一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法技术

一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，该方法先采用参数辨识的方法建立含有风电并网电力系统的调频评估模型，再将预测的风电功率变化数据代入调频评估模型中，仿真计算该风电功率变化条件下的电网频率偏差，然后根据电网频率偏差值判断是否存在发生风电极限场景，若存在，则调整储能装置的能量和功率以应对风电极限场景。本设计不仅有利于提高储能装置的极端场景应对能力、在保障电力系统安全稳定运行的前提下延长了储能装置的使用寿命，而且准确科学。

【技术实现步骤摘要】
一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法
本专利技术属于新能源安全并网领域，具体涉及一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法。
技术介绍
随着风电和太阳能具有随机性和波动性的可再生能源并网规模逐渐增加，其对电网安全稳定的影响越来越突出。特别是，当风电场有功出力发生极限变化场景时，电网常规同步机组难以及时跟踪其有功变化，容易造成电网频率稳定事件。电力系统“源-网”协调为该问题的解决提供了一种解决思路，其中大规模风电场安装储能装置是目前试点推广的技术手段。因此，如何高效利用风电场配置的储能装置应对风电场极限出力场景，保障含风电电力系统安全稳定运行亟需研究。为了有效应对风电极限场景，“梁子鹏，陈皓勇，郑晓东，王晓娟，陈思敏。考虑风电极限场景的输电网鲁棒扩展规划(电力系统自动化，2019，43(16)：58-68)”对风电极限场景进行了描述，其采的用技术手段是通过规划建设电网来解决风电极限场景问题。“虞临波，寇鹏，冯玉涛，冯浩天。风储联合发电系统参与频率响应的模型预测控制策略(电力系统自动化，2019，43(12)：36-46)构建风储联合发电系统参与电网调频，通过求解滚动时域最优控制问题协调两者之间的出力分配来优化风电储能的频率控制特性，该控制方法并没有提出应对风电极限场景的风储联合控制策略。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够提高储能装置的极端场景应对能力的应对风电极限场景的储能自适应控制方法。为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，依次包括以下步骤：步骤A、采用参数辨识的方法建立含有风电并网电力系统的调频评估模型：ΔPG＝ΔPC-ReqΔf上式中，TJ为电网等效的惯量时间常数，Δf为电网频率偏差，t为时间，ΔPG为电网内所有发电机有功功率之和变化值，ΔPL为电网内所有负荷有功功率之和变化值，ΔPC为电网内储能有功功率控制增量，Req为系统的等效一次调频系数；步骤B、将预测的风电功率变化数据代入步骤A建立的调频评估模型中，仿真计算该风电功率变化条件下的电网频率偏差，然后根据电网频率偏差值判断是否存在发生风电极限场景，若存在，进入步骤C，其中，所述风电极限场景包括风功率极限上爬坡场景、风功率极限下爬坡场景；步骤C、根据步骤B得到的判断结果调整储能装置的能量和功率。步骤B中，所述根据电网频率偏差值判断是否存在发生风电极限场景是指：若存在或Δf≥0.2Hz，则判断存在发生风功率极限上爬坡场景，hh＝1；若存在或Δf≤-0.2Hz，则判断存在发生风功率极限下爬坡场景，hh＝-1；否则，判断不会出现风电极限场景，hh＝0。步骤B中，所述预测的风电功率变化数据包括以T1为时间间隔预测未来MT1时间内所有发电机有功功率之和变化值即风电有功功率变化值PW(0)、PW(T1)、...、PW(MT1)，负荷有功功率之和变化值ΔPL(0)、ΔPL(T1)、...、ΔPL(MT1)，电网内储能有功功率控制增量ΔPC(0)、ΔPC(T1)、...、ΔPC(MT1)。所述步骤C依次包括以下步骤：C1、根据以下公式调整储能装置的存储能量：上式中，ES为储能装置的存储能量，1pu为储能装置的额定容量；C2、先测量调整储能装置的存储能量后的电网频率变化，再按照以下三阶段策略调整储能装置的有功出力：若满足第一阶段指令的条件，按照第一阶段指令输出储能装置的有功出力，当时按照第二阶段指令控制储能装置的有功输出，当满足第三阶段指令的条件时按照第三阶段指令控制储能装置进入等待状态；若不满足第一阶段指令的条件但满足第二阶段指令的条件，按照第二阶段指令控制储能装置的有功输出，并在满足第三阶段指令的条件时按照第三阶段指令控制储能装置的有功输出；若不满足第一、二阶段指令的条件但满足第三阶段指令的条件，按照第三阶段指令控制储能装置进入等待状态；其中，所述第一阶段指令为：所述第二阶段指令为：所述第二阶段指令为：Pord＝0if-0.2Hz＜Δf＜0.2Hz上式中，Pord为储能装置的有功出力，PR为储能装置的额定功率。所述步骤A依次包括以下步骤：A1、建立含有风电并网电力系统的调频初始模型：ΔPG＝ΔPC-ReqΔf上式中，TJ为电网等效的惯量时间常数，Δf为电网频率偏差，t为时间，ΔPG为电网内所有发电机有功功率之和变化值，ΔPL为电网内所有负荷有功功率之和变化值，ΔPC为电网内储能有功功率控制增量，Req为系统的等效一次调频系数；A2、当电网发生发电机切除扰动时，以发电机切除时刻为0时刻、T为间隔时间，记录系统在NT时间内的频率变化Δf(0)、Δf(T)、...、Δf(NT)，电网内所有发电机有功功率之和变化值ΔPG(0)、ΔPG(T)、...、ΔPG(NT),负荷有功功率之和变化值ΔPL(0)、ΔPL(T)、...、ΔPL(NT)，电网内储能有功功率控制增量ΔPC(0)、ΔPC(T)、...、ΔPC(NT)，并将记录的这些数据代入初始模型中，通过参数辨识的方法得到TJ和Req即建立风电并网电力系统的调频评估模型。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法先采用参数辨识的方法建立含有风电并网电力系统的调频评估模型，再将预测的风电功率变化数据代入调频评估模型中，仿真计算该风电功率变化条件下的电网频率偏差，然后根据电网频率偏差值判断是否存在发生风电极限场景，若存在，则调整储能装置的能量和功率以应对风电极限场景，一方面，本方法通过对风电极限场景进行提前评估，判定系统是否承受风电极限场景的冲击，且只在判定系统将会发生极限场景情况下才提前调整储能装置的能力状态，不仅有利于提高储能装置的极端场景应对能力，而且可有效减少储能装置的无效动作次数，在保障电力系统安全稳定运行的前提下延长储能装置的使用寿命，另一方面，通过对含风电电力系统的调频模型进行参数变数辨识，考虑了风电出力变化常规电网之间的相互作用，进而甄别风电极限场景，更加准确和科学。因此，本专利技术不仅有利于提高储能装置的极端场景应对能力、在保障电力系统安全稳定运行的前提下延长了储能装置的使用寿命，而且准确科学。附图说明图1为实施例1所述我国某等值电网示意图。图2为图1中电厂1发生切机后系统的频率变化图。图3为实施例1中预测的1分钟内的风电有功出力图。图4为实施例1中预测的1分钟内负荷变化图。图5为实施例1中预测的1分钟内频率变化图。图6为实施例1中采用三阶段策略调整得到的储能装置有功出力图。图7是采用本专利技术方法前、后的系统频率比较图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，依次包括以下步骤：步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，其特征在于：/n所述控制方法依次包括以下步骤：/n步骤A、采用参数辨识的方法建立含有风电并网电力系统的调频评估模型：/n

