一种考虑动态调节约束的风光储场站群调频参数整定方法

本发明属于电力系统频率控制参数优化整定，尤其是涉及一种考虑动态调节约束的风光储场站群调频参数整定方法。

背景技术：

1、随着新能源发电装机规模不断攀升，电力系统动态特性发生了深刻变化。由于新能源机组在常规控制模式下无法主动响应系统频率变化，扰动后电网频率特性而化严重，易引发大面积停电。从变流器控制方法的角度，风光储场站通常采用跟网型(gridfollowing,gfl)控制，基于量测实现虚拟惯量控制(virtual inertia control,vic)和一次调频控制(primary frequency regulation,pfr)功能，平抑电网频率波动。从控制层级的角度，由于单机级控制易受采样误差等因素影响，导致多机功率控制响应不一致，进而弱化整体支撑效果，工程实践中受到广泛关注的是在场站级施加频率控制。

2、现如今我国大力推进沙漠、戈壁、荒滩等风光资源富集地区的大型发电基地建设，若仍采用传统调控模式即电网调度中心直接向各场站下发指令，无法最大化发挥大基地内数十场站资源互补的优势。在探索多场站协同控制新路径时，包含4个风光储场站的三峡乌兰察布示范项目虽规模不如大基地，但其“电网调度中心-场站群-场站”新型调控模式仍可提供有益借鉴。

3、当前关于风光储场站调频参数即惯性时间常数、调差率和有功限幅的研究鲜少考虑风/光/储动态响应特性的差异，如何全面考虑异质电源的动稳态调节特性、科学统筹不同场站的调频参数，进一步提升风光储场站群的频率稳定支撑贡献，有待进一步研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种考虑动态调节约束的风光储场站群调频参数整定方法，解决现有技术存在的未考虑异质电源的动稳态调节特性，难以统筹不同场站的调频参数的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种考虑动态调节约束的风光储场站群调频参数整定方法，包括以下步骤：

3、s1、基于风光储场站群并网系统模型，根据n-1原则构建离线故障集，测量最大频率变化率和最大频率偏差，计算功率折扣系数、响应偏差面积的最小值smin和最大值smax；

4、s2、监视各场站一、二次系统运行状态，判断是否存在脱网和/或通讯中断现象，更新实施调频参数整定的场站集合；

5、s3、根据电网调度指令下发周期，并计及场站调频参数与有功备用水平的失配概率，基于“时间+事件”混合驱动机制，判断是否触发调频参数动态整定操作；

6、s4、计及场站频率响应的动稳态调节约束，综合快速性、完成度和相关度指标，构建风光储场站群调频参数动态整定模型，并调用数学求解器解算各场站的惯性时间常数、调差率和有功限幅；

7、s5、考虑场站调频功能投入和/或故障穿越场景，将步骤s4所获调频参数直接或延时下发至各场站执行；当调频参数动态整定操作再次被触发时，刷新优化模型并重新求解。

8、优选的，功率折扣系数μ的计算方式如下：

9、μvic,i·pvic,imax+μpfr,i·ppfr,imax＝psum,imax    (1)

10、μvic,i＝psum,i(tcor,i)/pvic,imax    (1a)

11、μpfr,i＝psum,i(tcor,i)/ppfr,imax    (1b)

12、其中，i为场站序号；μvic,i、μpfr,i分别i号场站vic和pfr的功率折扣系数；pvic,i、ppfr,i分别为i号场站vic和pfr决定的有功响应，psum,i为pvic,i与ppfr,i的总有功响应，上标max表示最大值；tcor,i为psum,imax的出现时刻；

13、设置仅储能参与vic且允许风光储场站群业主设置pfr响应对象，定义响应偏差面积s为：

14、

15、式中，si为i号场站的响应偏差面积；psum,iref为i号场站的总有功指令，psum,i为pvic,i与ppfr,i的总有功响应。

16、优选的，基于各场站的有功备用水平，在风光储场站群并网系统模型中根据n-1原则设置电网扰动进而构建离线故障集，获得最大频率变化率、最大频率偏差、功率折扣系数，同时，针对同一场景设置仅储能参与pfr、仅风电参与pfr的对照实验，获得响应偏差面积的最小值smin和最大值smax。

17、优选的，当场站发生脱网和/或通讯中断时，认为其调频参数保持原值，更新待整定场站的序号和相关容量：

18、i∈{i-(i1∪i2)}    (3)

