一种电网频率调控的方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电网频率调控的方法、装置及存储介质，方法包括：根据电源成本系数、调频里程成本和频率偏差的优化权重系数，计算二次调频的优化目标函数；根据负荷和电源调频备用数据、电源模型信息以及负荷数据，构建电网系统的频率响应模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型；以二次调频的优化目标函数最小且以系统预测状态模型为约束条件，建立系统频率优化控制模型；通过分布式优化求解算法对系统频率优化控制模型进行求解，使得优化目标函数达到预设要求，获得最优的决策变量作为频率调控结果，提高电网频率控制的精度，减少新能源和负荷预测误差和随机扰动对系统频率调节性能的影响。和随机扰动对系统频率调节性能的影响。和随机扰动对系统频率调节性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种电网频率调控的方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种电网频率调控的方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，新能源规模和在电网中占比不断增大，新能源直接并网会给电力系统的安全运行带来巨大不确定性；另外，基于电力电子设备控制的光伏、储能设备、电动汽车等灵活性资源可以快速响应电网的调控指令，提供频率调节和虚拟惯量等辅助服务。
[0003]针对规模化多类型分布式资源的运行与成本特点，现有技术的电力系统的频率控制算法多以集中式方法求解，对系统的通信网络以及集中式控制器的计算能力有较高的要求，通常不适用于含海量分布式资源电力系统的实时控制。而现有的分布式优化算法中，仅需要相邻电源之间的信息交换，但每个优化的子问题单元仍然需要提供优化的原始变量、对偶变量以及其他辅助变量用于算法计算，有较大的计算负担和复杂的通信拓扑，计算性能低。另外，现有的分布式优化算法中，计算误差和随机扰动对系统频率调节性能的影响大，具有较大的系统不确定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种电网频率调控的方法、装置及存储介质，以实现提高电网频率控制的精度，减少新能源和负荷预测误差和随机扰动对系统频率调节性能的影响。
[0005]为了实现提高电网频率控制的精度，本专利技术实施例提供了一种电网频率调控的方法，包括：获取电网系统的负荷和电源调频备用数据、电源模型信息、负荷数据和电源成本系数；
[0006]根据所述电源成本系数和分布式资源集群的参考输出有功功率，计算所述分布式资源集群的有功调节量的第一成本函数；根据所述第一成本函数、调频里程成本和频率偏差的优化权重系数，计算当前周期到未来预设周期的第二成本函数之和作为二次调频的优化目标函数；
[0007]根据所述负荷和电源调频备用数据、所述电源模型信息以及所述负荷数据，构建电网系统的频率响应模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型；
[0008]以二次调频的优化目标函数最小且以系统预测状态模型、同步机的输出约束、可再生能源机组的输出约束和储能系统的输出约束为约束条件，建立系统频率优化控制模型；
[0009]通过分布式优化求解算法对所述系统频率优化控制模型进行求解，使得所述优化目标函数达到预设要求，获得最优的决策变量作为频率调控结果。
[0010]作为优选方案，本专利技术所提的电网频率调控的方法通过计算当前周期到未来预设周期的第二成本函数之和作为二次调频的优化目标函数，并以二次调频的优化目标函数最
小进行频率优化控制，减少了二次调频阶段的系统运行成本；并通过状态变量、控制变量和扰动变量构建的系统预测状态模型，减少了新能源预测数据中的误差，保证频率控制的鲁棒性，提高电网频率控制的精度，减少预测误差和随机扰动对系统频率调节性能的影响。另外，本专利技术通过分布式优化求解算法对所述系统频率优化控制模型进行求解，减少了实时频率控制的计算复杂度和通讯负担。
[0011]作为优选方案，根据所述负荷和电源调频备用数据、所述电源模型信息以及所述负荷数据，构建电网系统的频率响应模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型，具体为：
[0012]根据负荷和电源调频备用数据以及电源模型信息，生成电网系统中各类电源的输出上下限；根据所述输出上下限，计算各类所述电源的有功输出值，并将所有所述电源的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型；
[0013]根据所述负荷数据和所述二次调频模型，构建电网系统的频率响应模型；
[0014]根据所述频率响应模型和所述二次调频模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型。
[0015]作为优选方案，本专利技术通过各类可控电源的实时的二次调频进一步消除电力系统的频率偏差，提高电网频率控制的精度，通过状态变量、控制变量和扰动变量构建的系统预测状态模型，减少了新能源预测数据中的误差，保证频率控制的鲁棒性，提高电网频率控制的精度，减少预测误差和随机扰动对系统频率调节性能的影响。
[0016]作为优选方案，根据负荷和电源调频备用数据以及电源模型信息，生成电网系统中各类电源的输出上下限，根据所述输出上下限，计算各类所述电源的有功输出值，并将所有所述电源的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型，具体为：
[0017]根据负荷和电源调频备用数据以及电源模型信息，分别生成电网系统中同步机、新能源机组以及储能设备的调控指令的上下限；
[0018]根据各类电源的动态调节时间常数、调控指令和调控指令的上下限，分别生成电网系统中同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值；
[0019]其中，所述储能设备的调控指令的上下限根据所述储能设备的充电和放电效率和储能设备的可控调节量的下限和上限计算而来；
[0020]将电网系统中同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型。
[0021]作为优选方案，本专利技术通过同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型，通过同步机、新能源机组以及储能设备的实时的二次调频进一步消除电力系统的频率偏差，提高电网频率控制的精度。
[0022]作为优选方案，根据所述负荷数据和所述二次调频模型，构建电网系统的频率响应模型，具体为：
