一种风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术提供一种风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备，属于一次调频领域，方法包括：获取当前采样周期内初始时刻电力系统的频率偏差值；若频率偏差值超过一次调频死区，则根据频率偏差值确定风电场的一次调频功率；根据各风电机组的基本参数，确定对应各风电机组的向上调频容量及向下调频容量；根据各储能设备的基本参数，确定对应各储能设备的向上调频容量及向下调频容量；根据风电场的一次调频功率、各风电机组和各储能设备的向上调频容量及向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组及各储能设备的最终调频容量，以进行一次调频，直至初始时刻大于调频总时长时结束一次调频。本发明专利技术提高了风电场参与电网一次调频时的频率稳定性。频率稳定性。频率稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及一次调频领域，特别是涉及一种基于超速减载与调频容量的风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]风电、光伏等可再生能源装机规模不断增大，风电的渗透率逐年提升，其出力的间歇性、波动性以及不可预测性对电网的安全稳定运行提出了挑战。其中，保持频率稳定是作为电网安全稳定运行的关键因素之一，一方面，有关风电场接入电力系统技术规定的标准对风电场的快速调频技术提出了一定的要求，风电机组开始从“被动适应”转变为“主动支撑”，需要具备一定的快速调频能力；另一方面，储能系统作为构建新型电力系统的关键技术之一，其优良的调频性能可以辅助风电场以提升调频性能，改善可再生能源并网所带来的问题。电网对风电场接入电力系统的一次调频能力具有一定的要求，因此，可以结合风电机组自身的调频容量以及储能的调频容量开展一次调频功率分配方法研究。
[0003]在风电大规模接入电力系统的背景下，针对风电场实现一次调频的技术，主要有：(1)通过超速控制预留有功备用，在超速减载控制的情况下，风电机组不运行在最大功率点(MaximumPowerPointTracking，MPPT)，而是通过减少有功输出、增加转子转速提高旋转动能从而预留备用，其中减载率可通过当前运行出力与在最大功率点时的出力计算得到，但该种方法调节范围有限且会影响风电机组发电量；(2)通过变桨控制预留有功备用，调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角从而预留备用，该种控制策略可以在全风速下实现减载运行，但由于控制结构为机械元件，具有响应速度较慢、频繁变桨易磨损、调节能力有限的缺点；(3)配置储能的方法，利用储能灵活、迅速的功率响应特性辅助风电机组参与调频，但当前储能成本仍然较高，且无法有效利用风电机组本身的调频特性，无法实现风电机组与储能的优化调用。
[0004]仅通过上述一种方法均存在一定的技术或经济方面的问题，也可以将上述方法结合共同参与调频，但目前将预留备用与配置储能结合的方法存在求解过程复杂、求解计算大、预测偏差大、罗列约束条件多等问题，无法根据电网的一次调频需求快速、简便地求得风电机组与储能设备参与调频时的功率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备，可提高风电场参与电网一次调频时的频率稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种风储一次调频功率分配方法，包括：
[0008]针对当前采样周期内的初始时刻，获取所述初始时刻电力系统的频率偏差值；
[0009]判断所述频率偏差值是否超过一次调频死区，若所述频率偏差值未超过一次调频死区，则获取下一采样周期内初始时刻的频率偏差值，若所述频率偏差值超过一次调频死
区，则根据所述频率偏差值、电力系统的额定频率、风电场的额定功率及调差系数，确定风电场的一次调频功率；
[0010]获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数；风电机组的基本参数包括风电机组的初始出力、风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力以及风电机组在最大减载率下的最小运行出力；
[0011]针对任一风电机组，根据所述风电机组的基本参数，确定所述风电机组的向上调频容量及向下调频容量；
[0012]获取所述初始时刻风电场内参与调频的各储能设备的基本参数；储能设备的基本参数包括储能设备的出力、最大充电功率及最大放电功率；
[0013]针对任一储能设备，根据所述储能设备的基本参数，确定所述储能设备的向上调频容量及向下调频容量；
[0014]根据所述风电场的一次调频功率、各风电机组的向上调频容量、各风电机组的向下调频容量、各储能设备的向上调频容量及各储能设备的向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组及各储能设备的最终调频容量，以进行一次调频；
[0015]判断所述初始时刻是否大于调频总时长，若是，则结束一次调频，否则获取下一采样周期内初始时刻电力系统的频率偏差值，进行下一采样周期的一次调频。
[0016]可选地，采用以下公式计算风电场的一次调频功率：
[0017][0018]其中，P
f
为风电场的一次调频功率，
△
f为频率偏差值，R为调差系数，f
N
为电力系统的额定频率，P
w
为风电场的额定功率，||为取绝对值。
[0019]可选地，获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数，具体包括：
[0020]获取各台风电机组的最大减载率、各台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力、所述初始时刻各台风电机组的风速及对应风速下的初始运行减载率；
[0021]针对任一风电机组，根据所述风电机组的初始运行减载率及所述风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，计算所述风电机组的初始出力；
[0022]根据所述风电机组的最大减载率及所述风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，计算所述风电机组在最大减载率下的最小运行出力。
[0023]可选地，采用公式P
wind_i
