一种微能源网系统电力调频控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微能源网系统电力调频控制方法及系统，所述方法包括：微能源网系统的当前频率偏移超出频偏限定值时，判断微能源网系统中的储能系统的荷电状态是否高于其自身储能的30％，若是，则利用微能源网系统中的储能系统对微能源网系统进行调频；若否，利用微能源网系统中燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频；该技术方案通过调节储能系统、光伏发电系统和空气源热泵的功率对微能源网系统进行调频，解决了传统调频方法存在的调频容量不足问题，同时提高了微能源网系统的调频效率，具备更佳的实用性和稳定性。

A Frequency Modulation Control Method and System for Micro Energy Network System

【技术实现步骤摘要】
一种微能源网系统电力调频控制方法及系统
本专利技术涉及微能源网电力调频控制领域，具体涉及一种微能源网系统电力调频控制方法及系统。
技术介绍
目前，集中式发电、远距离输电的互联系统是我国电力系统的主要形式，随着低碳经济和智能电网概念的提出，具备接近用户侧、环境友好优势的分布式能源受到越来越多的关注，对分布式能源进行局域整合，能有效提高能源利用效率，由此提出了微能源网的概念，但是微能源网的容量小，系统的惯性时间常数小，这些特点导致其在运行时更容易受到扰动的影响，频繁的扰动会使系统的频率失去稳定，严重的会导致系统解列，可见，频率稳定也是微能源网运行中的突出问题，由负荷控制转变为频率控制是微能源网孤立运行的关键技术，这要求分布式电源具有快速、稳定的动态响应特性，能够满足负荷的静态频率特性，以保证在电源出力和负荷变化时保持频率的稳定。微能源网缺少大电网的功率支撑，其系统的等效惯量小，且其自身的常规分布式电源调频能力有限，难以完全消除由于系统元件故障过负荷较大规模扰动引起的不平衡功率。现有技术中利用微能源网中的微型燃气轮组实现微能源网的频率调整，但由于微型燃气轮机组存在一次调频上限，会导致调频容量不足问题，从而影响微能源网系统的稳定运行，因此亟需提供一种更合理的微能源网系统电力调频控制方法及系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种微能源网系统电力调频控制方法及系统，其目的是通过调节微能源网系统内储能系统、光伏发电系统和空气源热泵的功率对微能源网系统进行调频，解决了传统调频方法的调频容量不足问题，提高了微能源网系统调频的效率和微能源系统运行的稳定性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种微能源网系统电力调频控制方法及系统，其改进之处在于，包括：判断微能源网系统的当前频率偏移是否超出频偏限定值；若是，则根据微能源网系统中的储能系统的荷电状态，利用微能源网系统中的储能系统、燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频；若否，则结束操作。优选地，所述频偏限定值的取值范围为(49.5Hz，50.5Hz)。优选地，所述根据微能源网系统中的储能系统的荷电状态，利用微能源网系统中的储能系统、燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频，包括：若微能源网系统中的储能系统的荷电状态高于其自身储能的30％，则利用微能源网系统中的储能系统对微能源网系统进行调频；若微能源网系统中的储能系统的荷电状态低于其自身储能的30％，利用微能源网系统中燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频。进一步地，所述利用储能系统对微能源网系统进行调频，包括：利用下垂系数和微能源网系统频率偏移确定储能系统的功率参考值；将所述储能系统的功率参考值代入PI调节器，获取储能系统的d轴电流分量，并利用所述d轴电流分量调节储能系统的输出功率；利用所述储能系统的输出功率对微能源网系统的频率进行调频。进一步地，所述利用下垂系数和微能源网系统频率偏移确定储能系统的功率参考值，包括：按下式确定储能系统的功率参考值Pref：Pref＝P0+kΔf式中，Δf＝fref-f，f为微能源网系统实时检测频率，fref为微能源网系统频率参考值，Δf为微能源网系统频率偏移；Pref为储能系统的功率参考值，p0为储能系统蓄电池稳定状态下的初始输出功率，k为下垂系数。