[發明專利]一種基于暫態頻率指標的互補系統控制策略組合優化方法

有效

• 申請號: 201911032151.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110912119B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 劉繼春;劉玢芩
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/24
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 沈成金

本發明公開了一種基于暫態頻率指標的互補系統控制策略組合優化方法，包括以下步驟：建立互補發電孤島系統并設置故障擾動點；制定光伏策略組并選擇最優光伏策略組；制定風電策略組并選擇最優風電策略組；設定水電PID控制參數并選擇最優參數；得到互補發電孤島系統模型的最優策略組合。本發明分別從光伏、風電、水電控制策略的角度，結合時域仿真分析和暫態頻率指標，對互補發電運行情況下的頻率響應進行擇優選擇，以提升多種可再生能源系統的頻率特性和調節性能，彌補可再生能源發電系統不穩定的缺點。

技術領域

本發明涉及發電控制領域，具體是一種基于暫態頻率指標的互補系統控制策略組合優化方法。

背景技術

風電、光伏、水電無論從裝機量還是構成比例均是我國發電能源的重要組成部分，同時，在未來發展過程中，建設多種可再生能源有機整合、集成互補的綜合能源體系正成為大趨勢。盡管可再生能源開發潛力巨大且清潔無污染，但可再生能源的接入給電網的穩定運行增大了風險。風電和光伏成分的增加，導致在相同負荷水平下，系統的慣量下降，影響系統的頻率穩定性。尤其是在孤島運行條件下，電網容量通常比較小，由于風電和光伏出力的不確定性和隨機性，使得網絡的能量平衡難以保持，孤島系統容易出現頻率崩潰問題。

現有技術中，對于互補發電孤島系統的研究多從單一可再生能源或單一控制策略方式入手，未考慮多種可再生能源場景、多種控制策略的組合與參數的優化，此外，含有多種可再生能源的發電系統往往具有良好的互補特性，但穩定性較差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中未能考慮互補發電孤島系統中多種控制策略相互影響的不足，提供一種基于暫態頻率指標的互補系統控制策略組合優化方法，以使系統達到頻率最優的效果。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于暫態頻率指標的互補系統控制策略組合優化方法，包括以下步驟：

S1:建立互補發電孤島系統模型，并分別設置所述互補發電孤島系統模型中風電機組的標準穩態及標準暫態參數，光伏電場的標準穩態及標準暫態參數，水電機組的標準穩態及標準暫態參數，所述互補發電孤島系統模型中的負荷模型采用靜態負荷模型，并在所述互補發電孤島系統模型的所述光伏電場和風電機組之間設置故障擾動；

S2:制定多個光伏策略組，將多個所述光伏策略組分別運用到所述互補發電孤島系統模型中，仿真得到系統頻率數值，利用所述頻率數值計算第一F值，選擇所述第一F值最小的光伏策略組作為最優光伏策略組；

S3:在選擇最優光伏策略組作為光伏策略組的基礎上，制定多個風電策略組，將多個所述風電策略組分別運用到所述互補發電孤島系統模型中，仿真得到系統頻率數值，利用所述頻率數值計算第二F值，選擇所述第二F值最小的風電策略組作為最優風電策略組；

S4:在選擇所述最優光伏策略組作為光伏策略組，所述最優風電策略組作為風電策略組的基礎上，制定多個不同數值的水電PID控制參數，將多個所述水電PID控制參數分別運用到所述互補發電孤島系統模型中，仿真得到系統頻率數值，利用所述頻率數值計算第三F值，選擇所述第三F值最小的所述水電PID控制參數作為最優水電策略組；

S5:將所述最優光伏策略組、最優風電策略組、最優水電策略組組合為最優策略組合，將所述最優策略組合運用到所述互補發電孤島系統模型中，使所述互補發電孤島系統模型的頻率達到穩定。

示例性地，所述故障擾動設置為三相短路故障。

示例性地，所述第一F值、第二F值、第三F值的計算公式為：

其中，f[t_i]為頻率響應曲線上t_i時刻對應的頻率值；f_N為系統額定頻率；Δt_i為頻率響應計算采取的時間步長；F值是頻率偏差的絕對值對時間的積分。