【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统频率控制领域，具体涉及一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法。
技术介绍
1、为了实现碳达峰、碳中和目标，以风、光为代表的新能源逐渐成为新型电力系统的主体。但是新能源发电具有随机性与波动性，高比例新能源不断接入电力系统，如何平衡大幅度、复杂新能源出力的波动，保证电网频率的稳定是电力行业的研究热点。储能的高效性体现在响应的快速性和跟踪调频指令的准确性，在新能源场站处铺设储能装置是一种有效的方式，可以平抑新能源并网功率波动引发的频率波动，减少弃风、弃光，实现高比例消纳可再生能源。储能依托新能源场站参与系统调频需要电力系统发出及时、精准的发电控制指令，因此，有必要研究新型电力系统下控制储能进行合理充放电的方法。
2、目前模型预测控制和量子力学的发展迅速，在电力系统频率控制领域内的研究也逐渐增多。模型预测控制是一种基于模型预测的滚动优化控制方法，具有控制性能好、在线优化便捷、能处理多变量约束，对模型准确性要求不高的特点。量子行走是一种基于量子力学的搜索和遍历方法，利用了量子态的叠加性和相干性，以更有序和高效的方式进行搜索。
3、本专利技术将模型预测控制与量子行走方法相结合，为适应数据难以获取的情况，对历史控制数据进行概率统计，使量子快速获取目标控制策略，从而扩充数据样本；对于目标控制量采用模型预测滚动实时控制，并加入反馈环节不断修正预测模型参数。所提方法能在过程中实时的对频率偏差进行精准预测，根据预测的输出结果做出最优的控制动作并不断优化控制模型。
技术实现思
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，有效解决电力系统频率数据样本不足的问题，精准地对储能的充电和放电状态进行预测控制，发出适合的控制指令，最小化储能配置成本，使新能源场站有效地参与电力系统调频。
2、本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
3、一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，包括以下步骤：
4、s1、初始化储能发电控制策略，设置储能设施的容量和充放电速率；
5、s2、获取地区电网的频率偏差时间序列，新能源场站的储能用发电状态，各储能可调功率上下限值；
6、s3、对频率偏差时间序列进行量子编码，并应用量子行走进行概率统计；
7、s4、将每一步量子行走产生的系统量子态数据进行量子解码，用于扩充样本；
8、s5、采用模型预测控制方法，得到发电控制指令；
9、s6、系统储能按照发电控制指令进行发电。
10、步骤s3中，量子行走的概念引入到电力系统频率控制；量子行走是随机行走在微观量子世界的对应，由于微观粒子处于叠加态，扩散速率相比于经典行走有指数倍的加速；
11、将每个时间点的频率偏差值编码为振幅，收集历史频率偏差信号δft＝{δf(1),δf(2),...,δf(i)}，其中δf(1)是时间线上第1个点的频率偏差，δf(2)是时间线上第2个点的频率偏差，δf(i)是时间线上第i个点的频率偏差，δft为频率偏差的集合；t为时间序列，δf(i)可以编码为：
12、
13、式中，|δf(i)>为δf(i)的量子态表示；pi为振幅；|0>和|1>为标准计算基态；
14、通过设定行走算符和硬币算符得到作用于量子态上的整体算符为：
15、
16、式中，|c>为硬币状态的两个基矢，c＝0,1；表示直积；<c|为|c>的共轭转置；为位置空间的单位矩阵，维度为2×2；
17、假设行走者和硬币组成的系统的初始态为：
18、
19、式中，j为复数因子；
20、行走n步之后，整个体系的末态演化为：
21、|ψn>＝un|ψ0>
22、式中，|ψn>为行走n步后的量子态；un为执行n次整体算符；
23、量子行走演化的过程模拟了频率偏差信号的改变。
24、步骤s4中，量子解码为：量子行走演化之后的状态依然是量子态，所以应该设计一个可行的解码方案；通过对振幅进行测量并解码可以估计频率偏差的均值，这样可以将随机行走的结果映射为频率偏差的估计值；
25、在量子行走的每个时间步测量量子比特的振幅，这可以通过测量pauli-z算符σz的期望值来实现：
26、e(σz)＝<ψi|σz|ψi>
