一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法和系统，所述控制方法包括如下步骤：建立包含储能调频资源的区域互联电力系统频率响应模型；对区域控制误差(ACE)信号进行分频处理，得到传统机组和储能资源承担的功率参考值；建立空间状态模型并将其离散化；设计分布式模型预测控制器，建立优化目标函数和约束条件。求解最优化目标函数和约束条件构成的二次规划问题确定最优控制序列，将控制序列中的第一个控制变量作用于传统机组和储能资源实现最优控制。本发明专利技术提出的控制策略可以合理分配传统机组和储能资源的调频责任，发挥储能快速出力和机组调频容量大的优点，能够快速平抑电力系统中因负荷和新能源注入的频率波动。

【技术实现步骤摘要】
一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法和系统
本专利技术属于电力系统自动控制
，具体涉及一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法。
技术介绍
为了保证电力系统网络可靠和安全运行，必须将联络线传输功率和系统频率保持在规定的范围内。在互联电力系统中，当负荷变化不确定时，频率和联络线传输功率会偏离其预定值，当严重时会导致整个电力系统网络运行异常。如今风电和光伏等可再生能源大规模并网，其不确定性出力特性加重了电网的调频压力，为了使电力系统可靠稳定运行，发电与负荷需求之间需要进行协调。在传统的自动发电控制中火电机组占据着重要位置，但是其自身存在着调频容量有限，爬坡速率受限，调节时间较长，精度不足容易造成过调和调频不足现象。仅仅依靠传统机组调频不足于消纳越来越多的可再生资源带来的随机电网扰动，因此引入储能资源进行电网调频可以有效缓解调频压力。可以利用的调频资源包括建设的规模电站和目前发展中的电动汽车集群充电站。储能系统在电网调频存在着巨大的优势，储能系统调频能力是传统机组调频能力3.3倍。而且储能时间常数小，系统响应快，可双向出力，追踪小扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法，其特征在于，具体步骤包括：/n建立包含储能调频资源的区域互联电力系统频率响应模型；/n对区域控制误差(ACE)信号利用低通滤波器设定合适的截止频率达到分频的目的，由此得到传统火电机组和储能资源承担的功率参考轨迹；/n建立各区域的状态空间模型并将其离散化得到离散状态空间方程；/n设计分布式模型预测控制器，建立带有对功率分配层结果追踪的优化目标函数和区域互联电力系统存在的约束条件；/n求解最优化目标函数和约束条件构成的二次规划问题确定最优控制序列，将控制序列中的第一个控制变量作用于传统火电机组和储能资源实现最优控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法，其特征在于，具体步骤包括：
建立包含储能调频资源的区域互联电力系统频率响应模型；
对区域控制误差(ACE)信号利用低通滤波器设定合适的截止频率达到分频的目的，由此得到传统火电机组和储能资源承担的功率参考轨迹；
建立各区域的状态空间模型并将其离散化得到离散状态空间方程；
设计分布式模型预测控制器，建立带有对功率分配层结果追踪的优化目标函数和区域互联电力系统存在的约束条件；
求解最优化目标函数和约束条件构成的二次规划问题确定最优控制序列，将控制序列中的第一个控制变量作用于传统火电机组和储能资源实现最优控制。


2.根据权利要求1所述的一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法，其特征在于，所述区域互联电力系统由N个控制区域构成，各区域包含传统火电机组、储能资源、发电机-负荷模型和控制器，所述传统火电机组、储能资源、发电机-负荷分别建立频率响应模型；
其中，所述的传统火电机组频率响应模型可用非再热式火电机组模型等效，非再热式火电机组模型的建立过程如下：



式中：Tg和Tt分别为传统火电机组中调速器时间常数和汽轮机时间常数，s为拉氏算子；
其中，所述储能资源的频率响应模型建立过程如下：



式中：Tb为中储能资源功率转换系统的时间常数，s为拉氏算子；
其中，所述发电机-负荷频率响应模型建立过程如下：



式中：H为区域电力系统的等效惯性系数，D为区域电力系统的等效阻尼系数，s为拉氏算子。


3.根据权利要求1所述的一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法，其特征在于，所述区域控制误差(ACE)信号的求取过程如下：
ACE＝Ptie+BΔf
其中ptie、B、Δf分别代表区域间联络线功率偏差,频率偏差系数和频率偏差。


4.根据权利要求1所述的一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法，其特征在于，对所述区域控制误差(ACE)信号进行滤波分别得到高频分量和低频分量，由传统火电机组承担低频部分，储能资源承担高频部分，低通滤波器的滤波实现公式为：
Y(n)＝aX(n)+(1-a)Y(n-1)
式中a是滤波系数，范围在0和1之间，Y(n)和Y(n-1)分别是n采样时间和n-1采样时间的输出，X(n)是n采样时间的采样值；
滤波系数与所述截止频率的关系为



式中ΔT，fc分别是系统中的采样时间和截止频率。


5.根据权利要求1所述的一种包含储能资源互联电力系统频率控制方法，其特征在于，所述第i个区域的状态空间方程的建立如下：



式中，Aii、Bii、Fii、Cii、Aij、Bij分别是状态空间方程的系统状态矩阵、输入矩阵、扰动矩阵、输出矩阵、耦合状态矩阵和耦合控制矩阵，xi、ui、wi、yi分别是系统中i区域的状态变量、控制变量、扰动变量、输出变量，xj、uj分别是系统j区域的状态变量、控制变量；
其中，
式中，区域i的状态变量xi由该区域的频率变化量Δfi、联络线交换功率变化量传统火电机组的调速器输出量变化量传统火电机组发电功率变化量以及储能资源功率出力变化量组成；
其中，
式中：控制变量ui由传统火...

【专利技术属性】
技术研发人员：于国强，郭杰，胡尊民，朱志莹，史毅越，刘娜娜，肖新宇，汤可怡，高爱民，殳建军，张天海，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32