[发明专利]一种面向大电网的主动频率响应模型预测控制方法

权利要求书

1.一种面向大电网的主动频率响应模型预测控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：建立电力系统的主动频率响应控制框架；

S2：对频率响应紧急程度进行等级划分，将不同程度的频率响应紧急状况制定对应的控制策略形成控制决策表；

S3：提出主动频率响应控制策略为扰动同步区与非扰动同步区设计频率变化过程中的控制目标和控制方式：在扰动发生后根据电力系统功率缺额处于紧急程度的高低采用被动频率响应控制策略和主动频率响应控制策略进行控制；

S4：制定主动频率响应模型预测控制策略:首先建立频率响应MPC模型和设计MPC控制器，在控制策略制定时依据频率变化不同阶段控制目标为扰动同步区与非扰动同步区设计控制策略；

在主动频率响应控制策略过程中以扰动同步区频率恢复为目标、以系统平衡约束、机组出力约束、系统备用约束、非扰动同步区频率安全约束为约束条件；

在频率下降阶段在满足系统约束条件的前提下，依据各类机组调节特性，协调扰动同步区和非扰动同步区的所有机组，发挥区域整体频率响应能力，对系统的频率下降予以快速拦截；

在频率恢复阶段，扰动同步区依据各类机组调节特性、协调区域内机组出力将本区域频率恢复至额定值，而非扰动同步区逐渐减小对扰动同步区的功率支援；当扰动同步区频差初次恢复至零时，扰动同步区和非扰动同步区将控制方式由主动控制切换为被动控制，分别依据本地频差进行调节，直至将本地频率恢复额定值并保持稳定；

为扰动同步区与非扰动同步区设计控制策略采用如下方式：

频率下降阶段，扰动同步区：以快速恢复系统频率为控制目标，即Δf＝∞，使用MPC控制器求解最优控制变量，采取主动控制；非扰动同步区：与扰动同步区控制目标与控制方式均相同；

频率恢复阶段：扰动同步区：因频率下降已被成功拦截，该阶段扰动同步区以将频率恢复至额定值为控制目标，即Δf＝0，使用MPC控制器求解最优控制变量，采取主动控制；非扰动同步区：因扰动同步区频率已被成功拦截，扰动同步区在该阶段需减少对扰动同步区的功率支援，以联络线交换功率等于零为控制目标，即ΔP_tie＝0，使用MPC控制器求解最优控制变量，采取主动控制；

当频率恢复阶段中，扰动同步区频率初次恢复至零时，扰动同步区与非扰动同步区同时将控制方式由主动控制切换为被动控制，采用传统PID控制将系统频率恢复至额定值并保持稳定。

2.根据权利要求1所述的一种面向大电网的主动频率响应模型预测控制方法，其特征还在于：S2中对频率响应紧急程度进行等级划分时可依据发电机转子运动方程对系统频率的动态过程进行分析，电力将系统在不同情形下能够承受的最大功率缺额作为紧急程度划分的依据，紧急程度等级越高，对系统频率响应快速性要求就越高。

3.根据权利要求1所述的一种面向大电网的主动频率响应模型预测控制方法，其特征还在于：当电力系统功率缺额处于低紧急程度时使用被动频率响应控制策略，当电力系统功率缺额处于高紧急程度时使用主动频率响应控制策略。