[發明專利]考慮風電調度和調頻極限的儲能優化控制方法

有效

• 申請號: 202110010767.2
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112751348B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李翠萍;侯濤;李婧;馮長勝;閆佳琪;李軍徽;馬冬梅;闞中鋒;郭健;韓冬;張家興;高冶;李達;楊爍;梁玉珠
• 申請（專利權）人: 東北電力大學;國網吉林省電力有限公司吉林供電公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/32;H02J3/24;H02J3/46;G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林;臧廣維

1.一種考慮風電調度和調頻極限的儲能優化控制方法，其特征是：利用儲能輔助風電場跟蹤日前調度計劃并參與調頻的策略，在電力市場環境下建立以風儲電站利潤最大為目標的風儲運行模型，用來計算儲能輔助風電場跟蹤日前調度計劃和參與調頻的最優出力，具體包括以下步驟：

1)日前調度計劃和電網調頻極限分析

①利用風電場預測出力、負荷預測出力和火電機組出力的數據，制定風電場調度計劃和火電機組調度計劃，實現電網功率平衡；

②電網調頻極限分析

引入調頻極限來描述電網的極限調頻能力，定義如下:在僅有傳統電源參與調頻的情況下，火電機組將電網頻率維持在允許波動范圍內所能承受的最大等效負荷波動即最大承受等效負荷波動稱為電網調頻極限，記為

將風電波動視為負的負荷波動，與常規負荷波動共同構成等效負荷波動，記為ΔP_equL,t；

由調頻極限的定義得知，計算調頻極限就是計算區域電網最大承受等效負荷波動，具體計算方法如下:

電網頻率偏差大小取決于等效負荷和火電機組的有功功率平衡程度，有功功率不平衡量與頻率偏差的關系為:

其中，ΔP_equL(s)為等效負荷波動，M為電網慣性時間常數，D為負荷阻尼系數，ΔP_G(s)為機組調頻出力，ΔF(s)為電網頻率偏差，K_G為機組單位調節功率，T_g為火電機組調速器時間常數，ΔP_G(s)如式(2)所示:

其中ΔP₁(s)為一次調頻出力，ΔP₂(s)為二次調頻出力，F_HP為汽輪機再熱器增益；T_RH為再熱器時間常數；T_CH為汽輪機時間常數，G_g(s)為機組傳遞函數，β₀為電力系統偏差系數，K_p、K_I為控制器比例積分參數，s為拉普拉斯算子；

將式(2)代入式(1)，整理得調頻模型的傳遞函數H(s)如式(3)所示:

其中，K_d為火電機組調頻死區對頻率的影響系數；

等效負荷波動與頻率偏差、傳遞函數的關系如式(4)所示：

當電網允許的頻率波動范圍為[-ΔF₁(s),ΔF₁(s)]時，電網承受的等效負荷波動為:

因此當電網所允許的頻率波動達到最大范圍[-ΔF(s)_max,ΔF(s)_max]時，最大承受等效負荷波動為:

由傳遞函數H(s)畫出區域電網幅頻特性圖，求得|H(s)|_max，從而由式(6)計算得電網最大承受等效負荷波動標幺值即調頻極限；

將標幺值換算為有名值，區域電網的調頻極限如式(7)所示:

其中，P_base為基準功率；為調頻極限上限，等于最大承受等效負荷波動上限；為調頻極限下限，等于最大承受等效負荷波動下限；

2)儲能最優控制策略

①儲能控制策略框架

Ⅰ按形成的風電場調度計劃，計算電網調頻極限，并判斷等效負荷波動是否超過電網調頻極限；

Ⅱ由判斷結果選擇儲能的工作模式，制定儲能控制策略；

Ⅲ以風儲電站利潤最大為目標函數，建立基于風儲出力約束和頻率安全約束的風儲運行模型，通過求解風儲運行模型得到儲能最優出力；

②建立風儲運行模型

Ⅰ目標函數

建立包括風儲電站運行成本及其收入的目標函數；

Ⅱ約束條件

按儲能主要目標不同，將風儲運行模型的約束條件分為兩種：以跟蹤調度計劃為主要目標時的約束和以保證電網頻率安全為主要目標時的約束；

Ⅲ評價指標

根據儲能輔助風電場跟蹤調度計劃和參與調頻的兩種工況，提出評價指標。