区域电网源网荷储动态特性计算方法及系统、终端、介质技术方案

区域电网源网荷储动态特性计算方法及系统、终端、介质，方法包括：步骤1，基于源网荷储系统中测量数据的离散特性，建立变流器动态特性的差分方程，包括基于带增益积分器的变流器外环控制的差分方程和基于PI控制器的变流器内环控制的差分方程；步骤2，利用变流器的静态网络模型和变流器动态特性的差分方程，构建变流器的网络模型；步骤3，将变流器的网络模型与源网荷储系统中测量数据共同组成测量模型；步骤4，采用加权最小二乘法对测量模型求解状态变量。满足源网荷储系统协调控制对于动态特性估计的需求，使源网荷储协调优化控制策略在系统处于动态变化期间，计算合理的协调控制命令，有效地调动源网荷储资源来支撑电网度过系统波动。统波动。统波动。

【技术实现步骤摘要】
区域电网源网荷储动态特性计算方法及系统、终端、介质


[0001]本专利技术属于新能源协调控制
，具体地，涉及一种区域电网源网荷储动态特性计算方法及系统、终端、介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源渗透率的不断提高和电力电子设备的大量应用，以及储能和柔性负荷的引入，新型电力系统呈现出多极的波动性，其预测和可控的难度以及成本大大增加。
[0003]现有技术中，电网对源网荷储的协调控制大部分还停留在使用日前新能源发电预测和日前负荷预测来满足发电量平衡的阶段。先进一些的电网会采用分钟级的实时新能源出力作为源网荷储协调控制策略的输入信息，解决新能源场站预测出力与实际出力的偏差及断面联络线功率偏差的协调控制问题。但在实际应用中，当系统处于动态变化期间，源网荷储协调控制系统无法得到及时的信息，其本身的策略更缺少对源网荷储系统中动态特征的考量，导致现有的源网荷储协调控制策略无法在系统处于动态变化期间下发合理的协调控制命令。没有考虑动态特性的源网荷储协调控制，由于采样间隔时间长，可能根本没有动态过程中的测量数据；即使测量数据观测到了波动，但是由于缺少动态模型，对其动态特性和过程也无法掌握，由此计算得到的控制命令可能根本不满足约束条件，给电网带来安全隐患。此外，不能有效利用源网荷储丰富的调节资源，实现动态波动过程中的协调优化控制，以及对电网的主动支撑。例如，针对新能源惯量小的特点，使储能参与快速调频，减小频率和有功的波动，使出力变得平滑，减小对系统设备的冲击。
[0004]对源网荷储的动态过程进行协调优化控制的关键在于对具有动态特性的变量(不仅限于状态变量)进行准确的估计。从目前电网实际情况来看，主要有两方面的挑战：源网荷储系统中电气量的测量频率。要捕捉系统的动态波动，前提是测量数据的时间间隔足够小。例如常见的PMU的50ms或者20ms就可以满足需求。但是由于源网荷储系统规模大小不一，电压等级差别大，在规模小、电压等级低的系统中，PMU的配置数量和位置很有限；另外，不同类型的设备提供的测量值可能具有不同的测量精度，这就给源网荷储的动态变量的估计带来很大的困难。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种区域电网源网荷储动态特性计算方法及系统、终端、介质，满足源网荷储系统协调控制对于动态特性估计的需求，使源网荷储协调优化控制策略在系统处于动态变化期间，计算合理的协调控制命令，有效地调动源网荷储资源来支撑电网度过系统波动。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案。
[0007]一种区域电网源网荷储动态特性计算方法，包括：
[0008]步骤1，基于源网荷储系统中测量数据的离散特性，建立变流器动态特性的差分方
程，包括基于带增益积分器的变流器外环控制的差分方程和基于PI控制器的变流器内环控制的差分方程；
[0009]步骤2，利用变流器的静态网络模型和变流器动态特性的差分方程，构建变流器的网络模型；
[0010]步骤3，将变流器的网络模型与源网荷储系统中测量数据共同组成测量模型；
[0011]步骤4，采用加权最小二乘法对测量模型求解状态变量。
[0012]步骤1包括：
[0013]步骤1.1，利用带增益的积分器建立外环控制模型，利用PI控制器建立内环控制模型；
[0014]步骤1.2，采用二阶龙格
‑
库塔法对外环控制模型和内环控制模型进行转换，得到外环控制的差分方程和内环控制的差分方程。
[0015]步骤2中，静态网络模型包括传输线路、变压器模型。
[0016]步骤3中，变流器内部测量的交流电压电流、直流电压电流，其本身可以作为状态变量，所以测量误差可以用x
‑
z表示，测量模型则为：
[0017][0018]式中，和分别代表建模不确定性和测量噪声，它们相互独立分布并且满足
[0019]步骤4中，最小二乘法的目标函数可以表示为：
[0020][0021]式中，
[0022]ui、vj分别为第i个建模误差和第j个测量误差，
