基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，包括：获取风、光、储发电系统总的频率偏差、频率变化率、风机转速、风机出力值以及光伏出力值；将频率偏差、频率变化率作为预设的第一糊逻辑控制器的输入得到风、光、储所需调频的总有功功率增量，将风机转速、风机出力值作为预设的第二模糊逻辑控制器的输入得到决定风机调频出力的风机调频参与系数，将光伏出力值以及频率偏差作为预设的第三模糊逻辑控制器的输入得到光伏调频出力的光伏调频参与系数；本发明专利技术通过模糊逻辑控制实现风、光、储联合调频运行。储联合调频运行。储联合调频运行。

【技术实现步骤摘要】
基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法及系统


[0001]本专利技术属新能源并网频率稳定
，尤其涉及一种基于模糊逻辑控制的风光储联合 调频方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，新能源在电力系统电源结构中的比例不断提升，其中以风电和光伏发展最为迅 猛。一方面风光一般运行于最大功率点，基本不具备一次调频能力；另者，风光发电自身特 性使得电力系统频率调节的频次和广度复杂化，对电力系统频率稳定性的威胁越来越突出。 通过附加控制改变变换器的控制方法，光伏和风电能够参与电网调频，但降低了风光利用率， 并且可能导致频率的二次跌落问题。电池储能系统通过功率变换装置能实现功率的四象限灵 活调节，不仅可以平滑风光的出力，也可以对频率偏移目标值进行迅速响应，弥补风光单独 参与调频的不足。
[0003]风光具有天然的互补性，综合风电、光伏和储能系统的出力特点，三者既可以独立运行 又能够互为补充，故可灵活组态形成多种运行模式，如：风、光、风光、风储、光储、风光 储等。但是现有的调频方法研究主要集中在风储联合和光储联合，缺乏风光储联合调频的解 决方案，随着新能源比例的不断提高，急需一个有效的技术方案来解决现存的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方 法及系统，能够实现风、光、储的联合调频。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0006]第一方面，提供了一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，包括：
[0007]获取风、光、储联合发电系统总的频率偏差、频率变化率、风机转速、风机出力值以及 光伏出力值；风、光、储联合发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统以及储能发电系统；
[0008]将频率偏差、频率变化率作为预设的第一糊逻辑控制器的输入得到风、光、储联合发电 系统所需调频的总有功功率增量，将风机转速、风机出力值作为预设的第二模糊逻辑控制器 的输入得到决定风机调频出力的风机调频参与系数，将光伏出力值以及频率偏差作为预设的 第三模糊逻辑控制器的输入得到光伏调频出力的光伏调频参与系数；
[0009]根据总有功功率增量和风机调频参与系数以及光伏调频参与系数得到风力发电系统、光 伏发电系统以及储能发电系统的调频出力；
[0010]将风力发电系统、光伏发电系统以及储能发电系统的调频出力叠加到各自变换器的有功 控制环路中，通过模糊逻辑控制实现风、光、储联合调频运行。
[0011]结合第一方面，进一步的，光伏发电系统包括：光伏阵列、Boost变换器以及逆变器；光 伏发电系统的变换器控制策略为：光伏阵列输出电压V
pv
和电流I
pv
，经MPPT控制后生
成电 压参考值V
ref
，V
ref
与V
pv
的偏差经PI控制后生成有功功率给定值P
pvref
，与高压侧电流I
H
和 电压V
H
的乘积P
dc
作差，偏差信号经PI控制器后得到占空比D
‑
Boost
，和变频锯齿波发生器产 生的频率信号一起经脉冲宽度调制生成驱动Boost变换器的脉冲信号G
Boost
，控制DC/DC电 路功率开关器件的通断；光伏阵列经Boost变换器升压后得到直流电压u
dc
，与电压参考值u
ref
作差后，经PI控制生成电流内环参考值i
gd*
，再与采样所得的实际电流值i
gd
、i
gq
作差经PI 控制器和电流解耦控制后，得到电压给定u
iq
、u
id
，最后经坐标变换并通过正弦脉宽调制得到 逆变器的触发脉冲S
g
。
[0012]结合第一方面，进一步的，风力发电系统包括：风机、网侧变换器以及机侧变换器；风 力发电系统的变换器控制策略为：网侧变换器采用电网电压控制，令d轴与电网电压矢量同 相位；直流侧电压给定值u
dc*
与反馈值u
dc
作差，经PI控制得到内环电流给定i
d*
；
[0013]在电流内环的控制环路中加入电网电压前馈项u
d
、u
q
和耦合电压补偿项ωLi
d
、ωLi
q
，得 到网侧变换器交流侧参考电压u
d*
、u
q*
，经坐标变换后进行SPWM控制得到网侧变换器的触 发信号S
g
；机侧变换器控制风机的电磁转矩，控制机组变速运行实现MPPT，从而控制有功 和无功的输出；外环为功率控制环，根据当前的风速和转速计算出对应风机最佳叶尖速比的 有功功率值，并作为有功功率环节的给定P
wref
，经有功反馈值比较后的差值送入PI控制器得 到内环电流给定i
sq*
，经过电流内环控制后生成逆变器的驱动信号Ss。
[0014]结合第一方面，进一步的，第一模糊逻辑控制器的模糊控制规则为：
[0015]当Δf较大时，则ΔP
T
较大；
