一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法，包括如下步骤：首先，建立两区域互联系统混合储能参与AGC调频的控制框架；其次，以系统收益最大为目标函数建立系统经济性运行的优化目标；最后，通过仿真实验及算法求解对比分析验证所提方法的有效性及优越性。该方法既制定混合储能参与AGC调频的控制策略，又采用智能算法对系统运行的经济性进行优化求解，将控制与优化相结合，既能够对系统频率进行有效调整，还能够在调频的基础上合理制定HESS的配置方法，最大程度地提高系统运行的经济性。行的经济性。行的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法


[0001]本专利技术属于电网调频
，具体涉及一种混合储能系统参与AGC的调频优化及控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着风电等可再生能源的大规模发展，其在电网中的渗透率逐渐提高。但由于其出力本身具有较强的随机性，会加剧系统内的有功功率波动，这给系统的频率控制带来了更大的压力。在这样的形势下，作为电网频率控制的重要措施之一，传统的自动发电控制(automatic generation control，AGC)策略已经不足以应对挑战。因此，研究新的优化控制策略以满足电网的调频需求则变得尤为重要。
[0003]由于储能系统(energy storage system，ESS)具有快速、准确调节功率出力的能力，且储能系统的调频效果优于传统燃煤机组，同时具有一定的环境效益。因此，将其作为调频资源参与系统AGC，以辅助传统机组进行频率控制则变得大有益处。而当储能系统参与AGC时，需要有相应的控制策略保证其与传统调频机组相配合，协调响应系统的AGC指令，然而受限于传统AGC电源指令响应时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：两区域互联系统储能参与AGC控制原理；S2：建立系统经济性运行的优化目标函数；S3：确定求解目标函数的优化算法。2.根据权利要求1所述的一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法，其特征在于，步骤S1中，建立两区域互联系统储能参与AGC控制系统，储能系统因指令响应速度快、控制精度高和可双向调节等特点具有十分出色的电网频率调整效果；而相比飞轮储能、超导磁储能和超级电容器等单一储能系统，混合储能系统(HESS)具有更高的适用性评价指标评分和更出色的调频效果；因此，在传统的区域互联电力系统中引入HESS参与AGC调频，可减缓功率波动以及提升系统的动态响应性能，HESS位于互联系统的区域1中，采用PI控制，其区域控制误差(ACE)的计算公式为：式中，B1、B2分别为频率偏差系数；Δf1和Δf2分别为区域1、2的频率波动；ΔP
12
表示两个区域联络线的交换功率；α
12
表示系统容量转换系数；两个区域采用的PI控制传递函数为：式中，K
p
表示比例常数，K
i
表示积分常数；两个区域控制器的输出为(i表示区域)：G
i
(s)＝
‑
K(s)ACE
i
(s)为了还原真实场景下的AGC系统，互联系统中除了HESS外，还存在多种分布式电源设备，包括光伏发电系统、风力发电系统、热电系统以及燃气系统等；统一的传递函数为：式中，K
j
表示不同系统的增益值，T
j
表示不同系统的时间常数。3.根据权利要求1所述的一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法，其特征在于，步骤S1中，进一步地，还需要考虑储能的荷电状态(SOC)限制，避免BESS因过充或过放而影响使用寿命；判断式为：式中，P
o
表示BESS的实际输出，P为经过控制环路的有功输出；而BESS在充放电过程中SOC的变化计算表达式为：式中，k表示充电效率，当P
o
<0时，k取0.85，当P
o
>0时，k取1.18；C表示BESS的总容量；SOC
initial
表示BESS的初始荷电状态。
4.根据权利要求1所述的一种混合储能系统参与AGC调频的优化及控制方法，其特征在于，所述步骤S2，建立系统经济性运行的优化目标函数，为了使得系统经济运行，增加储能接入下频率调整的收入，HESS的总收入C
all
包括本身的支出C
cost
以及调频的收入C
inc
，因此以年收入最大为目标建立优化目标函数：maxC
all
＝C
inc
‑
C
cost
HESS参与调频后收入的具体计算公式为：式中，表示第i天的K
p
值；Y
AGC
表示发电机参与AGC的标准支出；Y
hour
表示发电机可用时间的支付标准；η表示发电机日运行时间的比例；表示第i天发电机日调节深度；日调节深度是“HESS
‑
发电机”系统在1天内响应AGC指令的功率调整之和，表达式如下：式中，P
j
表示第j次AGC发出指令后的功率输出；在没有HESS参与下，调频收入为：式中，分别表示不含HESS的发电机的日K
p
值和日调节深度；频率调整总的收入为：C
inc
＝G
AGC
‑
G
′
AGC
总的支出包括年投资成本、年维护成本以及设备的年更换成本；年投资成本计算公式为：C
cap
＝γ(C1P1+C2E1+C1P2+C2E2)式中，γ表示利率；C1和C2分别表示单位功率和单位能量的成本；P
i
表示第i个储能系统的功率，E
i
表示第i个储能系统的能量；设备的年更换成本计算表达式为：C
c
＝γ
·
n
c
·
(C1P
i
+C2E
i
)式中，n
c
表示在工作时间T内储能设备更换的次数，可以根据ceil(T/T
life
‑
1)计算得出，其中T
life
表示储能寿命时长，ceil(
·
)表示向上取整函数；维修成本计算表达式为：C
mt
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，苗桂喜，孙浩然，元亮，席晟哲，王继勇，孟红杰，刘延东，司诺，王丽晔，孙大江，郑惠瀛，赵悠悠，王琪，苏子乐，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司安阳供电公司，
类型：发明
国别省市：