[发明专利]一种基于分数阶PID的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法

权利要求书

1.一种基于分数阶PID的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤10)建立考虑非线性环节的两区域再热式汽轮机组负荷频率控制模型；

步骤20)建立分数阶PID控制器模型，将其加入步骤10)所建模型中，得到含分数阶PID控制器的两区域再热式汽轮机组负荷频率控制模型；

步骤30)建立抽水蓄能与电化学储能联合的两区域负荷频率控制模型；

步骤40)考虑需求响应的影响，建立计及需求响应的抽/储联合系统负荷频率控制模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于分数阶PID的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法，其特征在于，在步骤10)中，建立考虑非线性环节的两区域再热式汽轮机组负荷频率控制模型具体包括以下步骤：

步骤101)建立机组模型和联络线模型：

构建再热式汽轮机的传递函数模型，如式(1)所示：

构建水轮机的传递函数模型，如式(2)所示：

式中，T_t为主进汽容积和汽室时间常数，T_r为再热器时间常数，K_r为蒸汽在高压气缸段产生的功率占总汽轮机功率的比例，T_w为水启动时间，s为拉普拉斯变换算子；

构建汽轮机调速器的传递函数模型，如式(3)所示：

构建水轮机调速器的传递函数模型，如式(4)所示：

式中，T_g为汽轮机调速器时间常数，R为水轮机的调差系数，K_p，K_i，K_d为数字电液调速系统的比例、积分和微分增益，f为系统频率；

构建功率扰动与其引起频率扰动的传递函数关系模型，如式(5)所示：

其中，△P_g为发电机组输出功率；D为负荷阻尼系数，表示单位频率变化引起的负荷变化；△P_d为负荷功率变化；H为以标幺值定义的机组惯性常数；

步骤102)构建联络线功率偏差的传递函数模型，如式(6)所示：

式中，△P_tieij为联络线流动功率微增量；△f_i，△f_j分别为i区域和j区域的频率偏差；T_ij为联络线同步系数，其计算公式如式(7)所示：

式中，X_ij为电路电抗；为区域i的额定功率；θ_i，θ_j为联络线两端电压角；V_i，V_j为联络线两端电压；

同步功率系数a_ij的表达式如式(8)所示：

式中，为控制区域j的发电机组的额定功率；

步骤103)确定区域控制误差，采用联络线频率偏差控制模式(TBC)，如式(9)所示：

ACE＝ΔP_tie+β×Δf 式(9)

式中，ACE为反应区域控制误差；△P_tie为联接区域的联络线交换功率偏差；△f为扰动发生时的系统频率偏差；β为区域频率响应系数，其定义如式(10)所示：

β_i＝D_i+1/R_i 式(10)

式中，R_i为调差系数；D_i为负荷阻尼系数；

步骤104)构建考虑调速器死区和发电速度约束的非线性环节：

构建具有死区的调速器线性化后的传递函数模型，如式(11)所示：

式中，N₁和N₂是非线性函数经过傅里叶级数展开的第二项和第三项的系数；T_g为调速器时间常数；ω₀为正弦输入信号频率；

构建考虑发电速度约束的再热式汽轮机组模型，在再热式汽轮机组的出力变化中加入了限位装置，限位器最大变化值设置为0.0017p.u.MW/s。