＝(1
‑
d
o_i
)
×
P
opt_i
计算第i台风电机组的初始出力；其中，P
wind_i
为第i台风电机组的初始出力，d
o_i
为第i台风电机组的初始运行减载率，P
opt_i
为第i台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力；
[0024]采用公式P
min_i
＝(1
‑
d
max_i
)
×
P
opt_i
计算第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力；其中，P
min_i
为第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力，d
max_i
为第i台风电机组的最大减载率。
[0025]可选地，采用公式C
wup_i
＝P
opt_i
‑
P
wind_i
确定第i台风电机组的向上调频容量；采用公式C
wdn_i
＝P
wind_i
‑
P
min_i
确定第i台风电机组的向下调频容量；
[0026]其中，C
wup_i
为第i台风电机组的向上调频容量，C
wdn_i
为第i台风电机组的向下调频容量，P
opt_i
为第i台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，P
wind_i
为第i台风电机组的初始出力，P
min_i
为第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力。
[0027]可选地，采用公式C
sup_j
＝P
smax_j
‑
P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风储一次调频功率分配方法，其特征在于，所述风储一次调频功率分配方法包括：针对当前采样周期内的初始时刻，获取所述初始时刻电力系统的频率偏差值；判断所述频率偏差值是否超过一次调频死区，若所述频率偏差值未超过一次调频死区，则获取下一采样周期内初始时刻的频率偏差值，若所述频率偏差值超过一次调频死区，则根据所述频率偏差值、电力系统的额定频率、风电场的额定功率及调差系数，确定风电场的一次调频功率；获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数；风电机组的基本参数包括风电机组的初始出力、风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力以及风电机组在最大减载率下的最小运行出力；针对任一风电机组，根据所述风电机组的基本参数，确定所述风电机组的向上调频容量及向下调频容量；获取所述初始时刻风电场内参与调频的各储能设备的基本参数；储能设备的基本参数包括储能设备的出力、最大充电功率及最大放电功率；针对任一储能设备，根据所述储能设备的基本参数，确定所述储能设备的向上调频容量及向下调频容量；根据所述风电场的一次调频功率、各风电机组的向上调频容量、各风电机组的向下调频容量、各储能设备的向上调频容量及各储能设备的向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组及各储能设备的最终调频容量，以进行一次调频；判断所述初始时刻是否大于调频总时长，若是，则结束一次调频，否则获取下一采样周期内初始时刻电力系统的频率偏差值，进行下一采样周期的一次调频。2.根据权利要求1所述的风储一次调频功率分配方法，其特征在于，采用以下公式计算风电场的一次调频功率：其中，P
f
为风电场的一次调频功率，
△
f为频率偏差值，R为调差系数，f
N
为电力系统的额定频率，P
w
为风电场的额定功率，||为取绝对值。3.根据权利要求1所述的风储一次调频功率分配方法，其特征在于，获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数，具体包括：获取各台风电机组的最大减载率、各台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力、所述初始时刻各台风电机组的风速及对应风速下的初始运行减载率；针对任一风电机组，根据所述风电机组的初始运行减载率及所述风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，计算所述风电机组的初始出力；根据所述风电机组的最大减载率及所述风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，计算所述风电机组在最大减载率下的最小运行出力。4.根据权利要求3所述的风储一次调频功率分配方法，其特征在于，采用公式P
wind_i
＝(1
‑
d
o_i
)
×
P
opt_i
计算第i台风电机组的初始出力；其中，P
wind_i
为第i台风电机组的初始出力，d
o_i
为第i台风电机组的初始运行减载率，P
opt_i
为第i台风电机组运行在最大功率点时的最
大运行出力；采用公式P
min_i
＝(1
‑
d
max_i
)
×
P
opt_i
计算第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力；其中，P
min_i
为第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力，d
max_i
为第i台风电机组的最大减载率。5.根据权利要求1所述的风储一次调频功率分配方法，其特征在于，采用公式C
wup_i
＝P
opt_i
‑
P
wind_i
确定第i台风电机组的向上调频容量；采用公式C
wdn_i
＝P
wind_i
‑
P
min_i
确定第i台风电机组的向下调频容量；其中，C
wup_i
为第i台风电机组的向上调频容量，C
wdn_i
为第i台风电机组的向下调频容量，P
opt_i
为第i台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，P
wind_i
为第i台风电机组的初始出力，P
min_i
为第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力。6.根据权利要求1所述的风储一次调频功率分配方法，其特征在于，采用公式C
sup_j
＝P
smax_...

【专利技术属性】
技术研发人员：李渝，孙谊媊，宋明曙，苏常胜，左成磊，朱清，杨超，金宇鹏，吴茂乾，张斯文，郑华，谢莉，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：