一种新能源电站一次调频网络化控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于源网荷储网络化云决策控制系统平台的新能源电站一次调频网络化控制方法，包括：根据新能源电站的历史运行数据，确定新能源电站各发电单元的一次调频预估值；根据一次调频预估值，基于逆变器有功功率模型，确定各发电单元的逆变器各个时段的最优控制序列，最优控制序列包括多个逆变器有功功率的控制量；将各个时段的最优控制序列标注时标，并根据时段发送到各发电单元的执行装置，各发电单元执行装置接收最优控制序列，并根据时标确定存储或不存储所述最优控制序列；各发电单元执行装置根据接收和已存储的最优控制序列及其时标，确定执行的控制量。本发明专利技术解决了因新能源发电功率不确定性和波动性引起的一次调频准确性差的问题。一次调频准确性差的问题。一次调频准确性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电站一次调频网络化控制方法


[0001]本专利技术属于智能电网控制领域，具体涉及一种新能源电站一次调频网络化控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，新能源发电等新能源在世界范围内得到了快速发展。从2015年至今，中国光伏发电并网装机容量持续位居世界第一，并仍呈现较快增长趋势。然而，随着大量电力电子器件的采用，电力系统逐渐呈现低惯量特征，对系统频率动态安全的影响引发关注，电网运行压力日益增大。而当前新能源电站参与一次调频的方式主要还是以单次下发调频指令的方式为主，其调频精度差，调频速度慢，且部分新能源电站还存在通信设备老化等问题，导致一次调频的成功率大打折扣。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种新能源电站一次调频网络化控制方法，以解决现有的新能源电站一次调频方法存在调频精度差，调频速度慢，且部分新能源电站还存在通信设备老化等问题，导致新能源电站一次调频成功率较低的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种新能源电站一次调频网络化控制方法，所述方法包括：
[0005]根据新能源电站的历史运行数据，确定新能源电站的各发电单元的一次调频预估值；
[0006]根据所述一次调频预估值，基于预先建立的逆变器有功功率模型，确定所述各发电单元的逆变器的各个时段的最优控制序列，所述最优控制序列包括多个逆变器有功功率的控制量；
[0007]将所述各个时段的最优控制序列标注时标，并根据所述时段发送到各发电单元的执行装置，所述各发电单元的执行装置接收最优控制序列，并根据所述时标确定存储或不存储所述最优控制序列；
[0008]各发电单元的执行装置根据接收和已存储的最优控制序列以及其所述时标，确定执行的所述控制量，从而实现对通信网络延时的预测补偿。
[0009]进一步地，所述历史运行数据包括至少24小时的历史有功功率数据、至少24小时的光照强度数据、至少24小时的风速数据中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述逆变器有功功率模型通过以下步骤建立：
[0011]建立逆变器PQ模式下输出有功功率的等效数学模型：
[0012][0013]其中，为逆变器的参考功率值与当前功率值之差，ΔP
ref
为逆变器实际的参考功率值与当前功率值之差，T
d
为逆变器接收到控制指令到开始执行的延时，Δi
od
为逆变器d轴当前的电流分量与上一时刻电流分量的差值，为有功功率电流内环的时间常数，和分别为功率外环PI控制器的比例系数和积分系数，ΔP
dg
为当前时刻逆变器输出功率与上一时刻输出功率的差值，u
od
为逆变器输出端口电压在d轴的分量，ΔP
int
为ΔP
ref
和ΔP
dg
差值的积分量，s为拉普拉斯算子；
[0014]基于所述等效数学模型，建立逆变器输出有功功率的状态空间模型：
[0015][0016]其中，
[0017][0018]对进行离散化，得到离散时间下逆变器输出有功功率的数学模型：
[0019]x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)
[0020]其中，x(k)＝[ΔP
dg
(k) ΔP
int
(k) Δi
od
(k) ΔP
ref
(k)]T
，ΔP
dg
(k)为第k时刻逆变器输出功率与上一时刻输出功率的差值，Δi
od
(k)为逆变器d轴第k时刻的电流分量与上一时刻电流分量的差值，ΔP
ref
(k)为逆变器实际的参考功率值与第k时刻功率值之差，ΔP
int
(k)为ΔP
ref
(k)和ΔP
dg
(k)差值的积分量，为逆变器的参考功率值与第k时刻功率值之差，T
p
为采样时间。
[0021]进一步地，根据所述一次调频预估值，基于预先建立的逆变器有功功率模型，确定所述各发电单元的逆变器的各个时段的最优控制序列，包括：
[0022]当系统频率低于额定频率启用一次调频时，基于所述逆变器有功功率模型，利用预测控制的目标函数，确定所述各发电单元的逆变器的各个时段的最优控制序列，所述预测控制的目标函数表示为：
[0023][0024]其中，N
p
为预测域长度，N为新能源电站的发电单元数量，λ
i
(k)为第i个发电单元的权重系数，Φ
i
(k)＝
‑
b
i
ΔP
i
(k),b
i
＝{0,1}为第i个发电单元的成本函数，ΔP
i
(k)为第k时刻第i个发电单元的相对于第k
‑
1时刻的功率变化量；
[0025]所述目标函数的约束条件为：
[0026][0027][0028][0029]ΔP＝KΔf