27、式中，e(σz)为期望运算，|ψi>为行走i步后的量子态，<ψi|为|ψi>的共轭，σz为pauli-z算符，作用是对量子态中的相位进行反转，表达形式为
28、
29、测量振幅后进行量子解码操作，量子态中第i步的频率偏差估计值δfe(i)可以由解码得到的振幅计算：
30、δfe(i)＝2e(σz)-1
31、对解码后的频率偏差估计值进行数据记录，这些频率偏差估计值将成为量子态的解码结果。
32、步骤s5中，模型预测控制方法能够根据系统模型预测未来一段时间系统的动态行为，并基于预测结果进行在线优化并施加控制，其本质是基于历史信息和未来输入信息对系统未来运行状态进行预测，得到未来系统的输出信息；相比于经典比例积分pi控制，模型预测控制是一种超前控制策略；
33、在一段时间k内，基于模型预测控制的系统优化问题可以表述为：
34、
35、式中，j(x(k),u)为总的性能指标函数；l(x(k+i)|k)为时间窗口性能指标函数；v(x(k+n|k))为终端代价函数；p为预测时域对应的步数；u(k+i|k)为在时间步k对未来k+i时间步系统控制输入量的预测值；x(k+i|k)为在时间步k对未来k+i时间步系统状态量的预测值；x(k+p|k)为在时间步k对未来k+p时间步系统状态量的预测值；u*为控制输入量序列，u*＝[u(k|k),u(k+1|k),...,u(k+p-1|k)]；为对括号内所有元素i从0到p-1求和；
36、解长度为p的控制序列u*得到最优控制序列uopt，取第一个元素输入到被控系统并保持到下一个时间步。
37、本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
38、(1)本专利技术将量子行走这一概念引入到电力系统频率控制，由于量子态的叠加性和相干性，量子行走将以会更快速的方式进行搜索；因此可以通过少量的历史数据快速的获取大量的预测数据，提高了数据获取的速度并解决了某些情况下数据获取困难的情况。
39、(2)本专利技术将模型预测控制方法作为主要的电力系统频率调控方式，相比于经典控制方法，模型预测控制具有适应性和鲁棒性强的特点，参数整定较为简单，可以处理非线性系统和多约束条件。
40、(3)本专利技术将模型预测控制和量子行走相结合，使频率控制更加智能化；量子行走允许本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，量子行走的概念引入到电力系统频率控制；量子行走是随机行走在微观量子世界的对应，由于微观粒子处于叠加态，扩散速率相比于经典行走有指数倍的加速；
3.根据权利要求2所述的一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，量子解码具体为频率偏差时间序列经过量子行走演化之后的状态依然是量子态，对应设计一个可行的量子解码方案；一个量子解码方案为通过对振幅进行测量并解码估计频率偏差的均值，并将随机行走的结果映射为频率偏差的估计值；
4.根据权利要求1所述的一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，模型预测控制方法能够根据系统模型预测未来一段时间系统的动态行为，并基于预测结果进行在线优化并施加控制，其本质是基于历史信息和未来输入信息对系统未来运行状态进行预测，得到未来系统的输出信息；相比于经典比例积分PI控制，模型预测控制是一种超
...【技术特征摘要】
1.一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，量子行走的概念引入到电力系统频率控制；量子行走是随机行走在微观量子世界的对应，由于微观粒子处于叠加态，扩散速率相比于经典行走有指数倍的加速；
3.根据权利要求2所述的一种新能源场站参与新型电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤s4中，量子解码具体为频率偏差时间序列经过量子行走演化之后的状态依然是...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗文博，严家仁，曹宇，许渝钒，陈俊霖，梁才剑，林立，黄洪波，严家南，黄明星，陈庭宇，黄汉杰，王世龙，梁建昂，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司阳江供电局，
类型：发明
国别省市：
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