[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

本發明公開了一種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，通過基于實時荷電狀態自適應調節的下垂控制，建立電池儲能系統自適應模式，設計模糊增益調度策略，使用粒子群優化算法進行控制參數優化，驗證經過電池儲能系統響應的頻率能否滿足允許值要求。本發明不但在負載擾動時能夠使系統頻差最小化，在高風電波動下也能很好地抑制頻率偏差發生大范圍變化，使頻差穩定在0.2Hz的允許偏差內，為新能源電力系統提供了可靠的頻率穩定性。

技術領域

本發明屬于新能源發電負荷頻率控制領域，涉及一種基于電池儲能系統自適應調節的模糊增益調度負荷頻率控制方法，特別涉及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。

背景技術

近年來，環境問題日益嚴峻，為實現巴黎氣候協議，將全球溫升限制在2攝氏度以內，全球能源系統去碳化速度加快，以風電為代表的新能源發展迅速，然而，風電天然具有波動性和不確定性，以風電為代表的新能源電力規模化并網會使電力系統的能量平衡、頻率穩定等面臨更大挑戰，而電力系統容許頻率波動的范圍有限，根據GB/T15945-2008《電能質量電力系統頻率允許偏差》，我國電力系統頻率偏差允許值為0.2Hz，當系統容量較大時，最大偏差值放寬到0.5Hz。因此挖掘并提升系統中靈活資源的主動響應能力是保障新能源電力系統安全穩定運行的重要手段。

電池儲能技術是公認的未來提高大規模可再生發電接入能力的重要支撐，通過大規模儲能技術的引入，可以實時有效地改善間歇式電源運行特性，提高新能源電站的魯棒性和可控性，提升風電匯集地區送出斷面的利用水平，達到提升新能源場站經濟效益和電網安全穩定的雙贏。大容量電池儲能電站是大規模電池儲能系統(BESS)集成后，實現接入電網及參與運行的載體形式。通過設計電池儲能系統的主動響應使風電場輸出的有功功率波動滿足并網要求，一些大規模電池儲能系統可以提供某些類型的輔助服務，具有快速，可靠的響應和分布式特性的顯著優勢，可以對電壓、頻率等系統信號做出響應，參與系統調節。然而，在新能源互聯的電網系統中，如何自適應地進行負荷頻率的實時控制是目前所面臨的重要難題。

發明目的

本發明的目的即在于解決現有技術中所面臨的難題，提供一種基于電池儲能主動響應的新能源互聯系統負荷頻率控制方法，利用大規模電池儲能系統集成，接入電網提升含風電互聯系統的負荷頻率控制品質，以解決風電規模化并網造成的能量失衡，頻率振蕩的問題，可用于平抑風電隨機波動性，提高電網接納能力。

發明內容

本發明提供了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，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：