[發明專利]多源聯合調頻的控制策略及儲能容量配置方法

在審

• 申請號: 202211068536.8
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115693756A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 姚狄;王澤一;楊振宇;焦明曦;劉大為;劉旻序;姜明磊;王鶴;于華楠;潘禹含;邊競;李石強;張大千
• 申請（專利權）人: 國網吉林省電力有限公司長春供電公司;國網吉林省電力有限公司經濟技術研究院;東北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J3/24;G06Q10/0631;G06Q30/0201
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種多源聯合調頻的控制策略及儲能容量配置方法，其特征在于：其步驟是：

S1、風電機組調頻策略

有功功率變化量ΔP_eg由系統頻率偏差的變化率計算所得

式中，K_j表示虛擬慣性系數；Δf₂表示風電機組承擔的頻率偏差量；

有功功率變化量ΔP_ex是由系統頻率偏差值的大小計算所得

ΔP_ex＝K_dΔf₂ (2)

式中，K_d表示下垂系數；

在電力系統頻率波動時，通過虛擬慣性控制和下垂控制構成一個附加頻率響應單元；

S2、光伏機組調頻策略

光伏陣列的減載水平σ％定義為

S3、儲能系統調頻策略

在多源聯合系統中，評價聯合調頻系統的調頻效果用式(4)表示為：

式中，Δf_jlh表示采用聯合調頻系統的第j個實際采樣頻率值f_jlh與額定頻率f₀間的差值；Δf_jct表示采用傳統機組的第j個實際采樣頻率值f_jct與額定頻率f₀間的差值；n表示采樣點數；f₁表示采用聯合調頻系統的調頻效果，f₁∈[0，1]，當f₁＝0表示聯合調頻系統的有功功率平衡，頻率沒有發生波動，儲能容量大小能滿足系統的調頻需求；當f₁＝1表示儲能容量不能滿足調頻需求；

儲能的初始投資成本C_bess用式(5)表示為：

C_bess＝c_bE_bess (5)

式中，c_b表示配置單位容量儲能的成本費用；E_bess表示配置儲能的容量；

用式(6)來表示儲能產生的運行成本C_yx：

式中，c_y表示儲能裝置老化折舊的運行成本；E_b,t表示在t這一時間段內儲能裝置參與系統調頻的電量；表示在t這一時間段內儲能裝置參與系統調頻輸出的電量；表示在t這一時間段內儲能裝置參與系統調頻吸收的電量；

光伏的棄光成本用式(7)表示為：

C_sun＝c_s(20％P_MPPT,t*t) (7)

式中，C_sun表示光伏場向電網售電的價格；P_MPPT,t表示在t這一時間段內光伏按最大功率追蹤模式運行輸出的最大功率平均值；

支付輔助調頻服務費用E_f用式(8)表示為：

E_f＝c_fE_∑＝c_f(E_W,t+E_s,t+E_b,t) (8)

式中，c_f表示風、光、儲參與一次調頻服務的調頻電價；E_∑表示總調頻容量；E_W,t表示風機在t時間段內提供的調頻電量；E_s,t表示光伏在t時間段內提供的調頻電量；E_b,t表示儲能在t時間段內提供的調頻電量；

聯合系統的年凈現值NPV用式(9)表示為：

式中，t₁～t_n表示n個數據采樣時間段；D表示采樣時間；Y表示儲能的使用壽命；h表示儲能的折舊率；表示儲能的回收系數；

建立多源聯合系統提高系統頻率穩定性和年凈收益的目標函數為式(10)所示：

該模型的等式約束條件用式(11)表示為：

E_dw,t＝E_G,t+E_W,t+E_s,t+E_b,t (11)

式中，E_G，t表示在t時間段內火電機組參與調頻的電量；E_dw,t表示在t時間段內系統調頻需求電量，即整個網絡需要的電量應由風、光、儲、火共同來提供；

設置SOC_min＝20％、SOC_max＝80％，即用式(12)表示為：

SOC_min≤SOC≤SOC_max (12)

求解多源聯合系統的儲能容量優化配置基本流程是：首先，將多源聯合系統的頻率改善效果和整體的經濟性作為算法優化的兩個目標，并把每種儲能容量優化方案和與之對應的頻率偏差量作為種群中的粒子，然后進行初始化處理，為每個粒子被賦予隨機的初始位置和速度，然后計算出適應度，將當前位置的粒子適應值與歷史、全局最佳位置的適應度進行比較后更新粒子的最佳位置，再按照式(11)和(12)更新粒子的位置和速度，判斷此時的迭代次數是否滿足最大迭代次數，若尚未滿足，重新進行尋優，若滿足，則輸出最終結果，結束算法的運行。