基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法和系统，属于光储系统优化技术领域。本发明专利技术的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，通过构建惯性下垂控制模型、随动因子变化模型、输出功率计算模型、模糊控制优化模型和光储系统协同调频模型，并基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子，从而利用虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子对虚拟惯性系数和下垂系数的值进行改变，从而能充分发挥储能的调频优势，确保风、光电渗透率电力系统后的频率稳定，有效解决新能源并网系统的频率安全稳定问题。有效解决新能源并网系统的频率安全稳定问题。有效解决新能源并网系统的频率安全稳定问题。

【技术实现步骤摘要】
基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法和系统，属于光储系统优化


技术介绍

[0002]以风、光为代表的新能源大规模并网，在加快能源绿色低碳转型、推进“双碳”目标达成的同时，其随机波动性、不确定性以及通过最大功率点跟踪控制方式经变流器接入电网，与系统频率解耦，给电力系统的频率安全稳定运行带来严重风险。新能源场站具备一定调频能力，逐渐成为高比例新能源并网系统的技术要求和发展趋势。但通过附加调频控制的新能源场站，尤其是光伏场站，受限于自身备用容量，仍存在调频局限性。利用电网闲置、可调控储能装置附加调频的快速功率调节，与光伏场站共同参与调频，成为解决上述问题的有效手段之一。
[0003]目前，光伏调频有研究围绕可变减载运行、虚拟同步机技术、额外配置储能惯性响应等，提升光伏场站调频能力，改善系统频率响应特性。有研究提出通过减载光伏最大发电功率使光伏具备一定调频能力，相比于额外配置储能，具有更好的经济性；有研究提出包含下垂控制、虚拟惯性控制或两者组合的光伏附加调频控制方法，实现光伏参与电网调频；有研究提出光伏逆变器的虚拟同步机技术，模拟传统同步发电机的转子运动方程，使光伏系统具有类似于同步发电机的优良性能；有研究设计提出了与光伏逆变器高压侧共母线并联储能装置，采用虚拟同步机控制技术，使储能承担对系统频率变化的功率响应调节。但这些研究一方面没有考虑光伏有功备用调频在系统频率响应不同调节的自适应，另一方面未考虑利用电网闲置可控的储能，通过附加调频控制去提升光伏场站的频率调节贡献，因此调频效果和经济性仍有待提高。
[0004]进一步，中国专利(公布号:CN115833229 A)提供了一种基于多变量模糊逻辑控制的风储联合系统一次调频方法，包括：建立风储联合系统模型，进行风速区域划分，建立多变量模糊逻辑控制方法，在中风速区，DFIG模拟电网惯性过程采取虚拟惯性控制，并采用超速减载控制提供调频备用，超级电容储能模拟电网一次调频过程采取虚拟下垂控制，在下垂特性的基础上根据频率偏差控制其有功功率输出。上述专利技术提供的基于多变量模糊逻辑控制的风储联合系统一次调频方法，能够实现对风电和储能参与一次调频的功率分配。
[0005]但上述方案以及现有技术的虚拟惯性因子系数和下垂控制系数，常根据频率调节裕度和调频功率备用设计进行取值，因而，虚拟惯性因子系数和下垂控制系数在具体场景中，取值一般保持不变，从而不能充分发挥储能的调频优势，无法确保风、光电渗透率电力系统后的频率稳定，无法有效解决新能源并网系统的频率安全稳定问题。
[0006]本
技术介绍
中公开的信息仅用于理解本专利技术构思的背景，因此它可以包括不构成现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的一在于提供一种通过构建惯性下垂控制模型、随动因子变化模型、输出功率计算模型、模糊控制优化模型和光储系统协同调频模型，得到虚拟惯性系数和下垂系数；再基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子；并根据虚拟惯性控制参与因子、下垂控制参与因子以及虚拟惯性系数和下垂系数，计算得到光伏附加调频控制输出功率指令；根据光伏附加调频控制输出功率指令，得到经光伏有功备用控制和变流器控制响应后的光伏并网有功实时减载变化；根据光伏并网有功实时减载变化以及偏差数据，制定光储协同模糊控制规则表；然后根据光储协同模糊控制规则表，实现光储协同调频控制，方案科学、合理，切实可行的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法。
[0008]针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的二在于提供一种通过设置惯性下垂控制模块、随动因子变化模块、输出功率计算模块、模糊控制优化模块和光储系统协同调频模块，得到虚拟惯性系数和下垂系数；再基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子；并根据虚拟惯性控制参与因子、下垂控制参与因子以及虚拟惯性系数和下垂系数，计算得到光伏附加调频控制输出功率指令；根据光伏附加调频控制输出功率指令，得到经光伏有功备用控制和变流器控制响应后的光伏并网有功实时减载变化；根据光伏并网有功实时减载变化以及偏差数据，制定光储协同模糊控制规则表；然后根据光储协同模糊控制规则表，实现光储协同调频控制，方案科学、合理，切实可行的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制系统。
