[發(fā)明專利]一種多域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710585217.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN107294116B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米陽(yáng);郝學(xué)智;馬超;何星瑭;韓云昊;蘇向敬;李振坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

本發(fā)明涉及一種多域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，所述的電力系統(tǒng)包括多個(gè)通過聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)的區(qū)域，各區(qū)域中包括傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)、超級(jí)電容器、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的方法包括：根據(jù)區(qū)域控制偏差A(yù)CE的值所處的控制區(qū)間，令頻率調(diào)節(jié)裝置的輸出功率發(fā)生相應(yīng)調(diào)整，使系統(tǒng)頻率偏差保持在正常范圍內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)ACE所述的控制區(qū)間采取不同的控制策略。該控制策略有效減小了系統(tǒng)頻率偏差，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，減小了電網(wǎng)建設(shè)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，尤其是涉及一種多域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法。

背景技術(shù)

頻率是衡量電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。為保證電力系統(tǒng)電能的質(zhì)量，保持系統(tǒng)有功平衡是十分必要的。化石能源的日益枯竭，全球環(huán)境的迅速惡化，使得可再生能源得到大力發(fā)展，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等。風(fēng)能作為一種清潔可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要的地位。近年來(lái)，風(fēng)能滲透率在世界范圍內(nèi)得到了快速的增長(zhǎng)。然而，風(fēng)能的波動(dòng)性和不確定性使得系統(tǒng)頻率波動(dòng)較大。因此，系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定是一個(gè)亟需解決的問題。

目前，電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的方式主要有三種：一是通過配置儲(chǔ)能維持系統(tǒng)功率平衡；二是通過控制傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組來(lái)維持頻率穩(wěn)定；三是新能源發(fā)電參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)。第三種調(diào)頻方式目前正處于研究階段，尚未得到廣泛的應(yīng)用，因此本發(fā)明只研究前兩種調(diào)頻手段。自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)有功平衡和頻率穩(wěn)定的主要手段，但是AGC響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不能準(zhǔn)確跟蹤控制指令。此外，隨著風(fēng)能滲透率的不斷增加，單獨(dú)依靠傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組平衡系統(tǒng)的有功需求是十分困難的。

隨著儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的降低，越來(lái)越多的儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行。儲(chǔ)能系統(tǒng)有準(zhǔn)確而快速的響應(yīng)能力，能夠?qū)ο到y(tǒng)頻率偏差迅速做出反應(yīng)從而抑制系統(tǒng)頻率波動(dòng)。不同的儲(chǔ)能裝置有著不同的特點(diǎn)，例如，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、能量密度高、使用壽命短；相反，超級(jí)電容響應(yīng)速度快、功率密度高、能量密度低，使用壽命長(zhǎng)。因此，當(dāng)單一的儲(chǔ)能類型不能滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求時(shí)，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。超級(jí)電容與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)配合使用可更好地發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。

盡管混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在合理的控制下能夠使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，但是隨著風(fēng)能滲透率的提高，如果僅利用儲(chǔ)能技術(shù)調(diào)節(jié)頻率，將增加電網(wǎng)建設(shè)的成本。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將先進(jìn)控制理論應(yīng)用到負(fù)荷頻率控制LFC中，例如PI控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制和滑模(SM)控制。其中滑模控制算法對(duì)外部干擾和參數(shù)不確定性具有不敏感性，可有效提高了電力系統(tǒng)的魯棒性。因此針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)了滑模控制器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，以含風(fēng)能和混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的互聯(lián)電網(wǎng)為研究對(duì)象，根據(jù)系統(tǒng)調(diào)頻區(qū)間，協(xié)調(diào)控制混合儲(chǔ)能系統(tǒng)和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，并針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)了滑模負(fù)荷頻率控制器，控制策略可有效減小系統(tǒng)頻率偏差，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，減小電網(wǎng)建設(shè)的成本。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種多域電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制方法，所述的電力系統(tǒng)包括多個(gè)通過聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)的區(qū)域，各區(qū)域中包括傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)、超級(jí)電容器、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述的方法包括：根據(jù)區(qū)域控制偏差A(yù)CE的值所處的控制區(qū)間，令頻率調(diào)節(jié)裝置的輸出功率發(fā)生相應(yīng)調(diào)整，使系統(tǒng)頻率偏差保持在正常范圍內(nèi)。

所述的區(qū)域控制偏差A(yù)CE計(jì)算式為：ACE＝ΔP_ij+BΔf，其中，Δf是系統(tǒng)頻率偏差(系統(tǒng)頻率實(shí)際值和額定值的差)，B是區(qū)域頻率偏移系數(shù)，ΔP_ij是聯(lián)絡(luò)線功率偏差。

所述的控制區(qū)間定義包括：

死區(qū)，|ACE|≤ACE_d.set，其中ACE_d.set是死區(qū)中ACE的最大值；；