基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制方法，包括：建立多时空尺度协调风电集群综合频率控制策略中的分层分布式模型预测控制H‑DMPC控制器；建立风电集群在三次调频层、二次调频层及一次调频层的多时空尺度协调变粒度频率控制框架；分别在三次调频层、二次调频层及一次调频层建立在空间尺度上逐层细化的滚动优化模型；在风电功率预测误差校正方面建立反馈校正环节，通过电网运行状态反馈和预测数据的反馈校正，实现综合频率控制的闭环运行。本发明专利技术根据系统实时运行状态建立反馈校正环节，实现综合频率控制策略的闭环运行，提出的控制策略能够有效实现风电集群参与系统调频，并能兼顾考虑系统的经济性及安全性目标。

【技术实现步骤摘要】
基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制方法及系统
本专利技术涉及系能源并入电网频率稳定控制
，并且更具体地，涉及一种基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制方法及系统。
技术介绍
随着化石能源短缺及环境污染问题的日益突出，风电作为一种技术较为成熟的清洁发电方式在电网中的渗透率不断提高，并对部分老旧传统火电机组完成能源替代。然而，风电具有波动性与不确定性的出力性质，且风电机组电力电子变换器接口的运行技术使机械与电气部分解耦，使风电无法与传统火电机组一样通过固有惯性及时响应电网频率变化，在高渗透率风电并网场景下会破坏电网频率稳定性。目前，在我国已建设及规划多个千万千瓦级风电基地，并对并网风电场的功率波动限制制定了相关并网标准，因此如何在风电预测有效出力范围内对风电集群的有功出力进行灵活控制，使其具备与传统AGC电源协同调频的能力成为亟待解决的问题。目前，在风电有功控制及风电参与调频的研究已经取得了一些进展。随着我国风电装机容量的不断提高，针对风电机组及单风场的研究已不能满足实际应用要求，有必要将风电有功控制领域与风电参与调频领域的研究有机结合，建立风电集群协同传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：建立多时空尺度协调风电集群综合频率控制策略中的分层分布式模型预测控制H‑DMPC控制器；建立风电集群在三次调频层、二次调频层及一次调频层的多时空尺度协调变粒度频率控制框架；分别在三次调频层、二次调频层及一次调频层建立在空间尺度上逐层细化的滚动优化模型；在风电功率预测误差校正方面建立反馈校正环节，通过电网运行状态反馈和预测数据的反馈校正，实现综合频率控制的闭环运行。

【技术特征摘要】
1.一种基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：建立多时空尺度协调风电集群综合频率控制策略中的分层分布式模型预测控制H-DMPC控制器；建立风电集群在三次调频层、二次调频层及一次调频层的多时空尺度协调变粒度频率控制框架；分别在三次调频层、二次调频层及一次调频层建立在空间尺度上逐层细化的滚动优化模型；在风电功率预测误差校正方面建立反馈校正环节，通过电网运行状态反馈和预测数据的反馈校正，实现综合频率控制的闭环运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分层分布式模型预测控制H-DMPC控制器包括：三次调频控制器、二次调频控制器和一次调频控制器，所述三次调频控制器为使风电参与三次调频的控制器，作用范围为全区传统AGC电源和风电集群，启动时间为每15min，在AGC运行备用和风电功率预测约束下优化15min内传统AGC电源及风电集群的经济运行功率参考值，平抑15min级大幅度负荷波动；所述二次调频控制器，为使风电参与二次调频的控制器，作用范围为分区传统AGC电源和风电场，启动时间为每1min，在三次调频确定的经济运行基点的基础上进行分区二次调频来平抑1min级较大幅度负荷波动；所述一次调频控制器，为使风电参与一次调频的控制器，作用范围为分类风电场，启动时间为每1min，通过虚拟下垂控制以风机降/升转速的方式使风场具有短暂调频的能力，实时平抑小幅值随机负荷波动。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立风电集群在三次调频层、二次调频层及一次调频层的多时空尺度协调变粒度频率控制框架，包括：在每个控制层均设置预测模型、滚动优化和反馈校正环节，根据电网及风电集群实时运行状态，通过电网运行状态反馈及预测数据校正环节分别建立对三次调频层、二次调频层及一次调频层的反馈校正，形成闭环调频框架结构。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别在三次调频层、二次调频层及一次调频层建立在空间尺度上逐层细化的滚动优化模型，包括：全区三次调频控制器建模，考虑系统网络拓扑结构，确定滚动优化目标函数为：其中，T为优化时域，T＝4，λ1、λ2、λ3为目标函数各项的控制权重，且λ1+λ2+λ3＝1；NG为全区传统AGC电源数量，NW为全区风电场数量，MGα(k)为时段k内传统AGC电源α的发电成本，其中Kf为燃料价格，atα、btα、ctα为耗量特性曲线参数，ΔPGα(k)为时段k内AGC电源α有功出力调整量，MWβ(k)为时段k内风电场β的发电成本，MWβ(k)＝KwΔPWβ(k)，其中Kw为风电场单位出力调节成本，ΔPWβ(k)为时段k内风电场β有功出力调整量；z为从风电集群密集区域至负荷密集区域的联络线个数，为风电集群送出联络线γ的传输极限，Ptie,γ(k)为时段k风电集群送出联络线γ的传输容量；Ploss(k)为时段k全区系统网损；分区二次调频控制器建模，考虑分区ASFAM模型，确定优化目标函数为：其中，Yi为输出序列，ηi为拉盖尔函数控制序列，Qi和RLi分别为由权系数构成的误差权对角阵和拉盖尔函数下控制权对角阵；分类一次调频控制器建模，设置对分区风电场每1min参与一次调频过程的原则为：在不可预测的小幅值随机负荷增加时，风电场内风机通过降转速释放动能，短时快速增加风电场功率输出；在不可预测的小幅值随机负荷降低时，风电场内风机通过升转速储存动能，短时快速降低风电场功率输出。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在风电功率预测误差校正方面，利用如下公式通过风电场过去第一预设时间阈值内的实际误差对预测模型进行校正：其中，分别为校正前后的预测模型；H为误差校正矩阵；e为过去5min误差矩阵。6.一种基于分层分布式模型预测控制的风电集群综合频率控制系统，其特征在于，所述系统包括：分布式模型预测控制器建立单元，用于建立多时...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙舶皓，汤涌，仲悟之，蓝海波，刘辉，叶林，翟丙旭，王冠楠，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网冀北电力有限公司，中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11