[發(fā)明專利]一種考慮運行經濟成本和儲能SOC一致性的雙層AGC調頻控制方法

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• 申請日: 2022-05-09
• 公開（公告）號: CN114825378A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 鄭建勇;郭夢蕾;梅飛;沙浩源;高昂;李軒;解洋;鄭茜勻
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 陳天林

本發(fā)明公開了考慮運行經濟成本和儲能SOC一致性的雙層AGC調頻控制方法，包括(1)構建火電機組調頻運行成本函數；(2)構建儲能調頻運行成本函數；(3)制定區(qū)域控制層級的二次調頻控制方法；(4)制定儲能站層級的儲能單元SOC一致性控制方法；(5)制定儲能電池SOC管理方案；(6)構建調頻性能評價指標；(7)搭建含儲能電池的機組調頻動態(tài)模型。本發(fā)明所提出的控制方法考慮了不同擾動工況對火儲AGC調頻責任分配方式的影響，充分發(fā)揮儲能快速靈活響應的調頻特性，在優(yōu)化調頻運行成本，提升調頻性能，增加調頻補償收益的同時，有效提高了儲能使用壽命和系統(tǒng)綜合運行效率。

技術領域

本發(fā)明涉及儲能調頻控制方法，尤其涉及考慮運行經濟成本和儲能SOC一致性的雙層 AGC調頻控制方法。

背景技術

隨著新能源發(fā)電規(guī)模越來越大，其發(fā)電間歇性、波動性甚至反調節(jié)性問題日益顯著，迫切需要行之有效的技術方案來解決新能源大規(guī)模并網而帶來的電網調頻問題。常規(guī)火電機組一般規(guī)模較大，調頻響應速度較慢，而機組頻繁啟停會造成能源浪費，對機組損害較大，任務的多重性也致使火電機組難以充分發(fā)揮調頻功能。常規(guī)機組配備一定比例的儲能系統(tǒng)，充分發(fā)揮儲能系統(tǒng)的快速靈活調節(jié)特性，可以極大提高機組的調頻性能，減少機組損耗，增加電網調頻能力。目前，對火儲聯合調頻控制方法的研究已成為該領域研究的熱點。

在火儲聯合調頻控制策略的研究中，X.Xie等學者介紹了北京石景山儲能項目中采用的滿功率補償的控制策略，即由儲能系統(tǒng)自動補償機組實際出力與AGC指令之間的差額。然而這種滿功率補償的策略缺乏對儲能電池電量的有效管理，容易造成儲能系統(tǒng)無法長時間持續(xù)性參與調頻，不利于調頻效果的提升。同時，會縮短儲能系統(tǒng)的置換周期，提高電廠的成本。陳麗娟等學者提出了以提升AGC調節(jié)精度和縮短AGC響應時間為目標的控制方法，并設計了儲能電池荷電狀態(tài)(State ofCharge,SOC)越限回歸策略。但是這種SOC管理方法屬于事后管理，并沒有在儲能參與正常調頻中根據SOC調整儲能出力，對儲能SOC的調節(jié)效果有限。胡澤春等學者提出將區(qū)域控制偏差(Area Control Error，ACE)信號通過濾波的方式分解成低頻和高頻分量，并把低頻分量分配給機組，把高頻分量分配給儲能系統(tǒng)。該方法雖然考慮了儲能快速靈活調節(jié)的特性，但利用濾波器分解信號，會由于濾波后信號幅值衰減、移相、失真等影響而造成調頻指令分配的不準確，不利于調頻效果的改善。MANOJDATTA等學者提出了一種在電動汽車、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)間對ACE信號定比例分配的控制方法，雖然這種靜態(tài)比例分配的方法簡單易操作，但是沒有充分考慮不同電源調頻出力特性的差異，也忽視了不同負荷擾動工況對調頻指令分配的影響，同時缺乏對儲能SOC的有效管理。此外，現有研究多將儲能系統(tǒng)視為單一個體參與調頻，而對儲能電站內各儲能單元的協調控制研究較少，而在調頻過程中儲能單元間存在的差異(如SOC差異等)會降低調頻效率，不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明根據儲能輔助機組聯合調頻控制研究現狀與不足，考慮了不同擾動工況對火儲AGC調頻責任分配方式的影響，基于充分發(fā)揮儲能快速靈活響應的調頻特性、優(yōu)化調頻運行成本、提升調頻性能、有效抑制儲能SOC波動、提高儲能電池的使用壽命和系統(tǒng)綜合運行效率等目的，提出了一種考慮運行經濟成本和儲能SOC一致性的雙層AGC調頻控制方法。

技術方案：一種考慮運行經濟成本和儲能SOC一致性的雙層AGC調頻控制方法，包括如下步驟：

(1)構建火電機組調頻運行成本函數；

(2)構建儲能調頻運行成本函數；

(3)基于步驟(1)和步驟(2)，構建儲能機組聯合調頻運行成本函數，以儲能機組聯合調頻運行成本函數最小化為優(yōu)化目標，充分考慮不同調頻電源的多技術特性，制定區(qū)域控制層級的二次調頻控制方法；

(4)上層區(qū)域控制中心根據AGC調頻需求及相應控制策略，在火電機組與儲能系統(tǒng)間進行實時的調頻責任動態(tài)優(yōu)化分配，下層儲能站在收到基于步驟(3)所分配的AGC調頻指令后，制定儲能站層級的儲能單元SOC一致性控制方法；