进一步地，所述利用微能源网系统中燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统进行调频，包括：若微型燃气轮机调频容量大于微能源网系统最大功率扰动，则启动所述微型燃气轮机，利用所述微型燃气轮机对微能源网系统调频；若微型燃气轮机调频容量小于微能源网系统最大功率扰动，且微型燃气轮机的调频容量与光伏发电系统的调频容量之和大于微能源网系统最大功率扰动，则启动所述微型燃气轮机，利用所述微型燃气轮机对微能源网系统调频，并启动光伏发电系统对微能源网系统进行调频；若微型燃气轮机调频容量小于微能源网系统最大功率扰动，且微型燃气轮机的调频容量与光伏发电系统的调频容量之和小于微能源网系统最大功率扰动，则通过切除所述空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频。进一步地，所述启动光伏发电系统对微能源网系统进行调频，包括：根据光伏发电系统的调频容量获取光伏发电系统的频率反馈增益参数L；根据所述光伏发电系统频率反馈增益参数L调节光伏发电系统的有功输出；利用所述光伏发电系统的有功输出对微能源网系统的频率进行调频。进一步地，按下式获取光伏发电系统的调频容量：式中，为光伏发电系统的调频容量，为微型燃气轮机组的调频容量之和，为光伏发电系统降出力后最大单台微型燃气轮机组的有功出力，pmax为系统最大扰动功率。进一步地，所述根据光伏发电系统的调频容量获取光伏发电系统的频率反馈增益参数L，包括：按下式获取光伏发电系统的频率反馈增益参数L：式中，ΔPgen＝Preal-ΔP；Δp为光伏发电系统的有功输出参考值的变化量，其初始值采用光伏发电系统的调频容量Pmax为微能源网系统的最大功率扰动，Preal为微能源网系统所受到的功率扰动，Δf为微能源网系统的频率偏移，ΔPgen为微型燃气轮机组需要承担的调频容量，n为微型燃气轮机组台数；Ki为第i台微型燃气轮机组的静态调差系数。进一步地，所述根据所述光伏发电系统频率反馈增益参数L调节光伏发电系统的有功输出，包括：按下式确定光伏发电系统的有功输出参考值的变化量Δp：式中，fref-f＝Δf，fref为微能源网系统频率参考值，f为微能源网系统实时检测频率，Δf为微能源网系统频率偏移；按下式调节光伏发电系统的有功输出：式中，为考虑频率控制的光伏发电系统有功输出参考值，为光伏发电系统的初始有功输出。进一步地，所述通过切除所述空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频，包括：切除所述空气源热泵的负载功率，直至pz＞ps，其中，pz为要切除的空气源热泵负载功率，ps为经过储能系统、微型燃气轮机和光伏发电系统调频后剩余的功率扰动。一种微能源网系统电力调频控制系统，其改进之处在于，所述系统包括：所述判断模块，用于判断微能源网系统的当前频率偏移是否超出频偏限定值，若是，则转入调频模块，若否，则转入结束模块；所述调频模块，用于根据微能源网系统中的储能系统的荷电状态，利用微能源网系统中的储能系统、燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频；所述结束模块，用于结束操作。优选地，所述频偏限定值的取值范围为(49.5Hz，50.5Hz)。优选地，所述调频模块包括：所述判断单元，用于判断微能源网系统中的储能系统的荷电状态是否高于其自身储能的30％，若是，则转入第一调频单元，若否，则转入第二调频单元；所述第一调频单元，用于利用微能源网系统中的储能系统对微能源网系统进行调频；所述第二调频单元，用于利用微能源网系统中燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频。进一步地，所述第一调频单元包括：第一确定子单元，用于利用下垂系数和微能源网系统频率偏移确定储能系统的功率参考值；第一功率调节子单元，用于将所述储能系统的功率参考值代入PI调节器，获取储能系统的d轴电流分量，并利用所述d轴电流分量调节储能系统的输出功率；第一调频子单元，用于利用所述储能系统的输出功率对微能源网系统的频率进行调频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微能源网系统电力调频控制方法，其特征在于，所述方法包括：判断微能源网系统的当前频率偏移是否超出频偏限定值；若是，则根据微能源网系统中的储能系统的荷电状态，利用微能源网系统中的储能系统、燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频；若否，则结束操作。

【技术特征摘要】
