一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法，包括：通过机理分析建立风电机组调频详细模型，并获取不同工况下风电机组调频数据；建立不同调频工况下的有限差分回归向量，并利用不同工况下风电机组调频数据对各个有限差分回归向量进行参数辨识；对不同工况的有限差分回归向量进行高维聚类划分工况域；根据表征储能充放电特性的有限差分回归向量建立风储联合系统参与电网一次调频的函数模型；以发生频率波动时在预测时域内风电和储能装置的单位时间调频成本为目标建立优化模型，根据优化求解器对预测模型进行求解。本发明专利技术能够能够在考虑到调频的经济成本问题的前提下，提高系统稳定性。提高系统稳定性。提高系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法


[0001]本专利技术涉及风电机组控制
，特别是涉及一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法。

技术介绍

[0002]现阶段，新型电力系统的主要特征是实现新能源高比例接入，信息技术与能量供给深度融合。但是，新能源接入在实现低碳的同时，为电网的安全与经济运行带来了严峻挑战。发电侧并网主体应具备参与电力系统调频、调峰和备用能力。风力发电在能源中占比日益增大，其调频策略和控制方法也受到越来越多的关注。
[0003]随着风电渗透率不断提高，电力系统和风电场之间的相互作用机制越来越复杂，风电的大规模投入使系统的调频能力降低，对电网的频率稳定性造成较大影响。在参与调频的风电场中，电网调度系统及风电场级调频控制器根据下垂控制等方法计算风电场参与调频所需的有功功率增量，场级控制系统根据风电机组运行状态完成有功功率分配。但是风电场内机组数量多，风机运行状态无法保证一致，容易造成风电机组或出力不足，或虚掷了出力能力，最终风电场无法完成电网下达的有功出力任务，甚至导致风电场出力不稳定影响电网有功调度。为此，风电场如何进行调频功率的有效分配是一个重点关注的问题。
[0004]除了风电场直接参与电网调频以外，储能技术的快速发展也为调频提供了新的解决办法，将储能和风电相结合共同参与电网一次调频能够提高系统稳定性，但是目前储能成本较高，进行风储联合调频时还需要考虑到调频的经济成本问题。
[0005]为此，提出一种储能参与的风电场一次调频特性建模与控制方法。
专利技术内容
[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种，。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法，包括：
[0009]获取风电机组调频控制策略；
[0010]基于所述风电机组调频控制策略，通过机理分析建立风电机组调频详细模型，并通过改变输入风速和负荷生成不同的调频工况，以获取不同工况下风电机组调频数据；
[0011]根据风电机组实际出力影响参数，建立不同调频工况下的有限差分回归向量，并利用不同工况下风电机组调频数据对各个有限差分回归向量进行参数辨识，得到调频暂态特性和稳态特性的线性模型；
[0012]对不同工况的有限差分回归向量进行高维聚类划分工况域，将在同一工况域的风电机组归为一类，以实现对相似调频特性的风电机组的划分；
[0013]根据表征储能充放电特性的有限差分回归向量建立风储联合系统参与电网一次调频的函数模型，并按照所述函数模型预测控制标准方程离散化；
[0014]以发生频率波动时在预测时域内风电和储能装置的单位时间调频成本为目标建
立优化模型，并根据优化模型和预设约束条件构建预测模型；
[0015]根据优化求解器对所述预测模型进行求解，得到各风电机群参与调频的有功出力参考值和储能装置功率变化量参考值。
[0016]优选地，所述风电机组调频控制策略包括：转子动能控制和功率备用控制；所述转子动能控制包括虚拟惯性控制、下垂控制以及所述虚拟惯性控制和所述下垂控制结合的综合惯性控制，功率备用控制包含变桨控制和超速控制，所述功率备用控制用于风电机组减载运行模式。
[0017]优选地，所述风电机组调频详细模型的构建方法包括：
[0018]建立风电机组的风轮机、传动系统和电气系统以及转子动能控制参与调频的数学模型；
[0019]根据所述数学模型在仿真平台上进行搭建，得到所述风电机组调频详细模型。
[0020]优选地，所述有限差分回归向量包括电力系统频率变化量、输入风速、有功功率、桨距角和转子转速。
[0021]优选地，所述预设约束条件包括：储能装置功率变化量约束、储能装置荷电状态约束和一次调频功率平衡条件约束。
[0022]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0023]本专利技术提供了一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法，包括：获取风电机组调频控制策略；基于所述风电机组调频控制策略，通过机理分析建立风电机组调频详细模型，并通过改变输入风速和负荷生成不同的调频工况，以获取不同工况下风电机组调频数据；根据风电机组实际出力影响参数，建立不同调频工况下的有限差分回归向量，并利用不同工况下风电机组调频数据对各个有限差分回归向量进行参数辨识，得到调频暂态特性和稳态特性的线性模型；对不同工况的有限差分回归向量进行高维聚类划分工况域，将在同一工况域的风电机组归为一类，以实现对相似调频特性的风电机组的划分；根据表征储能充放电特性的有限差分回归向量建立风储联合系统参与电网一次调频的函数模型，并按照所述函数模型预测控制标准方程离散化；以发生频率波动时在预测时域内风电和储能装置的单位时间调频成本为目标建立优化模型，并根据优化模型和预设约束条件构建预测模型；根据优化求解器对所述预测模型进行求解，得到各风电机群参与调频的有功出力参考值和储能装置功率变化量参考值。本专利技术能够能够在考虑到调频的经济成本问题的前提下，提高系统稳定性。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例提供的方法流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的储能参与风电场一次调频函数模型示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例提供的转子惯性控制示意图；
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0030]图1为本专利技术实施例提供的方法流程图，如图1所示，本专利技术提供了一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法，包括：
[0031]步骤100：获取风电机组调频控制策略；
[0032]步骤200：基于所述风电机组调频控制策略，通过机理分析建立风电机组调频详细模型，并通过改变输入风速和负荷生成不同的调频工况，以获取不同工况下风电机组调频数据；
[0033]步骤300：根据风电机组实际出力影响参数，建立不同调频工况下的有限差分回归向量，并利用不同工况下风电机组调频数据对各个有限差分回归向量进行参数辨识，得到调频暂态特性和稳态特性的线性模型；
[0034]步骤400：对不同工况的有限差分回归向量进行高维聚类划分工况域，将在同一工况域的风电机组归为一类，以实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风储联合系统一次调频特性建模与控制方法，其特征在于，包括：获取风电机组调频控制策略；基于所述风电机组调频控制策略，通过机理分析建立风电机组调频详细模型，并通过改变输入风速和负荷生成不同的调频工况，以获取不同工况下风电机组调频数据；根据风电机组实际出力影响参数，建立不同调频工况下的有限差分回归向量，并利用不同工况下风电机组调频数据对各个有限差分回归向量进行参数辨识，得到调频暂态特性和稳态特性的线性模型；对不同工况的有限差分回归向量进行高维聚类划分工况域，将在同一工况域的风电机组归为一类，以实现对相似调频特性的风电机组的划分；根据表征储能充放电特性的有限差分回归向量建立风储联合系统参与电网一次调频的函数模型，并按照所述函数模型预测控制标准方程离散化；以发生频率波动时在预测时域内风电和储能装置的单位时间调频成本为目标建立优化模型，并根据优化模型和预设约束条件构建预测模型；根据优化求解器对所述预测模型进行求解，得到各风电机群参与调频的有功出力参考值和储能装置功率变化量参考值。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡阳，姚欣然，房方，刘吉臻，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：