[发明专利]一种基于自适应连续禁忌搜索算法的优化控制策略

说明书

本发明专利涉及一种基于自适应连续禁忌搜索算法的优化控制策略。所述方法主要应用于混合储能系统参与电网自动发电控制(AGC)。首先建立单区域电力系统自动发电控制仿真模型，基于超短期风电预测和负荷预测的结果，输入未来时刻的一个控制周期内电网受到的扰动，通过测量电网周期内的频率波动，计算出单区域系统的区域控制偏差(ACE)。设置优化系数为ACE在常规调频机组和混合储能系统之间的分配比例，将不同比例代入仿真模型中运行，以控制周期内的频率波动，储能荷电状态和储能充放电循环次数作为优化目标。采用自适应连续禁忌搜索算法进行迭代计算，求出该控制区间的最优分配比例，在目标控制区间内按该比例对ACE进行分配，然后继续进行下一控制区间的计算。控制策略如此滚动进行，实现对AGC的持续优化。

技术领域

本发明专利涉及含混合储能系统的电力系统自动发电控制领域，具体而言，是一种含混合储能系统的单区域电力系统的自动发电控制ACE分配比例优化控制方法。

背景技术

人类对能源安全及环境恶化的担忧，使可再生能源的充分利用成为全球共识。以太阳能、风能为代表的新能源并网发电已经成为新型电力系统不可阻挡的发展趋势。风力发电具有能量密度低、随机波动性强、稳定性弱和地区分布不均匀等一系列缺点，给传统的自动发电控制系统带来了挑战。随着风电渗透率提高，常规机组的调频容量需求也会逐渐增加；同时因为风电的波动性强且具有反调峰特性，常规调频机组的爬坡功率难以完全满足大规模风电接入的需求。储能电源具有快速精确的跟踪能力，能为电力系统提供优质的调频服务，比传统调频电源更高效，因此对储能在自动发电控制中的应用近年来得到了重视和发展。在含储能装置的自动发电控制系统中，区域控制偏差(ACE)信号通过一定的比例分配到常规调频机组和储能设备，再由对应的调频资源增加或减少出力来调节系统的功率平衡，降低电网的频率波动。目前对于ACE信号的分配通常采用按调频容量固定比例分配，仍存在以下几个问题：

·无法发挥储能处理高频频率波动的优势

·无法保证调频效果，即系统在控制周期内的频率波动最小

·没有考虑保持储能的荷电状态在最优区间以及充放电切换对储能装置寿命的影响

发明专利内容

本发明专利针对上述存在的问题，提供一种自适应连续禁忌搜索算法的混合储能参与自动发电控制优化策略，根据每个控制周期内ACE的大小，以及储能的荷电状态，采用优化算法迭代求解得出该周期内ACE在常规机组和储能系统之间的最优分配比例，使得调频效果最好，储能的荷电状态较好，以及充放电切换次数较少。本发明专利为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

在matlab/simulink平台建立单区域电力系统自动发电控制模型，该模型包含一次调频和二次调频环节。控制周期设置为一分钟，根据超短期风电预测和负荷预测的结果，将三分钟后电网受到的扰动输入到模型中，产生频率波动。频率波动分别通过负反馈环节输入到一次调频和二次调频环节。二次调频环节计算出 ACE的数值，并按比例分配给常规调频机组和混合储能系统。分配给常规调频机组的部分经过PI控制器环节转变为ARR信号，输入到发电机控制环节，最终完成对发电机出力的调整。分配给混合储能系统的部分，为了发挥超级电容器响应快的优势，优先由超级电容器承担调频任务，蓄电池作为补充。ACE信号经过混合储能系统的控制环节，最终完成对混合储能装置出力的调整。发电机和混合储能系统的出力共同调整实现电力系统的功率平衡，降低电网的频率波动。

ACE在常规调频机组和混合储能系统之间分配比例的是根据自适应禁忌搜索算法的优化结果决定的。优化目标为电力系统在控制周期内的频率波动小，储能系统的荷电状态好，以及蓄电池的充放电切换次数少。经算法迭代优化后求出该控制周期内的最优分配比例，并进行下一控制周期的优化计算，每一步迭代计算的结果保存在系统中并在三分钟后发送到常规机组和储能装置的控制器来进行调频。

本发明专利相对于现有技术具有如下有益效果：

·可以降低对应控制周期内电力系统的频率波动

·可以优化储能装置的荷电状态，增加储能调频容量

·可以减少蓄电池的充放电切换次数，延长蓄电池的工作寿命