1.一种微能源网系统电力调频控制方法，其特征在于，所述方法包括：判断微能源网系统的当前频率偏移是否超出频偏限定值；若是，则根据微能源网系统中的储能系统的荷电状态，利用微能源网系统中的储能系统、燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频；若否，则结束操作。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频偏限定值的取值范围为(49.5Hz，50.5Hz)。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据微能源网系统中的储能系统的荷电状态，利用微能源网系统中的储能系统、燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频，包括：若微能源网系统中的储能系统的荷电状态高于其自身储能的30％，则利用微能源网系统中的储能系统对微能源网系统进行调频；若微能源网系统中的储能系统的荷电状态低于其自身储能的30％，利用微能源网系统中燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用储能系统对微能源网系统进行调频，包括：利用下垂系数和微能源网系统频率偏移确定储能系统的功率参考值；将所述储能系统的功率参考值代入PI调节器，获取储能系统的d轴电流分量，并利用所述d轴电流分量调节储能系统的输出功率；利用所述储能系统的输出功率对微能源网系统的频率进行调频。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用下垂系数和微能源网系统频率偏移确定储能系统的功率参考值，包括：按下式确定储能系统的功率参考值Pref：Pref＝P0+kΔf式中，Δf＝fref-f，f为微能源网系统实时检测频率，fref为微能源网系统频率参考值，Δf为微能源网系统频率偏移；Pref为储能系统的功率参考值，p0为储能系统蓄电池稳定状态下的初始输出功率，k为下垂系数。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用微能源网系统中燃气轮机、光伏发电系统和空气源热泵对微能源网系统进行调频，包括：若微型燃气轮机调频容量大于微能源网系统最大功率扰动，则启动所述微型燃气轮机，利用所述微型燃气轮机对微能源网系统调频；若微型燃气轮机调频容量小于微能源网系统最大功率扰动，且微型燃气轮机的调频容量与光伏发电系统的调频容量之和大于微能源网系统最大功率扰动，则启动所述微型燃气轮机，利用所述微型燃气轮机对微能源网系统调频，并启动光伏发电系统对微能源网系统进行调频；若微型燃气轮机调频容量小于微能源网系统最大功率扰动，且微型燃气轮机的调频容量与光伏发电系统的调频容量之和小于微能源网系统最大功率扰动，则通过切除所述空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述启动光伏发电系统对微能源网系统进行调频，包括：根据光伏发电系统的调频容量获取光伏发电系统的频率反馈增益参数L；根据所述光伏发电系统频率反馈增益参数L调节光伏发电系统的有功输出；利用所述光伏发电系统的有功输出对微能源网系统的频率进行调频。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，按下式获取光伏发电系统的调频容量：式中，为光伏发电系统的调频容量，为微型燃气轮机组的调频容量之和，为光伏发电系统降出力后最大单台微型燃气轮机组的有功出力，pmax为系统最大扰动功率。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据光伏发电系统的调频容量获取光伏发电系统的频率反馈增益参数L，包括：按下式获取光伏发电系统的频率反馈增益参数L：式中，ΔPgen＝Preal-ΔP；Δp为光伏发电系统的有功输出参考值的变化量，其初始值采用光伏发电系统的调频容量Pmax为微能源网系统的最大功率扰动，Preal为微能源网系统所受到的功率扰动，Δf为微能源网系统的频率偏移，ΔPgen为微型燃气轮机组需要承担的调频容量，n为微型燃气轮机组台数；Ki为第i台微型燃气轮机组的静态调差系数。10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述光伏发电系统频率反馈增益参数L调节光伏发电系统的有功输出，包括：按下式确定光伏发电系统的有功输出参考值的变化量Δp：式中，fref-f＝Δf，fref为微能源网系统频率参考值，f为微能源网系统实时检测频率，Δf为微能源网系统频率偏移；按下式调节光伏发电系统的有功输出：式中，为考虑频率控制的光伏发电系统有功输出参考值，为光伏发电系统的初始有功输出。11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过切除所述空气源热泵对微能源网系统的频率进行调频，包括：切除所述空气源热泵的负载功率，直至pz＞ps，其中，p...

【专利技术属性】
技术研发人员：成岭，金璐，李克成，钟鸣，蒋利民，杨硕，宋国升，高强，覃剑，郭炳庆，闫华光，齐格，庞萌萌，屈博，黄伟，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网河北省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11