一种风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备与流程

本发明涉及一次调频领域，特别是涉及一种基于超速减载与调频容量的风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备。

背景技术：

1、风电、光伏等可再生能源装机规模不断增大，风电的渗透率逐年提升，其出力的间歇性、波动性以及不可预测性对电网的安全稳定运行提出了挑战。其中，保持频率稳定是作为电网安全稳定运行的关键因素之一，一方面，有关风电场接入电力系统技术规定的标准对风电场的快速调频技术提出了一定的要求，风电机组开始从“被动适应”转变为“主动支撑”，需要具备一定的快速调频能力；另一方面，储能系统作为构建新型电力系统的关键技术之一，其优良的调频性能可以辅助风电场以提升调频性能，改善可再生能源并网所带来的问题。电网对风电场接入电力系统的一次调频能力具有一定的要求，因此，可以结合风电机组自身的调频容量以及储能的调频容量开展一次调频功率分配方法研究。

2、在风电大规模接入电力系统的背景下，针对风电场实现一次调频的技术，主要有：(1)通过超速控制预留有功备用，在超速减载控制的情况下，风电机组不运行在最大功率点(maximumpowerpointtracking，mppt)，而是通过减少有功输出、增加转子转速提高旋转动能从而预留备用，其中减载率可通过当前运行出力与在最大功率点时的出力计算得到，但该种方法调节范围有限且会影响风电机组发电量；(2)通过变桨控制预留有功备用，调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角从而预留备用，该种控制策略可以在全风速下实现减载运行，但由于控制结构为机械元件，具有响应速度较慢、频繁变桨易磨损、调节能力有限的缺点；(3)配置储能的方法，利用储能灵活、迅速的功率响应特性辅助风电机组参与调频，但当前储能成本仍然较高，且无法有效利用风电机组本身的调频特性，无法实现风电机组与储能的优化调用。

3、仅通过上述一种方法均存在一定的技术或经济方面的问题，也可以将上述方法结合共同参与调频，但目前将预留备用与配置储能结合的方法存在求解过程复杂、求解计算大、预测偏差大、罗列约束条件多等问题，无法根据电网的一次调频需求快速、简便地求得风电机组与储能设备参与调频时的功率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风储一次调频功率分配方法、系统及电子设备，可提高风电场参与电网一次调频时的频率稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种风储一次调频功率分配方法，包括：

4、针对当前采样周期内的初始时刻，获取所述初始时刻电力系统的频率偏差值；

5、判断所述频率偏差值是否超过一次调频死区，若所述频率偏差值未超过一次调频死区，则获取下一采样周期内初始时刻的频率偏差值，若所述频率偏差值超过一次调频死区，则根据所述频率偏差值、电力系统的额定频率、风电场的额定功率及调差系数，确定风电场的一次调频功率；

6、获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数；风电机组的基本参数包括风电机组的初始出力、风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力以及风电机组在最大减载率下的最小运行出力；

7、针对任一风电机组，根据所述风电机组的基本参数，确定所述风电机组的向上调频容量及向下调频容量；

8、获取所述初始时刻风电场内参与调频的各储能设备的基本参数；储能设备的基本参数包括储能设备的出力、最大充电功率及最大放电功率；

9、针对任一储能设备，根据所述储能设备的基本参数，确定所述储能设备的向上调频容量及向下调频容量；

10、根据所述风电场的一次调频功率、各风电机组的向上调频容量、各风电机组的向下调频容量、各储能设备的向上调频容量及各储能设备的向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组及各储能设备的最终调频容量，以进行一次调频；

11、判断所述初始时刻是否大于调频总时长，若是，则结束一次调频，否则获取下一采样周期内初始时刻电力系统的频率偏差值，进行下一采样周期的一次调频。

12、可选地，采用以下公式计算风电场的一次调频功率：

13、

14、其中，pf为风电场的一次调频功率，△f为频率偏差值，r为调差系数，fn为电力系统的额定频率，pw为风电场的额定功率，||为取绝对值。

15、可选地，获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数，具体包括：

16、获取各台风电机组的最大减载率、各台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力、所述初始时刻各台风电机组的风速及对应风速下的初始运行减载率；

17、针对任一风电机组，根据所述风电机组的初始运行减载率及所述风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，计算所述风电机组的初始出力；

18、根据所述风电机组的最大减载率及所述风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，计算所述风电机组在最大减载率下的最小运行出力。

19、可选地，采用公式pwind_i＝(1-do_i)×popt_i计算第i台风电机组的初始出力；其中，pwind_i为第i台风电机组的初始出力，do_i为第i台风电机组的初始运行减载率，popt_i为第i台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力；

20、采用公式pmin_i＝(1-dmax_i)×popt_i计算第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力；其中，pmin_i为第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力，dmax_i为第i台风电机组的最大减载率。

21、可选地，采用公式cwup_i＝popt_i-pwind_i确定第i台风电机组的向上调频容量；采用公式cwdn_i＝pwind_i-pmin_i确定第i台风电机组的向下调频容量；

