本发明专利技术公开了一种基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，包括：建立机组模型，所述机组模型至少包括原动机模型、调速器模型和联络线模型；建立汽轮机组负荷频率控制模型；分别建立抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型；在所述汽轮机组负荷频率控制模型的基础上，结合所述抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及所述抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型，建立基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制模型，并根据所述功率控制模型对抽水蓄能电站进行功率控制。本发明专利技术能够提升抽水蓄能电站功率控制的准确性，提升抽水蓄能电站的功率调节性能。提升抽水蓄能电站的功率调节性能。提升抽水蓄能电站的功率调节性能。
【技术实现步骤摘要】
基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法
[0001]本专利技术涉及抽水蓄能电站
，特别涉及一种基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法。
技术介绍
[0002]随着现代工业和电力事业的迅猛发展，电力系统负荷峰谷差矛盾日趋突出。随着大容量核电机组的投产，风电、太阳能等间歇性能源的大规模并网，电源侧的不确定性和随机性给电网带来越来越大的冲击。建设智能电网又要求全面提高电网运行的安全性、灵活性、适应性和经济性。因此电力系统迫切需要拥有更强的调峰、调频、调相、备用能力以保证电力系统的安全、稳定、经济运行。
[0003]抽水蓄能电站以其灵活、快速、经济、可靠的特点，成为有效、经济解决上述问题的手段之一。抽水蓄能电站在电网处于低谷负荷时抽水至上游水库，将电能转化势能储存起来；在电网处于高峰负荷时放水发电，向电网提供电能。因此，抽水蓄能电站可将电网负荷低谷时期的低价值的电能转变为负荷高峰时期的高价值电能，静态效益显著；能以较低的成本为电网提供削峰填谷、调频、调相、事故备用、快速负荷跟踪等功能，具有良好的动态效益。
[0004]在抽水蓄能电站的应用过程中，需要对抽水蓄能电站的功率进行控制，随着抽水蓄能电站的不断发展，智能控制策略选择在抽水蓄能机组调速系统中也越发重要。然而控制理论在实际的工程中的应用是一个非常复杂的过程，系统所具有的非线性、时变性和不确定性都需要精确地建立数学模型，系统的复杂性也包括关于对象特征的描述、控制任务数学函数表达和实际工作环境的反映程度等。在传统控制中由于对象和实际系统的复杂性和不确定性，从而使模型难以构建。因此，如何精确有效的实现抽水蓄能电站的功率控制是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]为此，本专利技术的实施例提出一种基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，以提升抽水蓄能电站功率控制的准确性。
[0006]根据本专利技术一实施例的基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，所述多区域互联电力系统包括抽水蓄能电站和火电站，所述方法包括：
[0007]建立机组模型，所述机组模型至少包括原动机模型、调速器模型和联络线模型；
[0008]建立汽轮机组负荷频率控制模型；
[0009]分别建立抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型；
[0010]在所述汽轮机组负荷频率控制模型的基础上，结合所述抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及所述抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型，建立基于一次调频系统的抽水蓄能电站的功率控制模型，并根据所述功率控制模型对抽水蓄能电站进行功率控
制，其中，待控制的抽水蓄能电站具有第一控制区域和第二控制区域，所述第一控制区域中的抽水蓄能电站和所述第一控制区域中的抽水蓄能电站分别与所述火电站中的汽轮机组并联，依据工况和系统数据修改同步功率系数β，以得到所述基于一次调频系统的抽水蓄能电站的功率控制模型：
[0011][0012]其中，P1和P2分别为所述第一控制区域和所述第二控制区域发电机组的额定功率，B1和B2分别为所述第一控制区域和所述第二控制区域发电机组的频率偏差因子。
[0013]其中，所述原动机模型包括非再热式汽轮机模型、再热式汽轮机模型和水泵水轮机模型；
[0014]所述非再热式汽轮机模型的传递函数如下：
[0015][0016]所述再热式汽轮机模型的传递函数如下：
[0017][0018]所述水泵水轮机模型的传递函数如下：
[0019][0020]其中，s为拉普拉斯变换的运算符，T
t
为主进汽容积和汽室时间常数，T
r
为再热器时间常数，K
r
为蒸汽在高压气缸段产生的功率占总汽轮机功率的比例，T
w
为水启动时间，a为启动时间系数，v为频率响应因数。
[0021]其中，所述调速器模型中，汽轮机的传递函数如下：
[0022][0023]所述调速器模型中，水泵水轮机的传递函数如下：
[0024][0025]其中，T
g
为调速器时间常数，K
p
、K
i
、K
d