[0023]根据同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值、负荷数据和电网系统的摆动方程，构建电网系统的频率响应模型：
[0024][0025]其中，G为同步机的集合，ΔP
iSG
是同步机i的有功输出值，R为新能源机组的集合，是新能源机组j的有功输出值，E为储能设备的集合，是储能设备j的有功输出值，M是系统整体惯量，D是系统整体阻尼系数，P
L
为系统的负荷数据，Δf为电网系统的频率偏差，ΔP
d
是系统有功变化干扰量。
[0026]作为优选方案，本专利技术构建的电网系统的频率响应模型，综合考虑了同步机、新能源机组以及储能设备不同类型的电源的有功输出值与电网系统的频率偏差的关系，通过同步机、新能源机组以及储能设备的实时的二次调频进一步消除电力系统的频率偏差，提高电网频率控制的精度。
[0027]作为优选方案，根据所述频率响应模型和所述二次调频模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型，具体为：
[0028]根据电网系统的频率偏差、同步机i的有功输出、新能源机组j的有功输出和储能设备j的有功输出值，构建状态变量；根据同步机、新能源机组以及储能设备的调控指令，构建控制变量；根据系统有功变化干扰量，构建扰动变量；
[0029]根据所述状态变量、所述控制变量和所述扰动变量，构建系统的离散状态空间模型：x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+D
d
d(k)；
[0030]其中，x(k)、u(k)和d(k)分别为系统的状态变量、控制变量和扰动变量；A、B和D...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网频率调控的方法，其特征在于，包括：获取电网系统的负荷和电源调频备用数据、电源模型信息、负荷数据和电源成本系数；根据所述电源成本系数和分布式资源集群的参考输出有功功率，计算所述分布式资源集群的有功调节量的第一成本函数；根据所述第一成本函数、调频里程成本和频率偏差的优化权重系数，计算当前周期到未来预设周期的第二成本函数之和作为二次调频的优化目标函数；根据所述负荷和电源调频备用数据、所述电源模型信息以及所述负荷数据，构建电网系统的频率响应模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型；以二次调频的优化目标函数最小且以系统预测状态模型、同步机的输出约束、可再生能源机组的输出约束和储能系统的输出约束为约束条件，建立系统频率优化控制模型；通过分布式优化求解算法对所述系统频率优化控制模型进行求解，使得所述优化目标函数达到预设要求，获得最优的决策变量作为频率调控结果。2.如权利要求1所述的一种电网频率调控的方法，其特征在于，所述根据所述负荷和电源调频备用数据、所述电源模型信息以及所述负荷数据，构建电网系统的频率响应模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型，具体为：根据负荷和电源调频备用数据以及电源模型信息，生成电网系统中各类电源的输出上下限；根据所述输出上下限，计算各类所述电源的有功输出值，并将所有所述电源的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型；根据所述负荷数据和所述二次调频模型，构建电网系统的频率响应模型；根据所述频率响应模型和所述二次调频模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型。3.如权利要求2所述的一种电网频率调控的方法，其特征在于，所述根据负荷和电源调频备用数据以及电源模型信息，生成电网系统中各类电源的输出上下限，根据所述输出上下限，计算各类所述电源的有功输出值，并将所有所述电源的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型，具体为：根据负荷和电源调频备用数据以及电源模型信息，分别生成电网系统中同步机、新能源机组以及储能设备的调控指令的上下限；根据各类电源的动态调节时间常数、调控指令和调控指令的上下限，分别生成电网系统中同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值；其中，所述储能设备的调控指令的上下限根据所述储能设备的充电和放电效率和储能设备的可控调节量的下限和上限计算而来；将电网系统中同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值作为分布式资源集群的二次调频模型。4.如权利要求3所述的一种电网频率调控的方法，其特征在于，所述根据所述负荷数据和所述二次调频模型，构建电网系统的频率响应模型，具体为：根据同步机、新能源机组以及储能设备的有功输出值、负荷数据和电网系统的摆动方程，构建电网系统的频率响应模型：
其中，G为同步机的集合，ΔP
iSG
是同步机i的有功输出值，R为新能源机组的集合，ΔP
jRES
是新能源机组j的有功输出值，E为储能设备的集合，ΔP
jES
是储能设备j的有功输出值，M是系统整体惯量，D是系统整体阻尼系数，P
L
为系统的负荷数据，Δf为电网系统的频率偏差，ΔP
d
是系统有功变化干扰量。5.如权利要求4所述的一种电网频率调控的方法，其特征在于，所述根据所述频率响应模型和所述二次调频模型，生成状态变量、控制变量和扰动变量，并构建系统预测状态模型，具体为：根据电网系统的频率偏差、同步机i的有功输出、新能源机组j的有功输出和储能设备j的有功输出值，构建状态变量；根据同步机、新能源机组以及储能设备的调控指令，构建控制变量；根据系统有功变化干扰量，构建扰动变量；根据所述状态变量、所述控制变量和所述扰动变量，构建系统的离散状态空间模型：x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+D
d
d(k)；其中，x(k)、u(k)和d(k)分别为系统的状态变量、控制变量和扰动变量；A、B和D
d
分别为系统的状态矩阵，输入矩阵和扰动矩阵；将所述扰动矩阵扩展为N个时刻的预测模型作为系统预测状态模型：X＝S
x
x(0)+S
u
U+S
d
D
d
；其中，X为状态变量矩阵，x(0)为状态变量矩阵的第一个元素；U为控制指令矩阵，D
d
为扰动变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢建刚，李郅浩，赵瑞锋，许银亮，余志文，蔺晨晖，戴月，
申请(专利权)人：清华大学广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：