[发明专利]一种基于自适应鲁棒控制的多源微电网频率协调方法

说明书

本发明涉及一种基于自适应鲁棒控制的多源微电网频率协调方法，该方法包括步骤：1)构建包含多组光伏系统、柴油机系统、储能系统及多种类型的负荷的多源微电网系统；2)设定光伏系统的调频功率，获取光伏系统可调频率偏差范围，根据可调频率偏差范围设定频率偏差阈值；3)提出频率协调策略，使光伏系统、储能系统根据频率偏差阈值协调运行，参与多源微电网系统的频率一次调节；4)基于柴油机系统构建滑模负荷频率控制器；5)将滑模负荷频率控制器输出指令作为柴油机系统二次频率调整的补偿量，结合提出的频率协调策略完成频率协调。与现有技术相比，本发明具有主动参与频率调节、鲁棒性强、减小储能系统的频繁动作和功率配置等优点。

技术领域

本发明涉及一种频率协调方法，尤其是涉及一种基于自适应鲁棒控制的多源微电网频率协调方法。

背景技术

微电网作为大电网的补充部分，对于解决海岛、偏远地区和城市区域性供电问题具有广泛的应用前景，同时微电网能够最大程度的利用可再生能源，最小程度地使用柴油机发电，对环境保护和资源节约具有重要贡献。微电网独立运行是其主要的运行模式，此模式下微电网需要维持自身的电压和频率质量。可再生能源发电系统输出功率随光照强度、温度等自然环境而变化，具有随机性和间歇性，而系统负荷功率也随着时间不断变化，这些因素都将引起微电网有功功率供需不平衡，导致频率出现大幅偏移，使系统运行在安全范围之外。因此，在含有可再生能源的微电网中必须采用恰当的频率协调策略来保证微电网的安全稳定运行。

目前针对微电网频率协调问题主要有三种措施：1)光伏机组、风电机组等可再生能源机组参与频率调节，并提出一种以火电机组调频为主，风电机组调频为辅的一次调频联合控制策略，能够充分利用风电调频容量，有效改善系统频率特性。文献A CoordinatedControl Method for Leveling PV Output Power Fluctuations of PV–Diesel HybridSystems Connected to Isolated Power Utility针对多个光伏机组提出一种基于中央控制和本地控制相协调的策略，抑制光伏机组输出功率对于系统频率的影响。可再生能源参与频率调节虽然能够充分利用能源并有效提高频率质量，但是可再生能源存在间歇性，容易导致系统停止运行。2)储能系统主动参与频率调节。文献储能电池参与电网快速调频的自适应控制策略提出一种基于区域控制偏差信号分配储能电源的控制策略，能够减小频率偏差和储能容量配置。文献A Novel Adaptive Neural Network Constrained Controlfor a Multi-Area Interconnected Power System With Hybrid Energy Storage使用超级电容和燃料电池组成的混合储能系统根据提出的协调策略进行系统频率管理。该种措施能够通过多种类型的储能系统配合有效的提升系统频率响应速度并抑制频率波动，但是微电网作为可再生能源可以大规模渗透的自治系统，仅仅通过储能系统和传统发电机组协调调频，无法发挥可再生能源机组的调频能力，同时也增加了微电网配置的储能系统容量。3)改进传统发电机组的频率调节能力。有文献内容针对适用于高风电渗透率电力系统的火电机组一次调频策略，通过分析风电功率波动对系统调频的影响，提出基于分频原理的火电机组动态一次调频控制策略，提高了火电机组的一次调频能力。文献Sliding mode loadfrequency control for mult-area time-delay power system with wind powerintegration考虑系统参数不确定性和火电机组时滞环节，通过设计滑模负荷频率控制器提高了火电机组的一次和二次调频能力。该措施仅仅是对传统发电机组一次和二次调频的改进，没有考虑可再生能源和储能系统协调参与系统频率调节。此外，现有技术提出利用储能系统能力弥补风电机组响应慢的不足，提高了系统频率稳定性，但是并没有考虑系统参数不确定性和负荷随机波动性。

传统发电机组是典型的非线性系统，系统参数存在不确定性，同时含光伏机组的微电网不仅其光伏系统输出的功率存在波动性和间歇性，而且微电网负荷也存在随机性。因此系统频率管理需要通过协调策略来实现光柴储系统间的配合，同时也需通过控制方法抑制其他不确定因素的影响，提高频率控制质量。