[發明專利]多能互補支撐電網頻率調節的多時間尺度優化控制方法

有效

• 申請號: 201810338507.6
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108521132B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉輝;謝海敏;汪旎;陽育德;韋化
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 陳劍鋒

本發明公開了一種多能互補支撐電網頻率調節的多時間尺度優化控制方法，包括如下步驟：能源集線器控制中心收集負荷需求、能源供應單元工作狀態、電價和氣價信息；建立綜合能源系統供能、儲能以及轉化設備約束模型，以運行成本最小為目標，求解能源集線器能源供應單元的經濟運行點；測量裝置獲取電網的實時頻率波動，表征電力系統供需平衡狀態，并上傳至集線器控制中心；建立多能互補支撐電網一次調頻的約束模型，以電網頻率偏差最小為目標，求解能源供應單元的最優出力調節量，修正長時間尺度經濟運行點；能源集線器控制中心根據最優出力調節量下發調頻任務；能源供應單元響應調頻指令，實施一次頻率調節。

技術領域

本發明的實施例涉及電網頻率調節方法，具體而言，涉及一種多能互補支撐電網頻率調節的多時間尺度優化控制方法。

背景技術

隨著全球能源需求增加，化石能源短缺和環境問題日益凸顯，能源的綜合高效利用成為世界各國的關注焦點，綜合能源系統應運而生。綜合能源系統指在規劃、建設和運行等過程中，對各種能源的生產、傳輸與分配(供能網絡)、轉換、存儲、消費、交易等環節實施有機協調與優化，形成的能源產、供和銷一體化系統。一方面，實現能源梯級利用，提高能源綜合利用率；另一方面，挖掘和利用不同能源間的互補替代性，實現能源由源至荷的全環節、全過程協同優化。

頻率穩定是維持電力系統安全穩定運行的重要保障。能源系統優化分配技術通常關注小時級或數十分鐘級的長時間尺度優化調度，因而實際運行中，無法為電網頻率調節提供支撐。在多時間尺度控制架構下，通過多能互補短時間尺度優化可在保證電網經濟運行的同時，平抑電網頻率波動，改善系統頻率質量。

電動汽車是一種新型交通工具，肩負充電負荷和移動儲能單元雙重特性，具有響應速度快、調節性能好等特點。熱電聯產是建立在能量梯級利用概念上，統一解決電能和熱能供應問題的一種經濟節能、環境友好的用能方式，其主要設備是燃氣輪機和余熱鍋爐。電動汽車和燃氣輪機作為綜合能源系統的重要組成單元，是電網頻率調節的重要資源，而多能互補支撐電網頻率調節尚未開展工作。

因此，如何在確保綜合能源系統運行費用最少的情況下，合理利用綜合能源系統中不同能流的互補性和靈活性，制定合理的優化調度方案和一次調頻協調策略支撐電網頻率調節，成為當前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的上述缺陷，提供一種多能互補支撐電網頻率調節的多時間尺度優化控制方法，該方法根據綜合能源系統多能流多時間尺度的特性，建立長時間尺度和短時間尺度兩級銜接控制模式，實現熱/電/冷多能流的優化調度和電網頻率協調控制，保證綜合能源系統經濟運行和改善系統頻率質量。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：一種多能互補支撐電網頻率調節的多時間尺度優化控制方法，所述多時間尺度包括分鐘級長時間尺度和秒級短時間尺度，長時間尺度優化為日內調度，調度周期為24小時96時段，短時間尺度優化為實時調節，在長時間尺度優化調度周期內的秒級調節；所述控制方法包括以下步驟：1)能源集線器控制中心收集負荷需求、能源供應單元工作狀態、電價和氣價信息；2)建立綜合能源系統供能、儲能以及轉化設備約束模型，以運行成本最小為目標，求解能源集線器各能源供應單元的經濟運行點；3)測量裝置獲取電網的實時頻率波動，表征電力系統供需平衡狀態，并上傳至集線器控制中心；4)建立多能互補支撐電網一次調頻的約束模型，以電網頻率偏差最小為目標，求解能源供應單元的最優出力調節量，修正長時間尺度經濟運行點；5) 能源集線器控制中心根據所得最優出力調節量，下發調頻指令；6)能源供應單元響應調頻指令，實施一次頻率調節。

此外，本發明還提供如下附屬技術方案：

步驟2)中的綜合能源系統供能設備包括：光伏電源、熱電聯產和燃氣鍋爐；儲能設備包括：電動汽車和蓄熱設備；轉化設備包括：吸收式制冷劑、電制冷機和換熱器。

步驟2)中求解綜合能源系統各時刻能源供應單元的經濟運行點包括如下步驟：

a、建立系統優化調度目標函數，表達式為：