基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法及装置，该方法包括：根据多个机组在T个时刻内的状态变量和多个机组在T

【技术实现步骤摘要】
基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法及装置


[0001]本申请涉及电力系统频率控制
，特别涉及一种基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法及装置。

技术介绍

[0002]在可再生能源装机持续增长的背景下，探索近零碳排放发展模式是实现“双碳”目标的重要措施，其中零碳园区示范工程成为我国深化低碳试点、控制温室气体排放的重要创新实践。在零碳园区中，光伏、储能和天然气发电等分布式发电资源构成园区内具备调控灵活性的电源集群，如果得到有效的协调控制，将会对园区内微网和与主网的并网点提供频率支撑，维持本地系统的稳定运行。目前国内的并网电源国标已经要求，燃气机组和新能源机组提供一次调频能力，并且对一次调频调差率和动态性能指标提出具体要求。
[0003]然而现有的零碳园区频率控制策略并未考虑光伏、储能、气电多能异质资源的协调优化问题，导致园区的分布式资源在参与频率控制过程的安全性和最优性难以得到保证。比如储能系统的寿命可能由于参与高频功率调节而导致较大折损，光伏的直流母线电压由于参与过度功率调节导致崩溃等。因此，需要研究一种考虑光/储/气多能协调的零碳园区基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法，为园区的频率稳定提供可靠的主动支撑能力。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法及装置，通过构建机组控制函数，并根据该机组控制函数确定对应的有功功率指令，据此对多个机组进行有功功率控制，从而达到对多个机组的频率控制，以实现多个机组的频率稳定。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法，该方法包括：
[0006]获取多个机组在T个时刻的状态变量以及多个机组在T
‑
1个时刻的有功功率指令，T个时刻包括T
‑
1个时刻及当前时刻；
[0007]根据多个机组在T个时刻内的状态变量和多个机组在T
‑
1个时刻内的有功功率指令分别确定T个高维状态向量和T
‑
1个高维输入向量，T个高维状态向量中每个高维状态向量包括多个机组在同一时刻的状态变量，T
‑
1个高维输入向量中每个高维输入向量包括多个机组在同一时刻的有功功率指令；
[0008]获取关于T个高维状态向量和T
‑
1个高维输入向量的约束条件；
[0009]根据T个高维状态向量和T
‑
1个高维输入向量构建机组控制函数；
[0010]根据约束条件确定第一高维状态向量和第一高维输入向量，使得机组控制函数中函数取值最小，第一高维状态向量包括多个机组在T+1时刻的状态变量，第一高维输入向量包括多个机组在T时刻的有功功率指令；
[0011]根据第一高维输入向量确定多个机组的第一有功功率指令。
[0012]可以看出，本申请实施例中，根据多个机组在T个时刻内的状态变量和多个机组在T
‑
1个时刻内的有功功率指令分别确定T个高维状态向量和T
‑
1个高维输入向量，并根据T个高维状态向量和T
‑
1个高维输入向量构建机组控制函数，在根据高维状态向量和高维输入向量的约束条件确定第一高维状态向量和第一高维输入向量，使得机组控制函数中函数取值最小，最后根据第一高维输入向量确定多个机组的第一有功功率指令。采用前述方法，可以保证零碳园区中多个机组的频率稳定。
[0013]在一个可行的实施例中，约束条件包括关于k时刻的高维状态向量和k时刻的高维输入向量的约束条件，以及关于T+1时刻的高维状态向量的约束条件，k的取值范围为零与T之间。
[0014]在本申请实施例中，根据高维状态向量和高维输入向量的耦合边界约束条件以及高维状态向量的末端边界约束条件，可以清楚的确定高维状态向量和高维输入向量的限值，便于后续对机组控制函数的最小值计算。
[0015]在一个可行的实施例中，k时刻的高维状态向量包括多个机组在k时刻的状态变量，其中，多个机组中目标机组在k+1时刻的状态变量由目标机组在k时刻的设备额定功率、状态变量和有功功率指令确定。
[0016]在本申请实施例中，根据多个机组中目标机组在k时刻的设备额定功率、状态变量和有功功率指令确定目标机组在k+1时刻的状态变量，使得根据控制k时刻的目标机组的有功功率指令来确定k+1时刻的目标机组的状态变量，以达到对目标机组的运行控制。
[0017]在一个可行的实施例中，k+1时刻的高维状态向量由k时刻的高维状态向量与转移矩阵的乘积，以及k时刻的高维输入向量与输入矩阵的乘积之间的和确定。
[0018]在本申请实施例中，根据多个机组在k时刻的高维状态向量和k时刻的高维输入向量确定多个机组在k+1时刻的高维状态向量。使得根据控制k时刻的多个机组的统一的有功功率指令来确定k+1时刻的多个机组的统一的状态变量，以达到对多个机组的运行控制。
