一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法及装置，由电力系统当前时刻的频率缺额计算得到有功功率缺额，并由有功功率缺额和有功功率备用容量得到出力切换指标；根据出力切换指标和给定的新能源与储能电站群调控顺序，得到新能源与储能电站群的有功功率分配关系；从而进一步结合新能源与储能电站群自身功率特性，计算得到新能源与储能电站群的无功功率备用容量；以此为基础，执行动态分区策略，得到新能源与储能电站群的多个电压调控分区；在每一个存在节点电压越限问题的电压调控分区内部，执行多目标功率优化策略。从而减小通信压力和调控复杂度，更好地保证了新能源与储能电站群能够实现预期最优目标的运行方案。运行方案。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法及装置


[0001]本专利技术属于电网协调控制
，具体涉及一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法。

技术介绍

[0002]可再生分布式电源规模化开发与就地并网可有效降低网络损耗、提高能源利用效率，但其高比例接入将改变传统配电网结构特征与运行方式，增加系统运行复杂度和不确定性，给频率控制和电压控制带来新挑战。传统离散无功调压设备如有载调压变压器和并联电容器组等，其安装地点固定，响应速度迟缓，难以动态调节局部电压越限；安装静止无功补偿器、静止无功发生器等动态无功补偿装置成本较高，将会加重配电网经济负担。风电机组、光伏电站、储能电站等通过变流器并网进行有功/无功解耦控制，可对电网所需的有功和无功补偿实现快速响应，并可对所给定的功率指令进行连续跟踪，实现配电网动态功率调节。
[0003]随着可控无功源大量接入配电网，配电网节点数目逐渐增多，其拓扑结构愈发复杂，这使得集中控制越来越难以满足配网功率调控精准性和快速性的要求。针对上述问题，本专利技术在研究新能源与储能电站群功率调控特性基础上，提出一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供了一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法及装置，以解决相关技术中存在的集中控制控制结构复杂、响应时间长、及时性差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：(等权利要求确定后再补充这块内容)
[0006]通过本专利技术上述实施例，在无需人为干预情况下，采用区域集中的思想进行电力系统调频控制，通过频率调差系数计算系统有功功率缺额和出力临界切换指标，可以根据出力临界切换指标的大小来启动合适的调控对象；采用分区自治的思想来对电力系统的电压水平进行调控，根据各节点间电气耦合程度和无功功率备用容量执行动态分区算法，在电压越限区域内部设定多目标协调优化函数，并采用粒子群算法进行求解，从而得到区域内部新能源与储能电站群的调度指令。从而减小通信压力和调控复杂度，更好地保证了新能源与储能电站群能够实现预期最优目标的运行方案。
附图说明
[0007]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0008]图1为根据本专利技术实施例的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法的流程图；
[0009]图2为根据本专利技术实施例中改进的IEEE33节点仿真拓扑图；
[0010]图3
‑
1为根据本专利技术实施例中电网频率跌落时储能单独参与调频的仿真结果图；
[0011]图3
‑
2为根据本专利技术实施例中电网频率骤升时储能单独参与调频的仿真结果图；
[0012]图3
‑
3为根据本专利技术实施例中电网频率骤升时储能与光伏协调参与调频的仿真结果图；
[0013]图3
‑
4为根据本专利技术实施例中电网频率跌落时储能、光伏、可控负荷协调参与调频的仿真；
[0014]图4
‑
1为根据本专利技术实施例中5:00时新能源与储能电站群动态分区仿真结果图；
[0015]图4
‑
2为根据本专利技术实施例中12:00时新能源与储能电站群动态分区仿真结果图；
[0016]图4
‑
3为根据本专利技术实施例中20:00时新能源与储能电站群动态分区仿真结果图；
[0017]图5为根据本专利技术实施例中系统中各节点电压仿真波形图。
具体实施方式
[0018]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0019]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0020]根据本专利技术实施例，提供了一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0021]图1为根据本专利技术实施例的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法的流程图；如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0022]步骤S101，采集电力系统当前时刻的频率，其和额定频率做差后得到频率缺额，将所述频率缺额乘以频率调差系数得到有功功率缺额；
[0023]步骤S102，根据所述有功功率缺额和有功功率备用容量得到出力切换指标；
[0024]步骤S103，根据所述出力切换指标和给定的新能源与储能电站群调控顺序，得到新能源与储能电站群的有功功率分配关系；
[0025]步骤S104，根据所述有功功率分配关系和新能源与储能电站群自身功率特性，计算得到新能源与储能电站群的无功功率备用容量；
[0026]步骤S105，根据电气耦合度和所述无功功率备用容量执行动态分区策略，得到新能源与储能电站群的多个电压调控分区；
[0027]步骤S106，在每一个存在节点电压越限问题的所述电压调控分区内部，执行多目标功率优化策略。