19、式中，i为场站序号；i为场站群内所有场站序号的集合；i1为脱网场站序号的集合，i2为通讯中断场站序号的集合；

20、

21、

22、式中，psum,n为场站群额定容量的代数和；psum,es,n为场站群的储能额定容量代数和；pl,n,m，l＝wind,pv,es分别为m号场站风电、光伏和储能的额定容量；pl,n,n，l＝wind,pv,es分别为n号场站风电、光伏和储能的额定容量；pes,n,m为m号场站储能的额定容量；pes,n,n为n号场站储能的额定容量。

23、优选的，设置电网调度指令最小下发周期为时间驱动条件，设置式(6)为事件驱动条件，综合二者判断是否触发调频参数动态整定操作，具体条件如下：

24、

25、式中，t、tpre分别表示当前周期、上一周期；hi、δi分别为i号场站的惯性响应时间常数和调差率；为最大频率变化率；δfmax为最大频率偏差；fn为频率额定值；fdb为pfr的调频死区；pes,n,i为i号场站储能的额定容量；pl,n,i，l＝wind,pv,es分别为i号场站风电、光伏和储能的额定容量；pres,i为i号场站的有功备用水平。

26、优选的，风光储场站群调频参数动态整定模型包括目标函数和约束条件，目标函数的表达式如下：

27、

28、式中，γi为i号场站快速性指标的权重系数；ts,i为i号场站频率控制的调节时间；αh、αδ为完成度指标的权重系数；eh、eδ为场站群等效参数目标值与实际值的差值；βh、βδ为相关度指标的权重系数；pres,j、prj由式(8)定义，i0为i的最小值；

29、

30、约束条件包括i号场站的调节时间定义及其允许范围、各场站的调频需求、场站功率控制响应的速度区间、场站或风/光/储的有功指令与其有功备用水平的关系、风/光/储的有功限幅、各场站惯性时间常数和调差率的允许范围、场站发生脱网和/或通讯中断问题时，等效参数目标值的修正、目标函数第二项指标的完成情况，具体表达式如下：

31、i号场站的调节时间定义及其允许范围：

32、

33、ts,imin≤ts,i≤ts,imax    (10)

34、式中，δpl,iref，l＝wind,pv,es分别为i号场站风电、光伏和储能的有功指令变化量；tl,i，l＝wind,pv,es为相应的功率响应时间常数；δ为误差带，通常取2％或5％；上标min、max、分别表示最小值、最大值；

35、各场站的调频需求：

36、λwind,i+λpv,i+λes,i＝1    (11)

37、

38、

39、

40、式中，λl,i，l＝wind,pv,es分别为i号场站风/光/储各自pfr有功指令占总pfr有功指令的比例；

41、场站功率控制响应的速度区间：

42、

43、场站或风/光/储的有功指令与其有功备用水平的关系：

44、

45、0≤δpes,iref≤pres,es,i    (17)

46、式中，pres,es,i为i号场站的储能有功备用水平；

47、风/光/储的有功限幅为：

48、

49、式中，plim,l,i，l＝wind,pv,es分别为i号场站风/光/储的有功限幅；

50、各场站惯性时间常数和调差率的允许范围：

51、himin≤hi≤himax    (19)

52、δimin≤δi≤δimax    (20)

53、场站发生脱网和/或通讯中断问题时，等效参数目标值的修正式：

54、

55、

56、式中，heqtarr、δeqtar为业主预设的场站群等效参数目标值；heqtar、δeqtar为考虑场站脱网和/或通讯中断后，各场站应聚合等效的参数目标值；

57、

58、

59、式中，heqcal、δeqcal为场站群等效参数实际值；

60、目标函数第二项指标的完成情况：

61、|eh|＝|heqcal-heqtar|≤δh    (25)

62、|eδ|＝|δeqcal-δeqtar|≤δδ    (26)

63、式中，δh、δδ为场站群等效参数的允许误差。

64、优选的，若场站投入vic和/或pfr功能、并网点实际电压小于0.9倍或大于1.1倍母线额定电压时，将步骤s4所获调频参数延时下发至各场站执行；否则，直接下发至各场站执行。

65、因此，本发明采用上述一种考虑动态调节约束的风光储场站群调频参数整定方法，能够基于混合驱动机制和延时闭锁原则，根据等效参数目标值和场站备用差异调整功率控制响应曲线的发展态势和调节时间，并计及场站实际运行时可能发生的故障场景，实现惯性时间常数、调差率和有功限幅的自动整定，进而提升风光储场站群调频贡献率，助力电网安全稳定运行。

66、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。