[发明专利]一种基于有功不平衡距离的储能快速调频方法

权利要求书

1.一种基于有功不平衡距离的储能快速调频方法，其特征在于，依据电力系统固有频率特性方程，在发生有功扰动后通过动态频率数值仿真获得频率变化曲线，进而得到系统频率最大偏差和稳态偏差，由此给出电力系统在频率跌落和频率恢复阶段有功不平衡距离的定义，结合扰动后系统频率偏差情况计算得到有功不平衡距离，运用自适应模糊逻辑控制策略，动态调整储能系统在频率跌落阶段和恢复阶段的有功出力；

所述的电力系统固有频率特性方程为

其中，ΔP_G表示常规机组总出力变化，ΔP_W表示风电出力变化，ΔP_E表示储能出力变化，ΔP_L表示系统负荷变化，后向差分化后

k₂＝(1-k₁)/D_L (4)

其中，Δf为系统频率偏差；t为时刻，Δt为差分化的时间步长，s为拉普拉斯算子，t-Δt为t时刻的前一时刻；k₁，k₂为与系统惯量和负荷频率调节效应相关的系数；M_eq为系统等效惯量，D_L为负荷频率调节效应系数；P_u、P_loss、ΔP_w、ΔP_G、P_e、P_u,p分别为系统总不平衡功率、系统故障损失功率、风电机组有功增量、常规机组有功增量、储能系统有功和系统侧不平衡功率；Δf^t为t时刻的频率偏差，Δf^t-Δt、为t时刻的前一时刻的频率偏差、系统总不平衡功率、常规机组有功增量、风电机组有功增量、储能系统有功不平衡率、系统侧不平衡功率；

通过动态频率数值仿真获得频率变化曲线，进而得到系统频率最大偏差和稳态偏差，由此计算出电力系统在频率跌落和频率恢复阶段有功不平衡距离，具体是指：

在储能没有参与调频情况下，当系统发生有功扰动时，系统频率在最低点和新稳态时，其变化率等于零即Δf^t＝Δf^t-Δt，由式(2)可知系统在频率最低点和稳态时，系统侧不平衡功率如式(6)、(7)所示：

式中：P_u,p,m为频率最低点系统侧不平衡功率，P_u,p,s为频率稳态时系统侧不平衡功率，Δf_d、Δf_s分别为系统频率最大偏差和稳态偏差；Δf_d设定为系统启动低频减载对应的频率偏差阈值Δf_UFLS；而Δf_s的大小取决于系统故障损失功率P_loss、系统等效调差系数R_eq和负荷频率调节效应系数D_eq，如式(8)所示：

为适应系统不同故障扰动情况，将系统侧不平衡功率进行归一化处理，如式(9)所示

γ_u,p＝-P_u,p/P_loss (9)

式中：γ_u,p为系统侧有功不平衡率；进而由式(6)-(9)可得到在频率最低点和稳态时有功不平衡率，如式(10)、(11)所示：

式中，γ_u,p,m为系统频率最低点时不平衡率，γ_u,p,s为系统频率稳态时不平衡率；γ_u,p,m、γ_u,p,s分别作为频率跌落阶段与频率恢复阶段的有功不平衡率参考点；基于上述两个参考点，提出系统有功不平衡距离，分别如式(12)(13)所示，用来描述系统故障后在频率变化不同阶段的有功不平衡程度：

式中：d_u,p,m为频率跌落阶段有功不平衡距离，d_u,p,s为频率恢复阶段有功不平衡距离，γ_u,p,r为系统从频率跌落阶段转为恢复阶段时对应不平衡率；d_u,p,m表征频率跌落阶段系统有功扰动程度，用于确定在频率跌落阶段储能快速调频的投入时机与有功出力。