一种考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法技术

本发明专利技术公开了考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，包括(1)构建火电机组调频运行成本函数；(2)构建储能调频运行成本函数；(3)制定区域控制层级的二次调频控制方法；(4)制定储能站层级的储能单元SOC一致性控制方法；(5)制定储能电池SOC管理方案；(6)构建调频性能评价指标；(7)搭建含储能电池的机组调频动态模型。本发明专利技术所提出的控制方法考虑了不同扰动工况对火储AGC调频责任分配方式的影响，充分发挥储能快速灵活响应的调频特性，在优化调频运行成本，提升调频性能，增加调频补偿收益的同时，有效提高了储能使用寿命和系统综合运行效率。系统综合运行效率。系统综合运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法


[0001]本专利技术涉及储能调频控制方法，尤其涉及考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层 AGC调频控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源发电规模越来越大，其发电间歇性、波动性甚至反调节性问题日益显著，迫切需要行之有效的技术方案来解决新能源大规模并网而带来的电网调频问题。常规火电机组一般规模较大，调频响应速度较慢，而机组频繁启停会造成能源浪费，对机组损害较大，任务的多重性也致使火电机组难以充分发挥调频功能。常规机组配备一定比例的储能系统，充分发挥储能系统的快速灵活调节特性，可以极大提高机组的调频性能，减少机组损耗，增加电网调频能力。目前，对火储联合调频控制方法的研究已成为该领域研究的热点。
[0003]在火储联合调频控制策略的研究中，X.Xie等学者介绍了北京石景山储能项目中采用的满功率补偿的控制策略，即由储能系统自动补偿机组实际出力与AGC指令之间的差额。然而这种满功率补偿的策略缺乏对储能电池电量的有效管理，容易造成储能系统无法长时间持续性参与调频，不利于调频效果的提升。同时，会缩短储能系统的置换周期，提高电厂的成本。陈丽娟等学者提出了以提升AGC调节精度和缩短AGC响应时间为目标的控制方法，并设计了储能电池荷电状态(State ofCharge,SOC)越限回归策略。但是这种SOC管理方法属于事后管理，并没有在储能参与正常调频中根据SOC调整储能出力，对储能SOC的调节效果有限。胡泽春等学者提出将区域控制偏差(Area Control Error，ACE)信号通过滤波的方式分解成低频和高频分量，并把低频分量分配给机组，把高频分量分配给储能系统。该方法虽然考虑了储能快速灵活调节的特性，但利用滤波器分解信号，会由于滤波后信号幅值衰减、移相、失真等影响而造成调频指令分配的不准确，不利于调频效果的改善。MANOJ DATTA等学者提出了一种在电动汽车、光伏发电系统和储能系统间对ACE信号定比例分配的控制方法，虽然这种静态比例分配的方法简单易操作，但是没有充分考虑不同电源调频出力特性的差异，也忽视了不同负荷扰动工况对调频指令分配的影响，同时缺乏对储能SOC的有效管理。此外，现有研究多将储能系统视为单一个体参与调频，而对储能电站内各储能单元的协调控制研究较少，而在调频过程中储能单元间存在的差异(如SOC差异等)会降低调频效率，不利于系统的安全稳定运行。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术根据储能辅助机组联合调频控制研究现状与不足，考虑了不同扰动工况对火储AGC调频责任分配方式的影响，基于充分发挥储能快速灵活响应的调频特性、优化调频运行成本、提升调频性能、有效抑制储能SOC波动、提高储能电池的使用寿命和系统综合运行效率等目的，提出了一种考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频
控制方法。
[0005]技术方案：一种考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，包括如下步骤：
[0006](1)构建火电机组调频运行成本函数；
[0007](2)构建储能调频运行成本函数；
[0008](3)基于步骤(1)和步骤(2)，构建储能机组联合调频运行成本函数，以储能机组联合调频运行成本函数最小化为优化目标，充分考虑不同调频电源的多技术特性，制定区域控制层级的二次调频控制方法；
[0009](4)上层区域控制中心根据AGC调频需求及相应控制策略，在火电机组与储能系统间进行实时的调频责任动态优化分配，下层储能站在收到基于步骤(3)所分配的AGC调频指令后，制定储能站层级的储能单元SOC一致性控制方法；
[0010](5)制定储能电池SOC管理方案；
[0011](6)构建调频性能评价指标；
[0012](7)搭建含储能电池的机组调频动态模型。
[0013]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(1)中火电机组调频运行成本包括煤耗成本、环境成本和磨损成本。
[0014]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(2)中储能调频运行成本包括运维成本和老化成本。
[0015]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
