[发明专利]一种基于模型预测控制的风储联合电站一次调频控制策略

说明书

本发明针对风电渗透率不断提高容易导致电力系统频率质量下降等问题，根据风电场出力的随机性、强耦合、难调控等特点，提出一种基于模型预测控制的风储联合电站一次调频控制策略，通过模型预测、滚动优化、反馈校正的方式控制风电场机组和储能装置的联合出力参与电力系统的一次调频，旨在通过滚动优化、反馈校正等方法实现风储联合系统更稳定、快速的调频效果，在满足风电机组和储能装置自身约束条件下，实现电力系统频率的稳定，协调风电场内多个风电机组及储能装置统一参与电力系统的一次调频，保障风电机组和电力系统的频率稳定。

技术领域

本发明涉及一种风储联合电站一次调频控制策略，特别是涉及一种基于模型预测控制的风储联合电站一次调频控制策略。

背景技术

风电渗透率的不断提高对电力系统的频率调节造成了严重影响，采取合理的控制方法控制风电机组的输出功率参与电力系统调频至关重要。目前风电场机组参与调频多采用比较简单的PI控制器，但是风电场是一个非线性，多变量耦合的系统，因此简单的PI控制器不能满足系统的频率稳定性要求。目前，一些学者通过基于模型预测控制的方法控制风储联合系统参与调频取得了不错的效果，但是这些基于MPC的研究方法未将风储同时考虑在内且未考虑时间成本。

发明内容

本发明针对风电渗透率不断提高容易导致电力系统频率质量下降等问题，根据风电场出力的随机性、强耦合、难调控等特点，提出基于模型预测控制的风储联合电站一次调频控制策略，旨在通过基于模型预测控制的风储联合电站一次调频控制策略，协调风电场内多个风电机组及储能装置统一参与电力系统的一次调频，保障风电机组和电力系统的频率稳定。

本发明的技术方案是：

一种基于模型预测控制的风储联合电站一次调频控制策略，针对风储联合电站所在区域的储能装置、风电场各机组，执行以下步骤，协调控制风电场各机组和储能装置联合出力参与风储联合电站的一次调频：

步骤S1：基于风电场各机组在当前时刻向历史时间方向的预设时长段内各时刻分别对应的功率，建立功率预测模型，预测风电场各机组在当前时刻向未来时间方向的预设时长段内分别对应的功率；

步骤S2：基于预测当前时刻向未来时间方向的预设时长段内各时刻的连续性，针对功率预测模型预测风电场各机组在该预测时刻分别对应的功率，迭代实时进行滚动优化，进而确定该预测时刻下风电场各机组和储能装置联合出力参与风储联合电站的一次调频的控制策略；

步骤S3：基于确定该预测时刻下风电场各机组和储能装置联合出力参与风储联合电站的一次调频的控制策略后，针对风电场各机组在该预测时刻下分别对应的预测功率、以及风电场各机组在该预测时刻下分别对应的真实功率，进行反馈校正，得到风电场各机组在该预测时刻的下一时刻分别对应的修正预测值，修正预测值代替对应时刻的初始预测值，执行步骤S2；

步骤S4，针对各预测时刻，基于功率预测模型，结合各滚动优化和反馈校正，进而协调控制风电场各机组和储能装置联合出力参与风储联合电站的一次调频。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中，建立的功率预测模型为：

其中，为风电场/组机组在(t+1)时刻的功率预测序列，t为当前时刻，m表示选取历史每个时间步的数据，n表示未来每个时间步的数据，f(·)表示长短期记忆神经网络模型，f指代预测数据，h指代历史数据，表示在第(t-m+1)时刻的历史风电功率数据，G为预测功率信息所需要的环境数据。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中，选用长短期记忆网络，基于风电场在当前时刻向历史时间方向的预设时长段内各时刻分别对应的功率进行训练，建立功率预测模型。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中，以风储联合电站所在区域内频率偏差尽快趋于0为优化目标，保证风电场机组和储能装置尽快完成一次调频分配的出力指令以及各机组出力的稳定性为约束条件，进行滚动优化。