[發明專利]一種基于電池儲能主動響應的含風電互聯電力系統負荷頻率控制方法

有效

• 申請號: 202111515796.0
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114123249B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 任鑫;李邦興;張曉輝;王海明;鄭建飛;蘇人奇;武青;呂亮;萬抒策;朱珂言;王瑋
• 申請（專利權）人: 華能（浙江）能源開發有限公司清潔能源分公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;H02J3/14;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種基于電池儲能主動響應的含風電互聯電力系統負荷頻率控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：構建含風電互聯電力系統負荷頻率控制模型；

步驟2：利用儲能電站的一次調頻儲備裕度，模擬傳統發電機的調速器控制，設置下垂系數R_BESS，并得到調速下垂控制的電池儲能系統BESS的響應功率參考值

步驟3：設計一階低通濾波器來抑制電網中有功功率的波動，并確定低通濾波器的輸出△P_LPF；

步驟4：將電池儲能系統BESS輸出功率△P_BESS設計為功率參考值與濾波器輸出△P_LPF的差值；

步驟5：計算儲能電站的實時荷電狀態SOC(t)，并設計基于SOC(t)實時進行下垂系數R_BESS的動態調整，實現BESS的自適應調頻響應；

步驟6：針對多區域互聯負荷頻率控制對象，設計模糊增益調度策略FGS，采用粒子群優化算法確定FGS的輸入比例因子可調參數以及FGS的輸出增益因子，具體過程為，設置含風電互聯電力系統的被控量ACE與ACE的微分作為FGS控制器的兩個輸入；通過制定模糊控制規則確定PID控制器控制系數的修正增益△K_p、△K_i、△K_d；基于ACE的FGS控制器用于PID控制器參數的自動調節表示為如式(1)-(3)所示：

K_p＝K_p0+△K_p?(1)，

K_i＝K_i0+△K_i?(2)，

K_d＝K_d0+△K_d?(3)，

式中，K_p0、K_i0、K_d0分別為PID控制器的初始控制參數，△K_p、△K_i、△K_d為FGS輸出的PID控制器控制系數的修正增益，K_p，K_i，K_d為動態的PID控制系數；

確定FGS控制器的輸入與控制量的關系被表示為如式(4)所示：

式中，K_p、K_i、K_d為動態的PID控制系數，ACE_i是區域i的區域控制偏差，u_i為區域i的控制量；

所述對FGS采用粒子群優化步驟包括如下子步驟：

子步驟S1：確定優化目標函數，設計在負荷頻率控制中以時間乘以絕對誤差的積分ITAE的性能標準，以兩區域互聯的電力系統下粒子群優化的目標函數被表示為如式(5)所示：

式中，J為優化目標函數，△f₁和是△f₂系統頻率偏差，△P_tie是聯絡線功率的增量變化值，t_sim是模擬的時間范圍；

步驟S2：設計K_e和K_ec作為FGS的輸入比例因子可調參數，K₁、K₂、K₃作為FGS的輸出增益因子；

步驟S3：確定粒子群優化問題的約束條件，設置FGS控制器參數范圍，設J為優化目標函數，將其最小化時須滿足如式(6)-(10)的約束條件:

K_1min≤K₁≤K_1max?(8)，

K_2min≤K₂≤K_2max?(9)，

K_3min≤K₃≤K_3max?(10)，

式中，下標min和max分別表示最小值和最大值，K_e和K_ec分別為FGS的輸入比例因子可調參數，K₁、K₂、K₃分別為FGS的輸出增益因子；

步驟S4：采用一種基于種群的搜索算法PSO，其中每個個體都稱為粒子，代表一個候選解；所述PSO中的每個粒子都以適應性的速度飛過搜索空間，該速度根據其自身的飛行經驗以及其他粒子的飛行經驗而動態更改，每個粒子都通過模仿其成功同行的特性來提高自己；所述每個粒子都有一個內存，能記住它曾經訪問過的搜索空間中的最佳位置；將對應于最佳適應度的位置設為pbest，將全體所有粒子中的整體最佳點設為gbest；所述pbest和gbest的初始位置不同，使用當前速度以及從pbest_j,g到gbest_g的距離來計算每個粒子的修改速度和位置，表示為如式(11)-(13)所示：

式中，j＝1,2,...,n；g＝1,2,...,m；n是群中的粒子數，m是向量v_j和x_j的分量數，iter是迭代次數，是迭代t時粒子j速度的第g個分量，w是慣性權重因子，c₁、c₂分別是認知加速因子和社會加速因子，r₁，r₂是均勻分布在(0，1)范圍內的隨機數，是迭代t時粒子j位置的第四分量，pbest_j是粒子j位置的最佳適應度，gbest_g是g組中所有粒子中的整體最佳點；參數c₁和c₂為確定pbest和gbest的相對拉力，參數r₁和r₂為隨機改變這些拉力的系數，各參數的上標表示迭代次數；使用該粒子群優化算法PSO執行步驟迭代尋優出最佳的FGS的輸入比例因子可調參數K_e和K_ec以及FGS的輸出增益因子K₁、K₂、K₃。