[0016]当df/dt较大时，则ΔP
T
较大；
[0017]当Δf较小且df/dt趋近0时，则ΔP
T
较小；
[0018]其中，ΔP
T
为所需调频的总有功功率增量，Δf为频率偏差，df/dt为频率变化率。
[0019]结合第一方面，进一步的，第二模糊逻辑控制器的模糊控制规则为：
[0020]当ω非常小时，为防止转速过早下降到转速下限，则α尽可能小；
[0021]当ω较大并且P
w
较大时，则α较大；
[0022]当P
w
非常大时，风机处于恒功率运行区域，此时不参与系统调频，则α非常小；
[0023]其中，ω为风机转速，P
w
为风机出力，α为风机调频参与系数，P
w
为风机出力值。
[0024]结合第一方面，进一步的，第三模糊逻辑控制器的模糊控制规则为：
[0025]当P
pv
较大且Δf较大时，则输出β较大；
[0026]当P
pv
较小时，则输出β尽可能小；
[0027]当Δf较小时，则输出β尽可能小。
[0028]其中，P
pv
为光伏出力，Δf为频率偏差，β为光伏调频参与系数。
[0029]结合第一方面，进一步的，所述根据总有功功率增量和风机调频参与系数以及光伏调频 参与系数得到风、光、储的调频出力包括：
[0030]根据下式得到风机需要承担的调频出力：
[0031]ΔP
W
＝αΔP
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，其特征在于，包括：获取风、光、储联合发电系统总的频率偏差、频率变化率、风机转速、风机出力值以及光伏出力值；风、光、储联合发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统以及储能发电系统；将频率偏差、频率变化率作为预设的第一糊逻辑控制器的输入得到风、光、储联合发电系统所需调频的总有功功率增量，将风机转速、风机出力值作为预设的第二模糊逻辑控制器的输入得到决定风机调频出力的风机调频参与系数，将光伏出力值以及频率偏差作为预设的第三模糊逻辑控制器的输入得到光伏调频出力的光伏调频参与系数；根据总有功功率增量和风机调频参与系数以及光伏调频参与系数得到风力发电系统、光伏发电系统以及储能发电系统的调频出力；将风力发电系统、光伏发电系统以及储能发电系统的调频出力叠加到各自变换器的有功控制环路中，通过模糊逻辑控制实现风、光、储联合调频运行。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，其特征在于，光伏发电系统包括：光伏阵列、Boost变换器以及逆变器；光伏发电系统的变换器控制策略为：光伏阵列输出电压V
pv
和电流I
pv
，经MPPT控制后生成电压参考值V
ref
，V
ref
与V
pv
的偏差经PI控制后生成有功功率给定值P
pvref
，与高压侧电流I
H
和电压V
H
的乘积P
dc
作差，偏差信号经PI控制器后得到占空比D
‑
Boost
，和变频锯齿波发生器产生的频率信号一起经脉冲宽度调制生成驱动Boost变换器的脉冲信号G
Boost
，控制DC/DC电路功率开关器件的通断；光伏阵列经Boost变换器升压后得到直流电压u
dc
，与电压参考值u
ref
作差后，经PI控制生成电流内环参考值i
gd*
，再与采样所得的实际电流值i
gd
、i
gq
作差经PI控制器和电流解耦控制后，得到电压给定u
iq
、u
id
，经坐标变换并通过正弦脉宽调制得到逆变器的触发脉冲S
g
。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，其特征在于，风力发电系统包括：风机、网侧变换器以及机侧变换器；风力发电系统的变换器控制策略为：网侧变换器采用电网电压控制，令d轴与电网电压矢量同相位；直流侧电压给定值u
dc*
与反馈值u
dc
作差，经PI控制得到内环电流给定i
d*
；在电流内环的控制环路中加入电网电压前馈项u
d
、u
q
和耦合电压补偿项ωLi
d
、ωLi
q
，得到网侧变换器交流侧参考电压u
d*
、u
q*
，经坐标变换后进行SPWM控制得到网侧变换器的触发信号S
g
；机侧变换器控制风机的电磁转矩，控制机组变速运行实现MPPT，从而控制有功和无功的输出；外环为功率控制环，根据当前的风速和转速计算出对应风机最佳叶尖速比的有功功率值，并作为有功功率环节的给定P
wref
，经有功反馈值比较后的差值送入PI控制器得到内环电流给定i
sq*
，经过电流内环控制后生成逆变器的驱动信号Ss。4.根据权利要1所述的一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，其特征在于，第一模糊逻辑控制器的模糊控制规则为：当Δf较大时，则ΔP
T
较大；当df/dt较大时，则ΔP
T
较大；当Δf较小且df/dt趋近0时，则ΔP
T
较小；其中，ΔP
T
为所需调频的总有功功率增量，Δf为频率偏差，df/dt为频率变化率。5.根据权利要1所述的一种基于模糊逻辑控制的风光储联合调频方法，其特征在于，第二模糊逻辑控制器的模糊控制规则为：当ω非常小时，为防止转速过早下降到转速下限，则α尽可能小；
当ω较大并且P
w
较大时，则α较大；当P
w
非常大时，风机处于恒功率运行区域，此时不参与系统调频，则α非常小；其中，ω...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓丹，吴家龙，冯佳期，张晶晶，许剑冰，李威，段方维，任金华，雷鸣，杨天舒，薛峰，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：