[0009]针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的三在于提供一种基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子，从而利用虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子对虚拟惯性系数和下垂系数的值进行改变，从而能充分发挥储能的调频优势，确保风、光电渗透率电力系统后的频率稳定，有效解决新能源并网系统的频率安全稳定问题的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法和系统。
[0010]为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
[0011]基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，包括以下步骤：
[0012]第一步，获取系统频率的偏差数据；
[0013]第二步，根据偏差数据，利用预先构建的惯性下垂控制模型，得到虚拟惯性系数和下垂系数；
[0014]第三步，根据虚拟惯性系数和下垂系数，通过预先构建的随动因子变化模型，并基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子；
[0015]第四步，利用预先构建的输出功率计算模型，并根据虚拟惯性控制参与因子、下垂控制参与因子以及虚拟惯性系数和下垂系数，计算得到光伏附加调频控制输出功率指令；
[0016]第五步，根据光伏附加调频控制输出功率指令，得到经光伏有功备用控制和变流器控制响应后的光伏并网有功实时减载变化；
[0017]第六步，根据光伏并网有功实时减载变化以及偏差数据，通过预先构建的模糊控制优化模型，制定光储协同模糊控制规则表；
[0018]第七步，利用预先构建的光储系统协同调频模型，并根据光储协同模糊控制规则表，实现光储协同调频控制。
[0019]本专利技术经过不断探索以及试验，通过构建惯性下垂控制模型、随动因子变化模型、输出功率计算模型、模糊控制优化模型和光储系统协同调频模型，得到虚拟惯性系数和下垂系数；再基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子；并根据虚拟惯性控制参与因子、下垂控制参与因子以及虚拟惯性系数和下垂系数，计算得到光伏附加调频控制输出功率指令；根据光伏附加调频控制输出功率指令，得到经光伏有功备用控制和变流器控制响应后的光伏并网有功实时减载变化；根据光伏并网有功实时减载变化以及偏差数据，制定光储协同模糊控制规则表；然后根据光储协同模糊控制规则表，实现光储协同调频控制，方案科学、合理，切实可行。
[0020]进一步，本专利技术基于虚拟惯性响应对频率扰动的影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，获取系统频率的偏差数据；第二步，根据偏差数据，利用预先构建的惯性下垂控制模型，得到虚拟惯性系数和下垂系数；第三步，根据虚拟惯性系数和下垂系数，通过预先构建的随动因子变化模型，并基于虚拟惯性响应对频率扰动的影响以及频率跌落时间，计算得到虚拟惯性控制参与因子和下垂控制参与因子；第四步，利用预先构建的输出功率计算模型，并根据虚拟惯性控制参与因子、下垂控制参与因子以及虚拟惯性系数和下垂系数，计算得到光伏附加调频控制输出功率指令；第五步，根据光伏附加调频控制输出功率指令，得到经光伏有功备用控制和变流器控制响应后的光伏并网有功实时减载变化；第六步，根据光伏并网有功实时减载变化以及偏差数据，通过预先构建的模糊控制优化模型，制定光储协同模糊控制规则表；第七步，利用预先构建的光储系统协同调频模型，并根据光储协同模糊控制规则表，实现光储协同调频控制。2.如权利要求1所述的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，其特征在于，所述第二步中，虚拟惯性系数和下垂系数的计算公式如下：所述第二步中，虚拟惯性系数和下垂系数的计算公式如下：式中：K
D
为虚拟惯性系数，K
P
为下垂系数，P
mpp
为光伏最大发电功率，max(df/dt)为电网频率变化率允许最大值；
△
f
max
为光伏参与电网频率最大调节深度。3.如权利要求1所述的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，其特征在于，所述第三步中，虚拟惯性控制参与因子的计算公式如下：式中，L
D
(t)为虚拟惯性控制参与因子，L0、L
max
、r分别为决定L
D
(t)函数形态的三个参数，L0、L
max
决定了函数初始值和终值的位置，r衡量函数变化快慢，三个参数均大于零，t为时间。4.如权利要求1所述的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，其特征在于，所述第三步中，下垂控制参与因子的计算公式如下：式中，L
P
(t)为下垂控制参与因子，L0、L
max
、r分别为决定L
D
(t)函数形态的三个参数，L0、L
max
决定了函数初始值和终值的位置，r衡量函数变化快慢，三个参数均大于零，t为时间。5.如权利要求1所述的基于模糊控制优化光储系统协同调频的控制方法，其特征在于，
所述第四步中，光伏附加调频控制输出功率指令的计算公式如下：式中，
△
P
PV
为光伏附加调频控制输出功率指令；K
D
、K
P
分别为虚拟惯性系数和下垂系数；
△
f为系统频率偏差，为系统频率变化率；L
D
(t)、L
P

【专利技术属性】
技术研发人员：张江丰，王天宇，彭晓涛，高云超，尹峰，郑可轲，丁伟聪，舒鹏，华丽云，陈巍文，邵乔乐，张程翔，张新胜，孙坚栋，蒋薇，戴航丹，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：