[0019]在一个可行的实施例中，该方法还包括：获取多个机组的历史状态变量和历史有功功率指令；根据多个机组的历史状态变量确定第一区间状态变量集合和第二区间状态变量集合，第二区间的初始时刻为第一区间的初始时刻的下一时刻；根据多个机组的历史有功功率指令确定第一区间输入集合；根据第一区间状态变量集合、第二区间状态变量集合、第一区间输入集合、转移矩阵和输入矩阵构建目标函数；根据最小二乘法确定转移矩阵和输入矩阵，使得目标函数的函数取值最小。
[0020]在本申请实施例中，为了保证目标函数对应的控制模型随着多个机组的状态变量的时变及时得到更新，通过数据驱动的方式进行在线动态建模，以得到对应的控制模型。根据历史状态变量和历史有功功率指令确定的上述集合包含了多个机组当前运行工作点的动态特性，据此构建控制模型又避免了多个机组运行的非线性特征，且有利于提高模型的精确性。
[0021]在一个可行的实施例中，机组控制函数对应的控制目标由机组控制函数中的参数矩阵和参数向量确定。
[0022]在一个可行的实施例中，该方法还包括：根据约束条件确定多个机组的第二有功功率指令，使得优化目标函数中函数取值最小，优化目标函数包括第一部分和第二部分，第一部分为根据多个机组在T个时刻内对应的有功功率指令和多个机组在T个时刻内的调频
量确定的多个机组对应的调频精度，第二部分为根据多个机组在T+1个时刻内相邻时刻分别对应的状态变量之间的差值确定的多个机组对应的状态偏差；确定第一有功功率指令和第二有功功率指令中有功功率值低的有功功率指令为多个机组在当前时刻的有功功率指令。
[0023]在本申请实施例中，优化目标函数一是为了跟踪园区调频指令，二是为了稳定园区内部运行状态。且本实施例通过比较第一有功功率指令和第二有功功率指令中分别对应的有功功率之间的大小关系，从而确定有功功率值低的有功功率指令作为多个机组在当前时刻的有功功率指令。以保证同时满足上述优化目标函数和机组控制函数分别对应的优化目标。
[0024]第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光储气多能协调的零碳园区频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取多个机组在T个时刻的状态变量以及所述多个机组在T
‑
1个时刻的有功功率指令，所述T个时刻包括所述T
‑
1个时刻及当前时刻；根据所述多个机组在T个时刻内的状态变量和所述多个机组在T
‑
1个时刻内的有功功率指令分别确定T个高维状态向量和T
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1个高维输入向量，所述T个高维状态向量中每个高维状态向量包括所述多个机组在同一时刻的状态变量，所述T
‑
1个高维输入向量中每个高维输入向量包括所述多个机组在同一时刻的有功功率指令；获取关于所述T个高维状态向量和所述T
‑
1个高维输入向量的约束条件；根据所述T个高维状态向量和所述T
‑
1个高维输入向量构建机组控制函数；根据所述约束条件确定第一高维状态向量和第一高维输入向量，使得所述机组控制函数中函数取值最小，所述第一高维状态向量包括所述多个机组在T+1时刻的状态变量，所述第一高维输入向量包括所述多个机组在T时刻的有功功率指令；根据所述第一高维输入向量确定所述多个机组的第一有功功率指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括关于k时刻的高维状态向量和k时刻的高维输入向量的约束条件，以及关于T+1时刻的高维状态向量的约束条件，k的取值范围为零与T之间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述k时刻的高维状态向量包括所述多个机组在k时刻的状态变量，其中，所述多个机组中目标机组在k+1时刻的状态变量由所述目标机组在k时刻的设备额定功率、状态变量和有功功率指令确定。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，k+1时刻的高维状态向量由k时刻的高维状态向量与转移矩阵的乘积，以及k时刻的高维输入向量与输入矩阵的乘积之间的和确定。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述多个机组的历史状态变量和历史有功功率指令；根据所述多个机组的历史状态变量确定第一区间状态变量集合和第二区间状态变量集合，所述第二区间的初始时刻为所述第一区间的初始时刻的下一时刻；根据所述多个机组的历史有功功率指令确定第一区间输入集合；根据所述第一区间状态变量集合、所述第二区间状态变量集合、所述第一区间输入集合、所述转移矩阵和所述输入矩阵构建目标函数；根据最小二乘法确定所述转移矩阵和所述输入矩阵，使得所述目标函数的函数取值最小。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述约束条件确定所述多个机组的第二有功功率指令，使得优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彬，吴文传，周开成，王彬，郭子榛，杜天文，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：