[0028]通过本专利技术上述实施例，在无需人为干预情况下，采用区域集中的思想进行电力系统调频控制，通过频率调差系数计算系统有功功率缺额和扰动临界切换指标，可以根据扰动临界切换指标的大小来启动合适的调控对象；采用分区自治的思想来对电力系统的电压水平进行调控，根据各节点间电气耦合程度和无功功率备用执行电力系统分区算法，在电压越限区域内部设定多目标协调优化函数，采用粒子群算法进行求解，从而得到区域内部新能源与储能电站群的调度指令。从而减小通信压力和调控复杂度，更好地保证了新能源与储能电站群能够实现预期最优目标的运行方案。
[0029]根据本专利技术上述实施例，首先根据频率缺额计算得到有功功率缺额，可以根据当前电网频率偏差确定需要调整的新能源与储能电站群的有功出力总量，其所需公式如下：
[0030]ΔP＝K
f
(f
N
‑
f)
[0031]其中，f为电力系统的实际频率，f
N
为电力系统的额定频率，K
f
为有功功率调差系数，ΔP为有功功率缺额。该计算方法过程简单，操作便捷，只需要采集当前电网的频率信号，便可得到有功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法，其特征在于，包括：采集电力系统当前时刻的频率，其和额定频率做差后得到频率缺额，将所述频率缺额乘以频率调差系数得到有功功率缺额；根据所述有功功率缺额和有功功率备用容量得到出力切换指标；根据所述出力切换指标和给定的新能源与储能电站群调控顺序，得到新能源与储能电站群的有功功率分配关系；根据所述有功功率分配关系和新能源与储能电站群自身功率特性，计算得到新能源与储能电站群的无功功率备用容量；根据电气耦合度和所述无功功率备用容量执行动态分区策略，得到新能源与储能电站群的多个电压调控分区；在每一个存在节点电压越限问题的所述电压调控分区内部，执行多目标功率优化策略。2.根据权利要求1所述的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法，其特征在于，采集电力系统当前时刻的频率，其和额定频率做差后得到频率缺额，将所述频率缺额乘以频率调差系数得到有功功率缺额，包括：ΔP＝K
f
(f
N
‑
f)其中，ΔP为有功功率缺额，K
f
为有功功率调差系数，f
N
为电力系统的额定频率，f为电力系统的实际频率。3.根据权利要求1所述的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法，其特征在于，根据所述有功功率缺额和有功功率备用容量得到出力切换指标，包括：i＝储能,新能源,可控负荷其中，F
i
为新能源与储能电站群的出力临界切换指标，F
储能
代表储能电站群的出力临界切换指标，F
新能源
代表新能源电站群的出力临界切换指标，F
可控负荷
代表可控负荷的出力临界切换指标；ΔP为有功功率缺额的实际值；P
i.backup
为新能源与储能电站群各自的备用容量实际值。4.根据权利要求3所述的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法，其特征在于，根据所述出力切换指标和给定的新能源与储能电站群调控顺序，得到新能源与储能电站群的有功功率分配关系，包括：(1)有功功率缺额为正值，即区域内部突增负荷或新能源电站出力突然减小：
①
当F
储能
≤1时，储能独立参与调控；
②
当F
储能
>1且F
储能
+F
新能源
≤1时，储能极限放电，新能源电站增加输出；
③
当F
储能
+F
新能源
>1且F
储能
+F
新能源
+F
可控负荷
≤1时，储能极限放电，新能源电站增加出力，可控负荷进行减载操作；(2)扰动为负值，即区域内负荷断开或者新能源电站出力增大：
①
当F
储能
≥
‑
1时，储能独立参与调控；
②
当F
储能
<
‑
1且F
储能
+F
新能源
≥
‑
1时，储能极限充电，新能源电站减少输出；
③
当F
储能
+F
新能源
<
‑
1且F
储能
+F
新能源
+F
可控负荷
≥
‑
1时，储能极限充电，新能源电站减少输出，可
控负荷全部投运，必要时可进行新能源电站切机操作；多个储能电站与多个新能源电站间按照其备用有功功率的比例进行有功功率分配。5.根据权利要求1所述的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法，其特征在于，根据所述有功功率分配关系和新能源与储能电站群自身功率特性，计算得到新能源与储能电站群的无功功率备用容量，包括：根据双馈型风电机组运行特性，其无功功率备用容量由机侧变流器和网侧变流器共同决定，其中，机侧无功功率备用容量同时受定子侧电流及转子侧电流限制，网侧无功功率备用容量受变流器容量限制；光伏逆变器无功功率备用容量与有功出力和逆变器容量的关系为：其中，Q
PV,max
为光伏逆变器最大无功输出容量，P
pv
为光伏逆变器有功出力，S
inv
为逆变器容量；储能变流器和直驱型风电机组网侧逆变器无功功率备用容量计算方法与光伏逆变器相同。6.根据权利要求1所述的一种新能源与储能电站群频率/电压协调控制方法，其特征在于，根据电气耦合度和所述无功功率备用容量执行动态分区策略，得到新能源与储能电站群的电压调控分区结果，包括：根据潮流计算中雅克比矩阵的逆矩阵获得系统中各节点电压/功率灵敏度，根据模块度函数确定最优分区数目；制定分区动态无功储备指标β
i
：其中：Q
G,i
为分区i可用动态无功裕度，Q
L,i
为区内负荷无功需求；分区结果必须满足各区域无功储备指标β
i
大于预置值；配电网总动态无功储备指标β的定义与分区动态无功储备指标β
i
的定义相同；计算配电网总动态无功储备β，若满足要求，初始化配电网分区，以各节点作为一个独立子分区；从新能源与储能电站节点开始，每次合并两节点形成新分区，两节点中必须含一个新能源与储能电站节点且至少含一个孤立节点，即独立成分区的节点，合并后的分区作为新能源与储能电站节点，直至所有孤立节点合并完毕，初始分区完成；若某分区β

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琛，孙丹，年珩，范越，杨立滨，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：