【技术特征摘要】
1.一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，其特征在于：
所述控制方法依次包括以下步骤：
步骤A、采用参数辨识的方法建立含有风电并网电力系统的调频评估模型：



ΔPG＝ΔPC-ReqΔf
上式中，TJ为电网等效的惯量时间常数，Δf为电网频率偏差，t为时间，ΔPG为电网内所有发电机有功功率之和变化值，ΔPL为电网内所有负荷有功功率之和变化值，ΔPC为电网内储能有功功率控制增量，Req为系统的等效一次调频系数；
步骤B、将预测的风电功率变化数据代入步骤A建立的调频评估模型中，仿真计算该风电功率变化条件下的电网频率偏差，然后根据电网频率偏差值判断是否存在发生风电极限场景，若存在，进入步骤C，其中，所述风电极限场景包括风功率极限上爬坡场景、风功率极限下爬坡场景；
步骤C、根据步骤B得到的判断结果调整储能装置的能量和功率。


2.根据权利要求1或2所述的一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，其特征在于：
步骤B中，所述根据电网频率偏差值判断是否存在发生风电极限场景是指：
若存在或Δf≥0.2Hz，则判断存在发生风功率极限上爬坡场景，hh＝1；若存在或Δf≤-0.2Hz，则判断存在发生风功率极限下爬坡场景，hh＝-1；否则，判断不会出现风电极限场景，hh＝0。


3.根据权利要求1所述的一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，其特征在于：
步骤B中，所述预测的风电功率变化数据包括以T1为时间间隔预测未来MT1时间内所有发电机有功功率之和变化值即风电有功功率变化值PW(0)、PW(T1)、...、PW(MT1)，负荷有功功率之和变化值ΔPL(0)、ΔPL(T1)、...、ΔPL(MT1)，电网内储能有功功率控制增量ΔPC(0)、ΔPC(T1)、...、ΔPC(MT1)。


4.根据权利要求1所述的一种应对风电极限场景的储能自适应控制方法，其特征在于：
所述步骤C依次包括以下步骤：
C1、根据以下公式调整储能装置的存储能量：



上式中，ES为储能装置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巨，赵红生，艾小猛，杨东俊，杜治，王博，胡婷，李梦颖，易柏年，任羽纶，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，华中科技大学，国网湖北省电力有限公司武汉供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11