[0016](31)建立基于功率变化速率的动态磨损系数；
[0017](32)建立AGC调频控制目标函数；
[0018](33)建立AGC调频控制约束条件。
[0019]作为本专利技术进一步的方案，所述AGC调频控制约束条件包括调频需求和调频两个维度。
[0020]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
[0021](41)建立储能电池单元动态模型；
[0022](42)制定基于leader
‑
follower多智能体一致性的储能系统协同控制算法。
[0023]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(5)的储能电池SOC管理方案包括：在负荷扰动变化缓慢的工况下且储能电池调频空闲状态时进行储能电池SOC微调管理，通过对储能电池进行合理地充放电，使其SOC逐渐恢复至参考值，能够在动态调频服务中以更好的状态投入到下一步调频运行中。
[0024]作为本专利技术进一步的方案，所述SOC管理具体实施步骤如下：
[0025]首先判断是否需要进行储能SOC的粗调管理，即储能电池SOC是否处于深充/深放范围储能电池SOC的上下限阈值分别为80％与20％，若处于超出上下限阈值的范围时，则储能电池暂停调频服务，优先进行储能SOC粗调管理，对储能电池进行恒功率充/放电；直到储能SOC 回归到正常范围，范围值设定为40％～60％；
[0026]若储能SOC处于正常范围内时，判断是否可以进行储能电池SOC的微调管理，即是否已达到调频指令变化速率及其加速度较小，且火电机组出力已基本达到指令要求的条件，即储能电池调频空闲状态，若满足则进入储能SOC微调管理阶段，在储能SOC微调管理阶
段中，若储能SOC不在设定的范围内，设定范围为49％～51％，则对储能电池进行恒功率充/放电直到储能SOC回归到参考范围内，设定范围为49.9％～50.1％；储能SOC的微调管理优先级最低，即只要调频指令和火电机组出力不满足进入SOC微调管理的要求，或储能需要参与新的调频指令时，则暂停储能SOC微调管理，优先响应调频服务。
[0027]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(6)的评价指标包括阶跃负荷扰动下性能评价指标、连续负荷扰动下性能评价指标和调频补偿收益经济指标。
[0028]作为本专利技术进一步的方案，所述步骤(7)具体包括：
[0029](71)构建储能电池仿真模型；
[0030](72)构建配备储能的区域电网调频动态模型
[0031]有益效果：和现有技术相比，本专利技术考虑了不同扰动工况对火储AGC调频责任分配方式的影响，在机组调频运行成本中引入了基于功率变化速率的动态磨损系数，可以充分发挥储能快速灵活响应的调频特性；
[0032]在储能调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建火电机组调频运行成本函数；(2)构建储能调频运行成本函数；(3)基于步骤(1)和步骤(2)，构建储能机组联合调频运行成本函数，以储能机组联合调频运行成本函数最小化为优化目标，充分考虑不同调频电源的多技术特性，制定区域控制层级的二次调频控制方法；(4)上层区域控制中心根据AGC调频需求及相应控制策略，在火电机组与储能系统间进行实时的调频责任动态优化分配，下层储能站在收到基于步骤(3)所分配的AGC调频指令后，制定储能站层级的储能单元SOC一致性控制方法；(5)制定储能电池SOC管理方案；(6)构建调频性能评价指标；(7)搭建含储能电池的机组调频动态模型。2.根据权利要求1所述的考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中火电机组调频运行成本包括煤耗成本、环境成本和磨损成本。3.根据权利要求1所述的考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中储能调频运行成本包括运维成本和老化成本。4.根据权利要求1所述的考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：(31)建立基于功率变化速率的动态磨损系数；(32)建立AGC调频控制目标函数；(33)建立AGC调频控制约束条件。5.根据权利要求4所述的考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，其特征在于，所述AGC调频控制约束条件包括调频需求和调频能力两个维度。6.根据权利要求1所述的考虑运行经济成本和储能SOC一致性的双层AGC调频控制方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括以下步骤：(41)建立储能电池单元动态模型；(42)制定基于leader
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follower多智能体一致性的储能系统协同控制算法。7.根据权利要求1所述的考虑运行经济成本和储能SO...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建勇，郭梦蕾，梅飞，沙浩源，高昂，李轩，解洋，郑茜匀，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：