[發明專利]計及混合儲能輔助電網負荷頻率聯合控制策略的建立方法

在審

• 申請號: 202210368444.5
• 申請日: 2022-04-09
• 公開（公告）號: CN114640140A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 劉可真;劉果;董敏;代瑩皓;林錚;梁玉平;毛玉敏;李林耘;姚岳;何界東
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 昆明潤勤同創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 付石健

本發明計及混合儲能輔助電網負荷頻率聯合控制策略的建立方法屬于電力系統的技術領域；為解決“雙高”背景下電力系統面臨的頻率控制難題，適時地加入儲能設備進行高效的負荷頻率控制以滿足電網調頻要求，提供了一種計及混合儲能輔助電網負荷頻率聯合控制策略的建立方法，包括以下步驟：S1）分析負荷頻率控制模型，S2）搭建混合儲能聯合LFC模型，S3）設計FOPID控制器并采用混沌粒子群優化整定其控制參數，S4）仿真分析驗證；本發明所提出的控制策略在階躍和連續負荷擾動工況下均展現出良好的動態性能，縮小頻率偏差的同時縮短了恢復時間，及時恢復互聯電力系統頻率穩定。

技術領域

本發明計及混合儲能輔助電網負荷頻率聯合控制策略的建立方法屬于電力系統的技術領域。

背景技術

隨著環境問題的惡化、一次能源的枯竭，傳統電力系統無法快速適應“雙碳”目標要求，因此高比例可再生能源和高比例電力電子設備正逐漸成為未來電力系統發展的趨勢和特征，以風電、光伏為代表的新能源并網一方面降低了對環境的污染和對化石能源的依賴，另一方面改變了傳統電網的結構，由此也對區域電網頻率穩定性帶來了新的挑戰。

電網頻率變化作為衡量電能質量的重要指標，對電力系統穩定安全運行具有重要意義，作為自動發電控制基本目的之一的負荷頻率控制是實現電網頻率穩定的重要手段。為彌補傳統機組LFC不理想的問題，近年來以抽水蓄能、儲能電池為代表的快速響應調頻資源在輔助電網調頻中得到了廣泛的應用[4-6]。文獻[4]建立了計及非線性環節和調速器死區的兩區域汽輪機組LFC模型，在此基礎上提出了一種面向抽水蓄能電站區域負荷頻率的分數階PID控制策略，但并未對控制參數進行整定。也有提出將儲能電池聯合抽水蓄能電站共同參與電網二次調頻，各類調頻資源優勢互補以充分發揮調頻潛力。

混合儲能系統，是指將兩種或以上性能互補的儲能系統組合使用，是解決目前單一儲能技術經濟性不足的有效途徑，我們通常將儲能設備通常分為以各類儲能電池為代表的能量型儲能和以超級電容、飛輪為代表的功率型儲能，前者容量大但儲能壽命短，后者功率密度大、儲能壽命長但能量密度偏低，通過對上述兩類儲能資源在技術特性上的互補性加以利用，在平抑風電波動性的同時可以靈活、高質量的為電網提供調頻輔助服務。目前對于HESS輔助電網調頻已經有了初步成果，提出了一種由超級電容器和蓄電池構成的混合儲能系統參與AGC的控制策略，隨后為了平抑風電出力波動，風電混合儲能系統也被提出。有研究提出建立以平均成本最小為目標的機會約束規劃模型，合理配置超級電容和蓄電池的功率和容量。針對混合儲能系統在電能傳輸和分配過程中傳感器發生故障的問題，設計出積分滑模容錯控制器對傳感器進行主動容錯控制。

綜上所述，抽水蓄能和單一儲能電池系統作為良好的調頻資源受限于地理位置和高昂的成本，無法得到大規模的應用，將HESS引入到電網輔助調頻過程彌補了上述問題的同時兼具良好的調頻性能。然而，目前對于HESS的研究主要考慮階躍擾動下LFC系統的聯絡線功率頻率偏差，并未對實際風電場接入下HESS輔助電網調頻時儲能電池的出力和荷電狀態變化情況進行分析。因此，為了有效平抑風電擾動情況下的頻率偏差和聯絡線功率變化，解決因頻繁的充放電引起壽命衰減問題，優化儲能電池出力和SOC，對HESS輔助電網調頻的控制方法有待進一步深入研究。

發明內容

本發明為解決“雙高”背景下電力系統面臨的頻率控制難題，適時地加入儲能設備進行高效的負荷頻率控制以滿足電網調頻要求，提供了一種計及混合儲能輔助電網負荷頻率聯合控制策略的建立方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：計及混合儲能輔助電網負荷頻率聯合控制策略的建立方法，包括以下步驟：

S1)分析負荷頻率控制模型；

S2)搭建混合儲能聯合LFC模型；

S3)設計FOPID控制器并采用混沌粒子群優化整定其控制參數；

S4)仿真分析驗證。