優效果，相關技術獻[3]雖考慮工況影響，引入模糊PI控制，但是對系統運行參數識別度依舊較低，無法綜合根據系統當前儲能狀態、負荷功率量級以及頻率偏差等進行多維模式識別，實現最優化PI參數整定，這在微電網飛輪儲能系統中，不利于提高系統的調頻性能。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種基于BP神經網絡的微電網飛輪儲能系統調頻方法，該方法提高了微電網調頻控制器在系統不同運行工況下的自適應能力，增強了調頻的靈活度與精準度。