基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法及系统技术方案

基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法及系统，根据联络点处的频率变化率幅值与方向

【技术实现步骤摘要】
基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法及系统


[0001]本专利技术属于微电网
，尤其涉及一种基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着国家构建新能源为主体的新型电力系统，以及集中式
/
分散式储能
、
新型可控负荷的广泛接入，导致高比例新能源
、
高比例电力电子设备的“双高”特征日益明显
。
新能源将持续大规模接入，传统火电常规电源被大规模替代，导致电网传统的转动惯量持续降低，电网传统一次调频能力逐渐减弱，电网频率稳定风险问题逐渐凸显
。
[0003]现有技术中，微电网运行控制没有考虑电源储能及柔性负荷对电网的主动支撑能力，往往单一考虑潮流控制或者频率控制，并且无法区分何种情况下实现快速调频控制，何种情况下实现常规调频控制；也未考虑微电网与主网并网点的有功功率潮流方向和频率变化方向一致性的，导致无法对电网频率扰动程度进行快速
、
准确
、
有效地判断，有功功率调节的执行响应往往存在一定的滞后，对于某些特殊情况下，调节效果不理想，甚至造成电网频率的过调节和欠调节，最终导致使故障扩大；现有控制技术仍然延续了常规调频技术，未充分发挥微电网的孤网运行潜力，尤其是在电网频率扰动超过调节能力并且自身具备孤网运行潜力的工况下，如何进行判断以及采取何种控制策略，自动执行源网荷储网络与主网的解列运行，也是现有技术中未涉及的
。

