[发明专利]计及混合储能辅助电网负荷频率联合控制策略的建立方法

说明书

本发明计及混合储能辅助电网负荷频率联合控制策略的建立方法属于电力系统的技术领域；为解决“双高”背景下电力系统面临的频率控制难题，适时地加入储能设备进行高效的负荷频率控制以满足电网调频要求，提供了一种计及混合储能辅助电网负荷频率联合控制策略的建立方法，包括以下步骤：S1）分析负荷频率控制模型，S2）搭建混合储能联合LFC模型，S3）设计FOPID控制器并采用混沌粒子群优化整定其控制参数，S4）仿真分析验证；本发明所提出的控制策略在阶跃和连续负荷扰动工况下均展现出良好的动态性能，缩小频率偏差的同时缩短了恢复时间，及时恢复互联电力系统频率稳定。

技术领域

本发明计及混合储能辅助电网负荷频率联合控制策略的建立方法属于电力系统的技术领域。

背景技术

随着环境问题的恶化、一次能源的枯竭，传统电力系统无法快速适应“双碳”目标要求，因此高比例可再生能源和高比例电力电子设备正逐渐成为未来电力系统发展的趋势和特征，以风电、光伏为代表的新能源并网一方面降低了对环境的污染和对化石能源的依赖，另一方面改变了传统电网的结构，由此也对区域电网频率稳定性带来了新的挑战。

电网频率变化作为衡量电能质量的重要指标，对电力系统稳定安全运行具有重要意义，作为自动发电控制基本目的之一的负荷频率控制是实现电网频率稳定的重要手段。为弥补传统机组LFC不理想的问题，近年来以抽水蓄能、储能电池为代表的快速响应调频资源在辅助电网调频中得到了广泛的应用[4-6]。文献[4]建立了计及非线性环节和调速器死区的两区域汽轮机组LFC模型，在此基础上提出了一种面向抽水蓄能电站区域负荷频率的分数阶PID控制策略，但并未对控制参数进行整定。也有提出将储能电池联合抽水蓄能电站共同参与电网二次调频，各类调频资源优势互补以充分发挥调频潜力。

混合储能系统，是指将两种或以上性能互补的储能系统组合使用，是解决目前单一储能技术经济性不足的有效途径，我们通常将储能设备通常分为以各类储能电池为代表的能量型储能和以超级电容、飞轮为代表的功率型储能，前者容量大但储能寿命短，后者功率密度大、储能寿命长但能量密度偏低，通过对上述两类储能资源在技术特性上的互补性加以利用，在平抑风电波动性的同时可以灵活、高质量的为电网提供调频辅助服务。目前对于HESS辅助电网调频已经有了初步成果，提出了一种由超级电容器和蓄电池构成的混合储能系统参与AGC的控制策略，随后为了平抑风电出力波动，风电混合储能系统也被提出。有研究提出建立以平均成本最小为目标的机会约束规划模型，合理配置超级电容和蓄电池的功率和容量。针对混合储能系统在电能传输和分配过程中传感器发生故障的问题，设计出积分滑模容错控制器对传感器进行主动容错控制。

综上所述，抽水蓄能和单一储能电池系统作为良好的调频资源受限于地理位置和高昂的成本，无法得到大规模的应用，将HESS引入到电网辅助调频过程弥补了上述问题的同时兼具良好的调频性能。然而，目前对于HESS的研究主要考虑阶跃扰动下LFC系统的联络线功率频率偏差，并未对实际风电场接入下HESS辅助电网调频时储能电池的出力和荷电状态变化情况进行分析。因此，为了有效平抑风电扰动情况下的频率偏差和联络线功率变化，解决因频繁的充放电引起寿命衰减问题，优化储能电池出力和SOC，对HESS辅助电网调频的控制方法有待进一步深入研究。

发明内容

本发明为解决“双高”背景下电力系统面临的频率控制难题，适时地加入储能设备进行高效的负荷频率控制以满足电网调频要求，提供了一种计及混合储能辅助电网负荷频率联合控制策略的建立方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：计及混合储能辅助电网负荷频率联合控制策略的建立方法，包括以下步骤：

S1)分析负荷频率控制模型；

S2)搭建混合储能联合LFC模型；

S3)设计FOPID控制器并采用混沌粒子群优化整定其控制参数；

S4)仿真分析验证。