[发明专利]一种基于暂态频率指标的互补系统控制策略组合优化方法

说明书

本发明公开了一种基于暂态频率指标的互补系统控制策略组合优化方法，包括以下步骤：建立互补发电孤岛系统并设置故障扰动点；制定光伏策略组并选择最优光伏策略组；制定风电策略组并选择最优风电策略组；设定水电PID控制参数并选择最优参数；得到互补发电孤岛系统模型的最优策略组合。本发明分别从光伏、风电、水电控制策略的角度，结合时域仿真分析和暂态频率指标，对互补发电运行情况下的频率响应进行择优选择，以提升多种可再生能源系统的频率特性和调节性能，弥补可再生能源发电系统不稳定的缺点。

技术领域

本发明涉及发电控制领域，具体是一种基于暂态频率指标的互补系统控制策略组合优化方法。

背景技术

风电、光伏、水电无论从装机量还是构成比例均是我国发电能源的重要组成部分，同时，在未来发展过程中，建设多种可再生能源有机整合、集成互补的综合能源体系正成为大趋势。尽管可再生能源开发潜力巨大且清洁无污染，但可再生能源的接入给电网的稳定运行增大了风险。风电和光伏成分的增加，导致在相同负荷水平下，系统的惯量下降，影响系统的频率稳定性。尤其是在孤岛运行条件下，电网容量通常比较小，由于风电和光伏出力的不确定性和随机性，使得网络的能量平衡难以保持，孤岛系统容易出现频率崩溃问题。

现有技术中，对于互补发电孤岛系统的研究多从单一可再生能源或单一控制策略方式入手，未考虑多种可再生能源场景、多种控制策略的组合与参数的优化，此外，含有多种可再生能源的发电系统往往具有良好的互补特性，但稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中未能考虑互补发电孤岛系统中多种控制策略相互影响的不足，提供一种基于暂态频率指标的互补系统控制策略组合优化方法，以使系统达到频率最优的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于暂态频率指标的互补系统控制策略组合优化方法，包括以下步骤：

S1:建立互补发电孤岛系统模型，并分别设置所述互补发电孤岛系统模型中风电机组的标准稳态及标准暂态参数，光伏电场的标准稳态及标准暂态参数，水电机组的标准稳态及标准暂态参数，所述互补发电孤岛系统模型中的负荷模型采用静态负荷模型，并在所述互补发电孤岛系统模型的所述光伏电场和风电机组之间设置故障扰动；

S2:制定多个光伏策略组，将多个所述光伏策略组分别运用到所述互补发电孤岛系统模型中，仿真得到系统频率数值，利用所述频率数值计算第一F值，选择所述第一F值最小的光伏策略组作为最优光伏策略组；

S3:在选择最优光伏策略组作为光伏策略组的基础上，制定多个风电策略组，将多个所述风电策略组分别运用到所述互补发电孤岛系统模型中，仿真得到系统频率数值，利用所述频率数值计算第二F值，选择所述第二F值最小的风电策略组作为最优风电策略组；

S4:在选择所述最优光伏策略组作为光伏策略组，所述最优风电策略组作为风电策略组的基础上，制定多个不同数值的水电PID控制参数，将多个所述水电PID控制参数分别运用到所述互补发电孤岛系统模型中，仿真得到系统频率数值，利用所述频率数值计算第三F值，选择所述第三F值最小的所述水电PID控制参数作为最优水电策略组；

S5:将所述最优光伏策略组、最优风电策略组、最优水电策略组组合为最优策略组合，将所述最优策略组合运用到所述互补发电孤岛系统模型中，使所述互补发电孤岛系统模型的频率达到稳定。

示例性地，所述故障扰动设置为三相短路故障。

示例性地，所述第一F值、第二F值、第三F值的计算公式为：

其中，f[t_i]为频率响应曲线上t_i时刻对应的频率值；f_N为系统额定频率；Δt_i为频率响应计算采取的时间步长；F值是频率偏差的绝对值对时间的积分。