[發明專利]基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法在審
| 申請號： | 202211243745.1 | 申請日： | 2022-10-11 |
| 公開（公告）號： | CN115579942A | 公開（公告）日： | 2023-01-06 |
| 發明（設計）人： | 呂建國;程衛;李志洲;李高寧;劉蕊 | 申請（專利權）人： | 南京理工大學 |
| 主分類號： | H02J3/38 | 分類號： | H02J3/38;H02J3/46;H02J3/24 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 210094 江蘇省南京市玄武區*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 下垂 模型 預測 參與 電網 調頻 方法 | ||
本發明公開了一種基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法。方法為：在光伏有功備用的基礎上，通過頻率差值改變下垂控制的輸出增量與頻率偏差率改變模型預測控制的輸出增量，從而改變光伏發電的輸出功率，使其參與電網頻率調節。本發明從有功功率與頻率的聯系出發，在基于光伏有功備用基礎上，利用同步發電機的轉子運動方程建立預測模型，并結合有功下垂控制，通過頻率差值改變下垂控制的輸出增量與頻率偏差率改變模型預測控制的輸出增量，從而改變光伏發電的輸出功率，使其參與電網調頻，并且該方法不僅對暫態與動態效果起到改善作用，還對穩態起到調節作用。
技術領域
本發明涉及光伏發電系統并網調頻領域，特別涉及一種基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法的研究。
背景技術
為了實現人類社會的可持續發展，風能、太陽能等可再生能源的應用得到了不斷擴展。根據國家能源局統計數據，截至2020年底，中國光伏發電裝機容量達到2.23億kW，較上年新增1870萬kW，預計到2030年，光伏發電裝機容量將達到1050GW。傳統電力系統的頻率由同步機的轉子轉速決定，轉子具有較大的旋轉慣量，可提供功率支撐，抑制電網頻率波動，具有較好的頻率響應特性。但隨著光伏發電的逐漸增加，常規發電機組總容量在系統中的占比逐漸減小，降低了電網一次調頻資源儲備容量，導致傳統電力系統轉動慣量逐漸減小，削弱了電網調頻能力。
此外，由于光伏發電系統自身不具備慣性，光伏發電的功率輸出并不響應系統頻率的變化，不參與電網的一次調頻。并且大規模光伏發電并網擠占了具有轉動慣量的同步發電機組空間，會導致電網的慣量減小與調頻能力不足等問題。為此，迫切需要光伏發電主動參與電網頻率調節。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法，該方法能夠較好的跟隨頻率的變化來改變光伏發電的輸出功率，使之參與電網的頻率調節，不僅對暫態與動態效果起到改善作用，而且對穩態起到調節作用。
本發明的技術解決方案為：在有功備用的基礎上，利用頻率偏差與頻率偏差率來進行功率調節，過程包括以下步驟：
步驟S1，鎖相環與坐標變換：對網側電流與電壓進行采樣得到a、b、c三相逆變器側電流Ia、Ib、Ic與電壓Uga、Ugb、Ugc，對電網電壓Uga、Ugb、Ugc進行鎖相處理得到電網電角度θ，電網頻率f和電網角速度ω，并對電網電流與電壓進行abc/dq變換得到Id、Iq與Ed、Eq，同時求出有功功率P；
步驟S2，直流電壓控制：直流側電壓參考值Udcref與Udc的誤差信號經PI控制器后生成占空比d，進而產生驅動信號驅動Boost變換器工作；
步驟S3，調頻控制：該部分由控制策略單元和功率跟蹤單元構成。控制策略單元根據步驟S1得到的f，可以與基準頻率fd計算得到下垂控制的輸出增量ΔP2與模型預測控制的輸出增量ΔP1，并結合光伏有功備用后的功率Po，得到調頻功率P*；功率跟蹤單元是在得到調頻功率P*的基礎上，采樣光伏輸出電壓UPV，輸出電流IPV，再由功率跟蹤算法得到光伏輸出參考電壓UPVref，然后與光伏輸出電壓UPV比較后經過PI控制器后得到有功功率的參考值Pref；
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