为数字电调系统的比例、积分、微分增益；f为电网运行基准频率；R为水泵水轮机组调差系数。
[0026]其中，所述联络线模型中，区域i到j的联络线传递函数模型为：
[0027][0028]其中，ΔP
ij
(s)为区域i与j间联络线交换功率的偏差值；Δf
i
(s)和Δf
j
(s)分别为区域i和j的频率偏差；T
ij
为时间常数。
[0029]其中，在所述汽轮机组负荷频率控制模型中，加入非线性环节所述，所述非线性环
节至少包括传输时延、调速器死区、发电机组发电速度约束及机组调节容量限制。
[0030]其中，所述建立汽轮机组负荷频率控制模型的步骤中，以线性化后的考虑死区的调速器替换原调速器，在再热式汽轮机模型中加入发电速度约束，同时以区域控制误差作为控制目标，将该控制目标作为系统误差控制器的输入，保证系统在稳定状态时，区域控制误差为零，通过系统控制器调节和一次调频共同控制系统调速器，进而改变汽轮机组的出力，使系统维持在频率偏差及区域控制误差都为零的稳定状态。
[0031]其中，所述线性化后的考虑死区的调速器的传递函数为：
[0032][0033]其中，N1、N2为系数，且
[0034]其中，抽水工况下，所述抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型的传递函数为：
[0035]G
p
(s)＝ΔP
pd
[0036]发电工况下，所述抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型的传递函数为：
[0037]G
p
(s)＝hG
d
(s)G
t
(s)
[0038]其中，ΔP
pd
表示抽水蓄能电站工作在抽水工况时停止抽水向电网支援的功率大小，h为支援功率系数。
[0039]其中，所述抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型中，以区域控制误差和负荷扰动为输入，根据负荷扰动的数值及区域控制误差的变化情况决定出力的大小。
[0040]根据本专利技术实施例提供的基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，从负荷频率控制的基本元件模型出发，分别依次建立机组模型、汽轮机组负荷频率控制模型、抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型，且机组模型包括原动机模型、调速器模型和联络线模型，最后在所述汽轮机组负荷频率控制模型的基础上，结合所述抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及所述抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型，建立基于一次调频系统的抽水蓄能电站的功率控制模型，并根据所述功率控制模型对抽水蓄能电站进行功率控制，能够在抽水蓄能电站原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，所述多区域互联电力系统包括抽水蓄能电站和火电站，其特征在于，所述方法包括：建立机组模型，所述机组模型至少包括原动机模型、调速器模型和联络线模型；建立汽轮机组负荷频率控制模型；分别建立抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型；在所述汽轮机组负荷频率控制模型的基础上，结合所述抽水蓄能电站的两段式负荷频率控制模型及所述抽水蓄能电站的阶梯式负荷频率控制模型，建立基于一次调频系统的抽水蓄能电站的功率控制模型，并根据所述功率控制模型对抽水蓄能电站进行功率控制，其中，待控制的抽水蓄能电站具有第一控制区域和第二控制区域，所述第一控制区域中的抽水蓄能电站和所述第一控制区域中的抽水蓄能电站分别与所述火电站中的汽轮机组并联，依据工况和系统数据修改同步功率系数β，以得到所述基于一次调频系统的抽水蓄能电站的功率控制模型：其中，P1和P2分别为所述第一控制区域和所述第二控制区域发电机组的额定功率，B1和B2分别为所述第一控制区域和所述第二控制区域发电机组的频率偏差因子。2.根据权利要求1所述的基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，其特征在于，所述原动机模型包括非再热式汽轮机模型、再热式汽轮机模型和水泵水轮机模型；所述非再热式汽轮机模型的传递函数如下：所述再热式汽轮机模型的传递函数如下：所述水泵水轮机模型的传递函数如下：其中，s为拉普拉斯变换的运算符，T
t
为主进汽容积和汽室时间常数，T
r
为再热器时间常数，K
r
为蒸汽在高压气缸段产生的功率占总汽轮机功率的比例，T
w
为水启动时间，a为启动时间系数，v为频率响应因数。3.根据权利要求2所述的基于多区域互联电力系统的抽水蓄能电站的功率控制方法，其特征在于，所述调速器模型中，汽轮机的传递函数如下：所述调速器模型中，水泵水轮机的传递函数如下：
其中，T
g
为调速器时间常数，K
p
、K
i
、K
d
为数字电调系统的比例、积分、微分增益；f为电网运行基准频率；R为水泵水轮机组调差系数。4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡南，姜爱军，林国庆，赖文发，姜帆，胡静，朱冬，姚洋阳，
申请(专利权)人：福建仙游抽水蓄能有限公司上海明华电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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