一种改进调频死区响应的一次调频控制方法及系统与流程

本发明属于风电机组调频控制，涉及一种改进调频死区响应的一次调频控制方法及系统。

背景技术：

1、一次调频死区反映机组开始响应频率变化时刻对应的频率偏差，若设置过小，新能源机组有功输出将频繁波动，反之，则会造成电网频率偏差增大。为了在系统频率波动较小的情况下避免机组频繁参与系统频率一次调整，同时需要保证新能源机组快速调频提高系统的稳定性，需要在电网合理设置调频死区响应方式。

2、目前常用的机组一次调频死区响应方式通常可分为两种：一种是无死区响应方式，系统的实际输入频率为电网频率的线性函数，不利于机组层面的稳定性；一种是常规的调频死区响应方式，当系统频率大于死区时，系统的实际输入频率为电网频率与死区之差，该响应方式调整精度较低，降低了系统一次调频的能力。

3、现有的常规的调频死区响应方式弱化了机组有功支撑频率的能力，在不改变死区范围的情况下，如何让新能源机组在调频过程有更多的功率支撑减弱频率恶化的程度，以及如何让新能源机组在调频过程有更持续的功率支撑提升频率恢复的速度，这些问题是现有的调频方法都无法满足的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中新能源风电机组在调频过程中无法为调频死区响应的调频方法提供频率支撑，是的调整的精度低，调频能力弱的问题，提供一种改进调频死区响应的一次调频控制方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，包括以下步骤：

4、分别建立风电机组的调频控制模型和能够考虑荷电状态反馈的储能电站调频模型；

5、基于风电机组的调频控制模型和储能电站调频模型建立调频死区响应模型，用于考虑频率恶化阶段和频率恢复阶段的不同调频需求；

6、基于调频死区响应模型获取经死区响应后系统实际输入频率的频率偏差，根据频率偏差与发电功率和负载功率的关系，建立电网的动态频率响应模型，完成系统的调频控制。

7、本发明的进一步改进在于：

8、所述建立风电机组的调频控制模型包括以下步骤：

9、构建风电机组调节系统频率动态方程：

10、

11、式中：pm和ω分别为风机机械功率和转子角速度的标幺值；kdel为减载系数；δpwtg为用于调节系统频率的补偿功率；

12、风电机组辅助频率控制方程通过公式(2)表达：

13、

14、式中，δpwtg为风机输出功率变化量；kvi为虚拟惯量系数；kp为下垂系数；τ为控制器时间常数。

15、所述建立能够考虑荷电状态反馈的储能电站调频模型，包括以下步骤：

16、

17、式中，soctot为可用的soc范围；soccen为soc范围的中心；和分别为频率偏移的上下限。

18、储能电站功率输出与soc的变化的方程为：

19、

20、式中，soc0为soc初值；kess为储能单元的能量；pess(t)为储能单元的功率；

21、进一步的，储能电站响应频率偏差δf的下垂特性：

22、

23、式中，ress为下垂系数；kf为能量频率转换因子；

24、进一步的，储能单元频率响应方程：

25、

26、式中，δpess为储能输出功率变化量。

27、所述能量频率转换因子kf通过公式(7)表达：

28、

29、建立调频死区响应模型包括以下步骤：

30、

31、式中，δf和δf(db)分别为死区响应前后系统的频率偏差；fdb为一次调频死区阈值。

32、建立电网的动态频率响应模型包括以下步骤：

33、

34、式中，m和d分别为系统的惯性常数与阻尼系数；δpess储能输出功率变化量；δpwtg为风机机组输出功率变化量；δpdg表示传统火电机组发电功率变化，δpl负载功率的变化。

35、一种改进调频死区响应的一次调频控制系统，包括：

36、模型构建模块，用于分别建立风电机组的调频控制模型和能够考虑荷电状态反馈的储能电站调频模型；

37、调频死区响应模型构建模块，用于基于风电机组的调频控制模型和储能电站调频模型建立调频死区响应模型，用于考虑频率恶化阶段和频率恢复阶段的不同调频需求；

38、动态频率响应模型构建模块，用于基于调频死区响应模型获取经死区响应后系统实际输入频率的频率偏差，根据频率偏差与发电功率和负载功率的关系，建立电网的动态频率响应模型，完成系统的调频控制。

39、一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明任一项所述方法的步骤。

40、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明任一项所述方法的步骤。

41、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

42、本发明公开了一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，以建立风电机组的调频控制模型和能够考虑荷电状态反馈的储能电站调频模型为基础，建立调频死区响应模型，调频死区响应模型可以考虑频率恶化阶段和频率恢复阶段的不同调频需求，风电机组基于改进的调频死区响应模型参与一次调频，可以提供更多、更持续的功率支撑，以获得更快的频率恢复速度和更好的频率调节性能，本发明改进的死区响应方式与死区阈值大小的设置无关，死区范围并没有改变，不会增加常规机组的调频压力，本方法可以改善系统的动态频率性能、提高系统频率的动态稳定性。

技术特征：

1.一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，所述建立风电机组的调频控制模型包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，所述建立能够考虑荷电状态反馈的储能电站调频模型，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，储能电站功率输出与soc的变化的方程为：

5.根据权利要求1所述的一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，所述能量频率转换因子kf通过公式(7)表达：

6.根据权利要求1所述的一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，建立调频死区响应模型包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种改进调频死区响应的一次调频控制方法，其特征在于，建立电网的动态频率响应模型包括以下步骤：

8.一种改进调频死区响应的一次调频控制系统，其特征在于，包括：

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种改进调频死区响应的一次调频控制方法及系统，以建立风电机组的调频控制模型和能够考虑荷电状态反馈的储能电站调频模型为基础，建立调频死区响应模型，调频死区响应模型可以考虑频率恶化阶段和频率恢复阶段的不同调频需求，风电机组基于改进的调频死区响应模型参与一次调频，可以提供更多、更持续的功率支撑，以获得更快的频率恢复速度和更好的频率调节性能，本发明改进的死区响应方式与死区阈值大小的设置无关，死区范围并没有改变，不会增加常规机组的调频压力，本方法可以改善系统的动态频率性能、提高系统频率的动态稳定性。

技术研发人员：李华,李旭东,王碧阳,李昇,熊尉辰,朱超,焦在滨,刘俊,姚宏伟,程子月,王妍心
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17