22、其中，cwup_i为第i台风电机组的向上调频容量，cwdn_i为第i台风电机组的向下调频容量，popt_i为第i台风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力，pwind_i为第i台风电机组的初始出力，pmin_i为第i台风电机组在最大减载率下的最小运行出力。

23、可选地，采用公式csup_j＝psmax_j-pst_j确定第j个储能设备的向上调频容量；采用公式csdn_j＝pst_j-psmin_j确定第j个储能设备的向下调频容量；

24、其中，csup_j为第j个储能设备的向上调频容量，csdn_j为第j个储能设备的向下调频容量，psmax_j为第j个储能设备的最大放电功率，pst_j为第j个储能设备的出力，psmin_j为第j个储能设备的最大充电功率。

25、可选地，根据所述风电场的一次调频功率、各风电机组的向上调频容量、各风电机组的向下调频容量、各储能设备的向上调频容量及各储能设备的向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组及各储能设备的最终调频容量，具体包括：

26、若所述风电场的一次调频功率小于0，则各风电机组及各储能设备参与向上调频，各风电机组及各储能设备的最终调频容量为最终向上调频容量；

27、根据所述风电场的第一调频功率、各风电机组的向上调频容量及各储能设备的向上调频容量，确定当前采样周期内各风电机组的最终向上调频容量及各储能设备的最终向上调频容量；

28、若所述风电场的一次调频功率大于0，则各风电机组及各储能设备参与向下调频，各风电机组及各储能设备的最终调频容量为最终向下调频容量；

29、根据所述风电场的第一调频功率、各风电机组的向下调频容量及各储能设备的向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组的最终向下调频容量及各储能设备的最终向下调频容量。

30、可选地，采用以下公式确定第i台风电机组的最终向上调频容量：

31、

32、采用以下公式确定第j个储能设备的最终向上调频容量：

33、

34、其中，ccwup_i为第i台风电机组的最终向上调频容量，ccsup_j为第j个储能设备的最终向上调频容量，cwup_i为第i台风电机组的向上调频容量，pf为风电场的一次调频功率，nwind为风电场内风电机组的数量，nst为风电场内储能设备的数量，csup_j为第j个储能设备的向上调频容量。

35、为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

36、一种风储一次调频功率分配系统，包括：

37、频率偏差获取单元，用于针对当前采样周期内的初始时刻，获取所述初始时刻电力系统的频率偏差值；

38、调频死区判断单元，与所述偏差获取单元连接，用于判断所述频率偏差值是否超过一次调频死区，若所述频率偏差值未超过一次调频死区，则获取下一采样周期内初始时刻的频率偏差值；

39、调频功率确定单元，与所述死区判断单元连接，用于若所述频率偏差值超过一次调频死区，则根据所述频率偏差值、电力系统的额定频率、风电场的额定功率及调差系数，确定风电场的一次调频功率；

40、风机参数获取单元，用于获取所述初始时刻风电场内各台风电机组的基本参数；风电机组的基本参数包括风电机组的初始出力、风电机组运行在最大功率点时的最大运行出力以及风电机组在最大减载率下的最小运行出力；

41、风机调频确定单元，与所述风机参数获取单元连接，用于针对任一风电机组，根据所述风电机组的基本参数，确定所述风电机组的向上调频容量及向下调频容量；

42、储能参数获取单元，用于获取所述初始时刻风电场内参与调频的各储能设备的基本参数；储能设备的基本参数包括储能设备的出力、最大充电功率及最大放电功率；

43、储能调频确定单元，与所述储能参数获取单元连接，用于针对任一储能设备，根据所述储能设备的基本参数，确定所述储能设备的向上调频容量及向下调频容量；

44、调频单元，分别与所述调频功率确定单元、所述风机调频确定单元及所述储能调频确定单元连接，用于根据所述风电场的一次调频功率、各风电机组的向上调频容量、各风电机组的向下调频容量、各储能设备的向上调频容量及各储能设备的向下调频容量，确定当前采样周期内各风电机组及各储能设备的最终调频容量，以进行一次调频；

45、迭代单元，分别与所述调频单元及所述频率偏差获取单元连接，用于判断所述初始时刻是否大于调频总时长，若是，则结束一次调频，否则获取下一采样周期内初始时刻电力系统的频率偏差值，进行下一采样周期的一次调频。

46、为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

47、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的风储一次调频功率分配方法。

48、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

49、本发明结合风电机组及储能设备的可向上/向下调频容量，基于减载率对风电机组运行出力进行动态调整，在兼顾风电机组与储能设备调频能力的基础上，提高了一次调频功率分配的效率。通过超速减载的控制方式使风电机组预留一定的可向上调频容量与可向下调频容量，结合各台风电机组与各个储能设备的调频容量大小，提高了含储能设备的风电场的一次调频能力，在解决一次调频功率分配问题的同时，实现了风电场安全稳定接入电网。