[發(fā)明專利]一種基于模型預(yù)測(cè)控制的儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110554459.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113098032A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱振山;葉成濤;溫步瀛;吳詩(shī)雨;陳哲盛;翁智敏;鄭海林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 張燈燦;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種基于模型預(yù)測(cè)控制的儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法，以電網(wǎng)調(diào)頻死區(qū)為界，在兼顧電網(wǎng)的調(diào)頻需求與儲(chǔ)能SOC恢復(fù)需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制來(lái)確定不同頻率區(qū)間內(nèi)儲(chǔ)能的出力目標(biāo)與出力深度，從而確定相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的模型預(yù)測(cè)控制輸出加權(quán)矩陣。該方法有利于提高調(diào)頻效果，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于模型預(yù)測(cè)控制的儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法。

背景技術(shù)

隨著能源安全、生態(tài)環(huán)境和全球氣候等問(wèn)題日益嚴(yán)重，可再生能源、新能源正在電網(wǎng)中得到大量的使用。由于風(fēng)光等新能源受光照、溫度和風(fēng)速等環(huán)境因素的影響，其輸出功率具有間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。并且，新能源大規(guī)模并網(wǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)慣性降低，使得系統(tǒng)的調(diào)頻能力降低，頻率波動(dòng)加劇。因此，有必要引進(jìn)更優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻電源來(lái)解決大規(guī)模新能源并網(wǎng)帶來(lái)的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定問(wèn)題。近年來(lái)，電池儲(chǔ)能由于其快速響應(yīng)和精準(zhǔn)出力的特性被廣泛的應(yīng)用于輔助電網(wǎng)進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

目前有關(guān)儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻控制策略的研究主要有以下幾點(diǎn)問(wèn)題：一方面是對(duì)SOC的管理多集中在調(diào)頻階段，未考慮到在調(diào)頻死區(qū)內(nèi)的SOC自恢復(fù)控制，有可能會(huì)造成儲(chǔ)能的過(guò)充過(guò)放問(wèn)題。另一方面就是目前所采用的自適應(yīng)控制方法、模糊控制方法等均為滯后控制。在利用儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)頻時(shí)無(wú)法充分利用儲(chǔ)能電池快速充放電的特性。近年來(lái)，模型預(yù)測(cè)控制在電力系統(tǒng)調(diào)頻領(lǐng)域得到了廣泛研究。作為典型的優(yōu)化控制策略，能夠?qū)?fù)雜的多變量對(duì)象提供整體的設(shè)計(jì)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于模型預(yù)測(cè)控制的儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法，該方法有利于提高調(diào)頻效果，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于模型預(yù)測(cè)控制的儲(chǔ)能參與電網(wǎng)一次調(diào)頻控制方法，其特征在于，以電網(wǎng)調(diào)頻死區(qū)為界，在兼顧電網(wǎng)的調(diào)頻需求與儲(chǔ)能SOC恢復(fù)需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制來(lái)確定不同頻率區(qū)間內(nèi)儲(chǔ)能的出力目標(biāo)與出力深度，從而確定相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的模型預(yù)測(cè)控制輸出加權(quán)矩陣。

進(jìn)一步地，以含儲(chǔ)能電池的區(qū)域電網(wǎng)調(diào)頻動(dòng)態(tài)模型為研究對(duì)象，得到其狀態(tài)方程為：

y＝Cx

其中，x、u、y分別表示狀態(tài)變量、控制變量和輸出變量，其中：

x^T＝[ΔP_b ΔP_g ΔP_r ΔX_g Δf ΔP_L SOC]

u＝Δu

y^T＝[Δf SOC]

相應(yīng)的三個(gè)矩陣為：

在進(jìn)行進(jìn)一步的滾動(dòng)優(yōu)化之前，將連續(xù)時(shí)間模型轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間模型：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)

y(k)＝Cx(k)

其中，

其中T_S為系統(tǒng)采樣時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述離散時(shí)間模型用于預(yù)測(cè)系統(tǒng)起始于k時(shí)刻的未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的頻率偏差和儲(chǔ)能的SOC變化情況；選取各采樣時(shí)刻的預(yù)測(cè)輸出y(k)和參考軌跡r(k)的偏差作為模型預(yù)測(cè)問(wèn)題的控制目標(biāo)，得到其目標(biāo)函數(shù)為：