制的緊急區(qū)，儲(chǔ)能系統(tǒng)投入緊急調(diào)頻功能，輔助旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源共同進(jìn)行調(diào)頻。
[0043]步驟3、系統(tǒng)頻率化eq。胃由死區(qū)進(jìn)入次緊急區(qū)時(shí)，調(diào)頻控制通過(guò)微電網(wǎng)內(nèi)的所有 具有可調(diào)容量的旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源的調(diào)速器根據(jù)機(jī)組一次調(diào)頻特性完成。
[0044] 步驟4、系統(tǒng)頻率化eq。胃由次緊急區(qū)進(jìn)入緊急區(qū)時(shí)，主電源根據(jù)機(jī)組一次調(diào)頻特 性調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，儲(chǔ)能系統(tǒng)投入緊急調(diào)頻功能，采用PID算法快速提供有功支持。
[0045] 如圖2所示為儲(chǔ)能緊急調(diào)頻投入采用的PID算法控制框圖。PID算法具體為，將緊 急區(qū)的闊值作為頻率參考值（頻率向上越限則參考值取化頻率向下越限則參考 值取化eq緊旨JP目），與當(dāng)前頻率化eq。J故差A(yù)f;然后經(jīng)過(guò)PID環(huán)節(jié)后得到有功變化量AP; 最后將AP與當(dāng)前儲(chǔ)能有功值P。求和，并考慮儲(chǔ)能有功功率的限值增加限幅控制器（即設(shè) 置儲(chǔ)能系統(tǒng)可輸出有功功率的上下限，高于上限則按照上限值輸出，低于下限則按照下限 值輸出，不越限則按照實(shí)際計(jì)算值輸出），從而得出儲(chǔ)能調(diào)頻時(shí)輸出的總有功功率P。
[0046] 步驟5、系統(tǒng)頻率化eq。胃由緊急區(qū)進(jìn)入次緊急區(qū)時(shí)，主電源根據(jù)機(jī)組一次調(diào)頻特 性調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，儲(chǔ)能系統(tǒng)采用模擬發(fā)電機(jī)慣性調(diào)頻方式逐漸退出緊急調(diào)頻功能。
[0047] 如圖3所示為儲(chǔ)能緊急調(diào)頻退出采用的模擬發(fā)電機(jī)慣性調(diào)頻方式控制框圖。具體 方法為：將緊急區(qū)的闊值作為頻率參考值（頻率向上越限則參考值取Freq^胃Wg,頻率向下 越限則參考值取化equs?)，與當(dāng)前頻率化eq"J故差A(yù)f';然后通過(guò)式
得到有功變化量AP';最后將AP'與當(dāng)前儲(chǔ)能有功值P。求和，并考慮儲(chǔ)能有功功率的限 值增加限幅控制器，從而得出儲(chǔ)能調(diào)頻時(shí)輸出的總有功功率P。
[0048]在儲(chǔ)能系統(tǒng)緊急調(diào)頻退出階段，儲(chǔ)能系統(tǒng)將調(diào)頻中所投入的有功功率轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn) 類(lèi)主電源時(shí)須與旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源調(diào)節(jié)速度相匹配，因此Tb取整個(gè)微電網(wǎng)的等效慣性時(shí)間常數(shù) H，并通過(guò)實(shí)測(cè)的功率不平衡量和頻率變化率計(jì)算；具體方法如圖5所示：
[0049] (1)建立等效轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程
[0050] 其中，H為微電網(wǎng)中等效慣性時(shí)間常數(shù)，P歷微電網(wǎng)內(nèi)電源發(fā)出的有功，P,為微電 網(wǎng)內(nèi)負(fù)載消耗的有功功率，f。為工頻頻率，壯Mt為系統(tǒng)頻率變化率，AP 胃為整個(gè)微電網(wǎng) 的有功功率不平衡量。
[0051] (2)實(shí)時(shí)采集微電網(wǎng)內(nèi)所有電源發(fā)出的有功功率和負(fù)荷Pu W及微電網(wǎng)系統(tǒng)頻 率f。
[0052] (3)當(dāng)檢測(cè)到微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率變化越限時(shí)，取頻率變化率越限時(shí)刻為擾動(dòng)發(fā)生時(shí) 刻t。，t。前1秒為擾動(dòng)前時(shí)刻t 1，t。后0. 1秒為擾動(dòng)后時(shí)刻t 2。記錄ti時(shí)刻的P ei、Pu,記 錄t。時(shí)刻的P eo、Pl。、f。，記錄心時(shí)刻的f 2。
[005引（4)根據(jù)式A P不平衡=(Pw-Pl。)-(Pgi-Pli)計(jì)算功率不平衡重A P不平衡。
[0054] (5)根據(jù)式 算頻率變化率壯Mt。
[00巧](6)根據(jù)式 計(jì)算電網(wǎng)等效慣性時(shí)間常數(shù)H。
[0056] 圖4所示為緊急區(qū)調(diào)頻仿真結(jié)果圖。系統(tǒng)頻率下降后，儲(chǔ)能電源和水電機(jī)組輸出 有功都有增加，它們共同承擔(dān)系統(tǒng)的功率缺額。其中，儲(chǔ)能電源可W快速提供有功功率支 撐，水輪機(jī)的有功功率響應(yīng)較慢。當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)到49化W上時(shí)，儲(chǔ)能因調(diào)頻增加的出力 逐漸退出，轉(zhuǎn)移至水電機(jī)組。儲(chǔ)能系統(tǒng)緊急調(diào)頻退出算法，由于采用了基于實(shí)測(cè)頻率響應(yīng)辨 識(shí)的控制參數(shù)，改善了與旋轉(zhuǎn)類(lèi)電源調(diào)頻速度的匹配性能，避免了頻率振蕩，從而有力的保 證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于實(shí)測(cè)頻率響應(yīng)辨識(shí)的孤立微電網(wǎng)調(diào)頻控制方法，其特征在于，所述方法包 含W下步驟： (1) 依據(jù)微電網(wǎng)頻率偏差對(duì)調(diào)頻控制區(qū)域進(jìn)行劃分，分為死區(qū)、次緊急區(qū)和緊急區(qū)；設(shè) 走次緊急區(qū)和緊急區(qū)的頻率闊值分別為Freq次緊急下限、Freq次緊急上限和Freq緊急下限、Freq緊急上 限； (2) 監(jiān)視當(dāng)前時(shí)刻微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率化eq。。。