[发明专利]基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：实时测量系统频率变化率，采用虚拟惯量控制使风储系统表现类似同步发电机的惯性特征；

步骤2：在当前采样时刻，根据测量的系统频率、风机有功出力、储能有功出力和电量状态，通过预测模型得到系统频率偏差预测值；

步骤3：根据频率偏差预测历史误差，通过误差系数矩阵反馈校正系统频率偏差预测值；

步骤4：根据步骤3得到的系统频率偏差校正值选择频率控制模式或备用恢复模式，如果频率控制模式则转到步骤5，否则转到步骤6；

步骤5：计算频率控制模式风场层优化，得到各台风机和储能的参考功率控制序列；

步骤6：计算备用恢复模式风场层优化，得到各台风机和储能的参考功率控制序列；

步骤7：计算风机层优化，以风机叶片承受的机械载荷最小为目标，得到各台风机的转速和桨距角控制序列，并应用所述控制序列。

2.如权利要求1所述的一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：在所述步骤1中，虚拟惯量控制包括低通滤波器、死区、和比例增益环节。

3.如权利要求1所述的一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：在所述步骤2中，预测模型为包括系统频率动态模型和储能模型的离散状态空间；

或，在所述步骤3中，历史频率偏差预测误差由频率偏差预测值与频率偏差实际测量值比较得到。

4.如权利要求1所述的一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：在所述步骤4中，定义频率偏差死区环节，当系统频率偏差超过死区时为频率控制模式；当系统频率偏差未超过死区时为备用恢复模式。

5.如权利要求1所述的一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：在所述步骤5中，优化目标包括参考功率跟踪误差最小、各台风机和储能有功功率变化量最小，通过权重系数考虑不同优化目标之间的偏好；约束条件包括风机有功功率约束、风机之间功率分配约束、储能有功功率约束和储能电量约束。

6.如权利要求1所述的一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：在所述步骤6中，优化目标包括参考功率跟踪误差最小、各台风机和储能有功功率变化量最小，并通过权重系数考虑不同优化目标之间的偏好；约束条件包括风机有功功率约束、风机备用量约束、风电场备用量约束、储能有功功率约束和储能电量约束。

7.如权利要求1所述的一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制方法，其特征是：在所述步骤7中，优化目标为风机叶片受到的机械载荷最小；

根据叶素-动量理论计算叶片机械载荷；

约束条件包括转速上下限和转速变化率约束、桨距角上下限和桨距角变化率约束，以及风机参考功率跟踪约束。

8.一种基于分层预测控制的风储系统黑启动频率控制系统，其特征是：包括：

特征表示模块，被配置为实时测量系统频率变化率，采用虚拟惯量控制使风储系统表现类似同步发电机的惯性特征；

偏差预测模块，被配置为在当前采样时刻，根据测量的系统频率，风机有功出力、储能有功出力和电量状态，通过预测模型得到系统频率偏差预测值，根据频率偏差预测历史误差，通过误差系数矩阵反馈校正系统频率偏差预测值；

控制模式选择模块，被配置为依据得到的系统频率偏差校正值选择频率控制模式或备用恢复模式；

频率控制模式控制模块，被配置为计算频率控制模式风场层优化，得到各台风机和储能的参考功率控制序列；

备用恢复模式控制模块，被配置为计算备用恢复模式风场层优化，得到各台风机和储能的参考功率控制序列；

控制输出模块，被配置为计算风机层优化，以风机叶片承受的机械载荷最小为目标，得到各台风机的转速和桨距角控制序列，并应用所述控制序列。