[发明专利]一种多域电力系统负荷频率控制方法

说明书

本发明涉及一种多域电力系统负荷频率控制方法，所述的电力系统包括多个通过联络线互联的区域，各区域中包括传统发电机、超级电容器、电池储能系统和风力发电机，其特征在于，所述的方法包括：根据区域控制偏差ACE的值所处的控制区间，令频率调节装置的输出功率发生相应调整，使系统频率偏差保持在正常范围内。与现有技术相比，本发明根据ACE所述的控制区间采取不同的控制策略。该控制策略有效减小了系统频率偏差，提高电力系统稳定性，减小了电网建设的成本。

技术领域

本发明涉及一种电力系统负荷频率控制方法，尤其是涉及一种多域电力系统负荷频率控制方法。

背景技术

频率是衡量电力系统安全稳定运行的重要指标之一。为保证电力系统电能的质量，保持系统有功平衡是十分必要的。化石能源的日益枯竭，全球环境的迅速恶化，使得可再生能源得到大力发展，如风能、太阳能、潮汐能等。风能作为一种清洁可再生能源在能源结构中占据着重要的地位。近年来，风能渗透率在世界范围内得到了快速的增长。然而，风能的波动性和不确定性使得系统频率波动较大。因此，系统频率不稳定是一个亟需解决的问题。

目前，电力系统频率调节的方式主要有三种：一是通过配置储能维持系统功率平衡；二是通过控制传统发电机组来维持频率稳定；三是新能源发电参与电力系统频率调节。第三种调频方式目前正处于研究阶段，尚未得到广泛的应用，因此本发明只研究前两种调频手段。自动发电控制(AGC)是实现电网有功平衡和频率稳定的主要手段，但是AGC响应时间长，不能准确跟踪控制指令。此外，随着风能渗透率的不断增加，单独依靠传统发电机组平衡系统的有功需求是十分困难的。

随着储能技术的发展和价格的降低，越来越多的储能系统接入电网运行。储能系统有准确而快速的响应能力，能够对系统频率偏差迅速做出反应从而抑制系统频率波动。不同的储能装置有着不同的特点，例如，电池储能系统响应速度慢、能量密度高、使用寿命短；相反，超级电容响应速度快、功率密度高、能量密度低，使用寿命长。因此，当单一的储能类型不能满足系统安全稳定运行的需求时，混合储能系统得到广泛的应用。超级电容与电池储能系统配合使用可更好地发挥各自的优点。

尽管混合储能系统在合理的控制下能够使电力系统稳定运行，但是随着风能渗透率的提高，如果仅利用储能技术调节频率，将增加电网建设的成本。因此，国内外学者将先进控制理论应用到负荷频率控制LFC中，例如PI控制、模糊控制、神经网络、自适应控制和滑模(SM)控制。其中滑模控制算法对外部干扰和参数不确定性具有不敏感性，可有效提高了电力系统的鲁棒性。因此针对传统发电机组设计了滑模控制器。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多域电力系统负荷频率控制方法，以含风能和混合储能系统的互联电网为研究对象，根据系统调频区间，协调控制混合储能系统和传统发电机组，并针对传统发电机设计了滑模负荷频率控制器，控制策略可有效减小系统频率偏差，提高电力系统稳定性，减小电网建设的成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多域电力系统负荷频率控制方法，所述的电力系统包括多个通过联络线互联的区域，各区域中包括传统发电机、超级电容器、电池储能系统和风力发电机，所述的方法包括：根据区域控制偏差ACE的值所处的控制区间，令频率调节装置的输出功率发生相应调整，使系统频率偏差保持在正常范围内。

所述的区域控制偏差ACE计算式为：ACE＝ΔP_ij+BΔf，其中，Δf是系统频率偏差(系统频率实际值和额定值的差)，B是区域频率偏移系数，ΔP_ij是联络线功率偏差。

所述的控制区间定义包括：

死区，|ACE|≤ACE_d.set，其中ACE_d.set是死区中ACE的最大值；；