技术实现思路

>[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法及系统，解决微电网内源网荷储等有功功率调节资源参与对电网调频的问题，通过源
、
网
、
荷
、
储协同控制，实现对电网频率安全的支撑，并提高微电网自身稳定运行的能力
。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案
。
[0006]本专利技术提出了一种基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，源网荷储微电网包括电源系统区域
、
储能系统区域负荷区域，其中，负荷区域包括柔性负荷区域和常规负荷区域，所述方法包括：
[0007]步骤1，根据源网荷储微电网内电源系统区域可调容量
、
储能系统区域可调容量以及柔性负荷区域可调容量的和，确定源网荷储系统的有功功率调节范围；
[0008]步骤2，获取源网荷储微电网接入联络电网的联络点处的频率变化率的幅值与方向
、
频率偏差的幅值与方向
、
有功功率潮流的方向；
[0009]步骤3，根据步骤2获取的数据执行调频控制的判断，包括：判断是否启动调频
、
判断有功功率目标需求量是否在有功功率调节范围之内和调频控制类型的判断；
[0010]若频率偏差的幅值超过调频启动第一限值或频率变化率超过调频启动第二限值时，则启动调频；反之，则不启动调频并返回步骤2；
[0011]启动调频后，若频率偏差的幅值未超过调频上限值时，根据频率偏差的幅值对应的有功功率需求量和频率变化率的幅值对应的有功功率需求量中的较大值作为有功功率目标需求量，若有功功率目标需求量在有功功率调节范围之内，则进行调频控制类型判断；
[0012]若频率偏差
、
频率变化率以及有功功率潮流的方向均一致时，则启动紧急调频控制；若频率偏差
、
频率变化率以及有功功率潮流的方向不一致时，则启动常规调频控制；
[0013]步骤4，启动紧急调频控制时，根据有功功率目标需求量，按照功率分配策略，确定电源系统区域的紧急功率调节指令
、
储能系统区域的紧急功率调节指令以及柔性负荷区域的紧急功率调节指令；
[0014]启动常规调频控制时，根据有功功率目标需求量，采取时序策略与功率分配策略结合，由储能系统区域先参与功率调节并且先确定储能系统区域的常规功率调节指令，由电源系统区域后参与功率调节并且根据储能系统区域的常规功率调节指令确定电源系统区域的常规功率调节指令，柔性负荷区域不参与功率调节
。
[0015]优选地，步骤1包括：获取源网荷储微电网的实际发电量
、
预测发电量确定电源系统区域可调容量
dP1，获取源网荷储微电网的实际用电量
、
预测用电量确定柔性负荷区域可调容量
dP3，获取储能单元的充放电模式以及荷电状态确定储能系统区域可调容量
dP2；源网荷储系统的有功功率调节范围为
dP1+dP2+dP3。
[0016]优选地，步骤2中，频率偏差大于零时频率偏差的方向为正，反之为负；频率变化率大于零时频率变化率的方向为正，反之为负；联络点的微电网有功功率潮流指向联络电网时有功功率潮流的方向为正，反之为负
。
[0017]优选地，调频启动第一限值的取值范围为大于等于
0.05Hz
且小于等于
0.5Hz
，调频启动第二限值的取值范围为大于等于
0.05Hz/s
且小于等于
0.125Hz/s
，
[0018]调频上限值的取值范围为大于等于
50.05Hz
且小于等于
50.5Hz。
[0019]优选地，启动调频后，若频率偏差的幅值超过调频上限值时，则将源网荷储微电网与联络电网解列运行，源网荷储微电网切换为孤网运行控制
。
[0020]优选地，若有功功率目标需求量不在有功功率调节范围之内，则将源网荷储微电网与联络电网的解列运行，源网荷储微电网切换为孤网运行控制
。
[0021]优选地，频率偏差的幅值对应的有功功率需求量为
Δ
P
f1
＝
k1·
df
，频率变化率的幅值对应的有功功率需求量为
Δ
P
f2
＝
k2·
df/dt
；其中，
k1和
k2分别为所接入联络电网相关的第一调频系数和第二调频系数，
df
为频率偏差的幅值，
df/dt
为频率变化率的幅值；
[0022]第一调频系数和第二调频系数根据电网中负荷单位调节功率
、
发电机单位调节功率以及备用调节功率决定，
k1和
k2的取值范围均为大于等于5且小于等于
50。
[0023]优选地，启动紧急调频控制时，功率分配策略如下：
[0024]dP
′1≤dP1[0025]dP
′2≤dP2[0026]dP
′3≤dP3[0027]Δ
Pf
＝
dP
′1+dP
′2+dP
′3[0028]式中，
dP'1为电源系统区域的紧急功率调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，源网荷储微电网包括电源系统区域
、
储能系统区域以及负荷区域，其中，负荷区域包括柔性负荷区域和常规负荷区域，其特征在于，所述方法包括：步骤1，根据源网荷储微电网内电源系统区域可调容量
、
储能系统区域可调容量以及柔性负荷区域可调容量的和，确定源网荷储系统的有功功率调节范围；步骤2，获取源网荷储微电网接入联络电网的联络点处的频率变化率的幅值与方向
、
频率偏差的幅值与方向
、
有功功率潮流的方向；步骤3，根据步骤2获取的数据执行调频控制的判断，包括：判断是否启动调频
、
判断有功功率目标需求量是否在有功功率调节范围之内和调频控制类型的判断；若频率偏差的幅值超过调频启动第一限值或频率变化率超过调频启动第二限值时，则启动调频；反之，则不启动调频并返回步骤2；启动调频后，若频率偏差的幅值未超过调频上限值时，根据频率偏差的幅值对应的有功功率需求量和频率变化率的幅值对应的有功功率需求量中的较大值作为有功功率目标需求量，若有功功率目标需求量在有功功率调节范围之内，则进行调频控制类型判断；若频率偏差
、
频率变化率以及有功功率潮流的方向均一致时，则启动紧急调频控制；若频率偏差
、
频率变化率以及有功功率潮流的方向不一致时，则启动常规调频控制；步骤4，启动紧急调频控制时，根据有功功率目标需求量，按照功率分配策略，确定电源系统区域的紧急功率调节指令
、
储能系统区域的紧急功率调节指令以及柔性负荷区域的紧急功率调节指令；启动常规调频控制时，根据有功功率目标需求量，采取时序策略与功率分配策略结合，由储能系统区域先参与功率调节并且先确定储能系统区域的常规功率调节指令，由电源系统区域后参与功率调节并且根据储能系统区域的常规功率调节指令确定电源系统区域的常规功率调节指令，柔性负荷区域不参与功率调节
。2.
根据权利要求1所述的基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，其特征在于，步骤1包括：获取源网荷储微电网的实际发电量
、
预测发电量确定电源系统区域可调容量
dP1，获取源网荷储微电网的实际用电量
、
预测用电量确定柔性负荷区域可调容量
dP3，获取储能单元的充放电模式以及荷电状态确定储能系统区域可调容量
dP2；源网荷储系统的有功功率调节范围为
dP1+dP2+dP3。3.
根据权利要求1所述的基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，其特征在于，步骤2中，频率偏差大于零时频率偏差的方向为正，反之为负；频率变化率大于零时频率变化率的方向为正，反之为负；联络点的微电网有功功率潮流指向联络电网时有功功率潮流的方向为正，反之为负
。4.
根据权利要求1所述的基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，其特征在于，调频启动第一限值的取值范围为大于等于
0.05Hz
且小于等于
0.5Hz
，调频启动第二限值的取值范围为大于等于
0.05Hz/s
且小于等于
0.125Hz/s
，
调频上限值的取值范围为大于等于
50.05Hz
且小于等于
50.5Hz。5.
根据权利要求1所述的基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，其特征在于，启动调频后，若频率偏差的幅值超过调频上限值时，则将源网荷储微电网与联络电网解列运行，源网荷储微电网切换为孤网运行控制
。6.
根据权利要求1所述的基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，其特征在于，若有功功率目标需求量不在有功功率调节范围之内，则将源网荷储微电网与联络电网的解列运行，源网荷储微电网切换为孤网运行控制
。7.
根据权利要求1所述的基于电网频率和潮流方向的源网荷储协同调频方法，其特征在于，频率偏差的幅值对应的有功功率需求量为
Δ
P
f1
＝
k1·
df
，频率变化率的幅值对应的有功功率需求量为
Δ
P
f2
＝
k2·
df/dt
；其中，
k1和
k2分别为所接入联络电网相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，王武林，孙刚，李毅，张晓煜，刘继兵，兰玉梅，潘俊文，李晨，汪磊，张东方，张华，杨博，黎姣，王曦，成坤，
申请(专利权)人：国家电网有限公司北京四方继保工程技术有限公司北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：