[0023]u和v都假设是高斯分布，即
[0024]Qii是建模不确定性的协方差矩阵的第i个对角元素，且
[0025]Rjj是测量协方差矩阵的第j个对角元素，且
[0026]n、m分别为建模公式的数目和测量变量的数目。
[0027]步骤4中，采用如下迭代方程来更新状态变量：
[0028]G(xl)Δxl＝[H(xl)]T
We(xl)
[0029]式中，
[0030]l表示迭代次数，
[0031]W是权重矩阵，Qii和Rjj在权重矩阵对角线上，
[0032]G(xi)为增益矩阵，满足G(xi)＝[H(xi)]T
WH(xi)。
[0033]是网络模型f(x)的雅可比矩阵。
[0034]通过加权最小二乘法求得采样点k的状态变量xk的值。
[0035]一种区域电网源网荷储动态特性计算系统，用于实现区域电网源网荷储动态特性计算方法的步骤。
[0036]一种终端，包括处理器及存储介质，用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行区域电网源网荷储动态特性计算方法的步骤。
[0037]计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现区域电网源网荷储动态特性计算方法的步骤。
[0038]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术提供的建模和动态特征计算方法，一方面，可以预测系统在发生扰动后的变化趋势，下发合理的协调控制命令，提前采取控制措施；另一方面，可以有效利用源网荷储丰富的调节资源，实现动态波动过程中的协调优化控制，以及对电网的主动支撑；同时，本专利技术相较于一般的动态模型，极大的节约了计算时间和资源，利于实际工程中应用推广。
[0039]本专利技术在源网荷储协调优化控制策略中考虑动态特性，使用动态模型，既可以在缺少测量值的情况下帮助求解模型中的未知变量，又可以在具有测量值冗余的情况下减小估计的误差；利用动态模型可以预测系统在发生扰动后的变化趋势，进而提前采取控制措施。
[0040]本专利技术将动态模型进行离散化，节约计算时间和资源。
附图说明
[0041]图1是本专利技术实施例中典型的变流器结构示意图；
[0042]图2是本专利技术提出的一种区域电网源网荷储动态特性计算方法的流程图；
[0043]图3是本专利技术实施例中典型的变流器控制过程示意图；
[0044]图4是本专利技术实施例中使用纯静态模型得到的直流电流及计算误差波形图；
[0045]图5是本专利技术实施例中使用动态网络模型得到的直流电流及计算误差波形图。
具体实施方式
[0046]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区域电网源网荷储动态特性计算方法，其特征在于，包括：步骤1，基于源网荷储系统中测量数据的离散特性，建立变流器动态特性的差分方程，包括基于带增益积分器的变流器外环控制的差分方程和基于PI控制器的变流器内环控制的差分方程；步骤2，利用变流器的静态网络模型和变流器动态特性的差分方程，构建变流器的网络模型；步骤3，将变流器的网络模型与源网荷储系统中测量数据共同组成测量模型；步骤4，采用加权最小二乘法对测量模型求解状态变量。2.根据权利要求1所述的区域电网源网荷储动态特性计算方法，其特征在于，包括：步骤1包括：步骤1.1，利用带增益的积分器建立外环控制模型，利用PI控制器建立内环控制模型；步骤1.2，采用二阶龙格
‑
库塔法对外环控制模型和内环控制模型进行转换，得到外环控制的差分方程和内环控制的差分方程。3.根据权利要求1所述的区域电网源网荷储动态特性计算方法，其特征在于，包括：步骤2中，静态网络模型包括传输线路、变压器模型。4.根据权利要求1所述的区域电网源网荷储动态特性计算方法，其特征在于，包括：步骤3中，变流器内部测量的交流电压电流、直流电压电流，其本身可以作为状态变量，所以测量误差可以用x
‑
z表示，测量模型则为：式中，和分别代表建模不确定性和测量噪声，它们相互独立分布并且满足5.根据权利要求1所述的区域电网源网荷储动态特性计算方法，其特征在于，包括：步骤4中，最小二乘法的目标函数可以表示为：式中，u
i
、v
j
分别为第i个建模误差和第j个测量误差，u和v都假设是高斯分布，即Q
ii
是建模不确定性的协...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓煜，李巍威，熊枫，何舟，邹丹丹，汪磊，肖代波，郭厚霖，梁雅孜，毛文辉，李晨，余文强，杨曙光，张焰明，冯波，李玮，时伯年，孙刚，常富杰，胡实，黄永清，
申请(专利权)人：国家电网有限公司北京四方继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：