[0030]ΔP
imin
≤ΔP
i
(k)≤ΔP
imax
,i＝1,2
…
N
[0031]x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)
[0032]其中，C
i
(k)为第i个发电单元在第k时刻的置信度，初始值为1，和分别为一次调频预估值的上下限，ΔP为新能源电站参与一次调频所需的总功率，ΔP
total
为新能源电站参与一次调频的总预估值，P
i
(k)为第k时刻第i个发电单元的发电功率，Δf为系统频率偏差量，K为新能源电站的一次调频系数；x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)为离散时间下的逆变器有功功率模型；
[0033]所述最优控制序列为：
[0034][0035]其中，u
*
(k)为第k时刻的最优控制序列，N
c
为控制域长度，为第k时刻预测的第k+i时刻逆变器控制量。
[0036]进一步地，所述各发电单元的执行装置接收最优控制序列，并根据所述时标确定存储或不存储所述最优控制序列，包括：
[0037]若各发电单元的执行装置接收的最优控制序列的时标小于等于已存储的最优控制序列的时标，则不存储接收的最优控制序列；
[0038]否则，存储接收的最优控制序列。
[0039]进一步地，所述各发电单元的执行装置根据接收和已存储的最优控制序列以及其所述时标，确定执行的所述控制量，包括：
[0040]若当前时刻，各发电单元的执行装置接收的最优控制序列和其存储的最优控制序列的时标一致，则执行其存储的最优控制序列的第一个控制量。
[0041]进一步地，所述各发电单元的执行装置根据接收和已存储的最优控制序列以及其
所述时标，确定执行的所述控制量，包括：
[0042]若当前k时刻，第i个发电单元的执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电站一次调频网络化控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据新能源电站的历史运行数据，确定新能源电站的各发电单元的一次调频预估值；根据所述一次调频预估值，基于预先建立的逆变器有功功率模型，确定所述各发电单元的逆变器的各个时段的最优控制序列，所述最优控制序列包括多个逆变器有功功率的控制量；将所述各个时段的最优控制序列标注时标，并根据所述时段发送到各发电单元的执行装置，所述各发电单元的执行装置接收最优控制序列，并根据所述时标确定存储或不存储所述最优控制序列；各发电单元的执行装置根据接收和已存储的最优控制序列以及其所述时标，确定执行的所述控制量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述历史运行数据包括至少24小时的历史有功功率数据、至少24小时的光照强度数据、至少24小时的风速数据中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逆变器有功功率模型通过以下步骤建立：建立逆变器PQ模式下输出有功功率的等效数学模型：其中，为逆变器的参考功率值与当前功率值之差，ΔP
ref
为逆变器实际的参考功率值与当前功率值之差，T
d
为逆变器接收到控制指令到开始执行的延时，Δi
od
为逆变器d轴当前的电流分量与上一时刻电流分量的差值，为有功功率电流内环的时间常数，和分别为功率外环PI控制器的比例系数和积分系数，ΔP
dg
为当前时刻逆变器输出功率与上一时刻输出功率的差值，u
od
为逆变器输出端口电压在d轴的分量，ΔP
int
为ΔP
ref
和ΔP
dg
差值的积分量，s为拉普拉斯算子；基于所述等效数学模型，建立逆变器输出有功功率的状态空间模型：其中，
对进行离散化，得到离散时间下逆变器输出有功功率的数学模型：x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)其中，x(k)＝[ΔP
dg
(k) ΔP
int
(k) Δi
od
(k) ΔP
ref
(k)]
T
，ΔP
dg
(k)为第k时刻逆变器输出功率与上一时刻输出功率的差值，Δi
od
(k)为逆变器d轴第k时刻的电流分量与上一时刻电流分量的差值，ΔP
ref
(k)为逆变器实际的参考功率值与第k时刻功率值之差，ΔP
int
(k)为ΔP
ref
(k)和ΔP
dg
(k)差值的积分量，(k)差值的积分量，为逆变器的参考功率值与第k时刻功率值之差，T
p
为采样时间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述一次调频预估值，基于预先建立的逆变器有功功率模型，确定所述各发电单元的逆变器的各个时段的最优控制序列，包括：当以系统频率低于额定频率启用一次调频时，基于所述逆变器有功功率模型，利用预测控制的目标函数，确定所述各发电单元的逆变器的各个时段的最优控制序列，所述预测控制的目标函数表示为：其中，N
p
为预测域长度，N为新能源电站的发电单元数量，λ
i
(k)为第i个发电单元的权重系数，Φ
i
(k)＝
‑
b
i
ΔP
i
(k),b
i
＝{0,1}为第i个发电单元的成本函数，ΔP
i
(k)为第k时刻第i个发电单元的相对于第k
‑
1时刻的功率变化量；所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：ΔP＝KΔfΔP
imin
≤ΔP
i
(k)≤ΔP

【专利技术属性】
技术研发人员：岳东，窦春霞，张智俊，丁孝华，罗剑波，李延满，黄堃，韩韬，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：