： 當(dāng)Rreq&n急了|!目<Rreq"D"<Rreq&n急上P目時(shí)，微電網(wǎng)處于調(diào)頻控制的死區(qū)，無(wú)需對(duì)孤立微 電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻控制； 當(dāng)Freq次緊急上限《化eq^<Freq緊急上限或Freq緊急下限<heq麵《Freq次緊急下限時(shí)，微電 網(wǎng)處于調(diào)頻控制的次緊急區(qū)，調(diào)頻任務(wù)由旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源承擔(dān)； 當(dāng)化69。。"> ：Freq緊急上限或化69。胃《：Freq緊急下限時(shí)，微電網(wǎng)處于調(diào)頻控制的緊急區(qū)，儲(chǔ)能 系統(tǒng)投入緊急調(diào)頻功能，輔助旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源共同進(jìn)行調(diào)頻； (3) 當(dāng)微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率化eq。胃由死區(qū)進(jìn)入次緊急區(qū)時(shí)，調(diào)頻控制通過(guò)微電網(wǎng)內(nèi)的所 有具有可調(diào)容量的旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源的調(diào)速器根據(jù)機(jī)組一次調(diào)頻特性完成； (4) 當(dāng)微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率Freq。胃由次緊急區(qū)進(jìn)入緊急區(qū)時(shí)，旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源根據(jù)機(jī)組一 次調(diào)頻特性調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率，儲(chǔ)能系統(tǒng)投入緊急調(diào)頻功能，采用PID算法快速提供 有功支持； (5) 當(dāng)微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率化eq。胃由緊急區(qū)進(jìn)入次緊急區(qū)時(shí)，旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源根據(jù)機(jī)組一 次調(diào)頻特性調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的系統(tǒng)頻率，儲(chǔ)能系統(tǒng)采用模擬發(fā)電機(jī)慣性調(diào)頻方式逐漸退出緊急 調(diào)頻功能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤立微電網(wǎng)調(diào)頻控制方法，其特征在于： 在步驟（4)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)將緊急區(qū)的闊值作為頻率參考值，頻率向上越限則頻率參考 值取化旨上pg，頻率向下越限則頻率參考值取化旨了pg，將緊急區(qū)的闊值與當(dāng)前頻率 化eq"J故差A(yù)f;然后經(jīng)過(guò)PID環(huán)節(jié)后得到有功變化量ΔΡ;最后將ΔΡ與當(dāng)前儲(chǔ)能有功值 P。求和，并考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)有功功率的限值增加限幅控制器即設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)可輸出有功功率 的上下限，高于上限則按照上限值輸出，低于下限則按照下限值輸出，不越限則按照實(shí)際計(jì) 算值輸出，從而得出儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻時(shí)輸出的總有功功率P。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤立微電網(wǎng)調(diào)頻控制方法，其特征在于： 在步驟巧）中，儲(chǔ)能系統(tǒng)緊急調(diào)頻退出采用模擬發(fā)電機(jī)慣性調(diào)頻方式，將儲(chǔ)能系統(tǒng)等 效成時(shí)間常數(shù)為T(mén)b的一階慣性環(huán)節(jié)乘W增益Kb的模型，在該模型中，Tb為所模擬發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的時(shí)間常數(shù)，一階慣性環(huán)節(jié)用于描述儲(chǔ)能系統(tǒng)電源的延時(shí)；Kb為所模擬發(fā)電 機(jī)的有功功率-頻率下垂系數(shù)的倒數(shù)，用于模擬系統(tǒng)頻率偏差A(yù)f'與儲(chǔ)能電源出力變化 ΔΡ'的關(guān)系；具體方法為：將緊急區(qū)的闊值作為頻率參考值，頻率向上越限則頻率參考值 取Freq緊急上限，頻率向下越限則頻率參考值取Freq緊急了限作為參考值，將緊急區(qū)的闊值與當(dāng) 前頻率化eq"J故差A(yù)f';然后通過(guò)式（1)得到有功變化量ΔΡ';最后將ΔΡ'與當(dāng)前儲(chǔ) 能有功值P。求和，并考慮儲(chǔ)能有功功率的限值增加限幅控制器即設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)可輸出有功 功率的上下限，高于上限則按照上限值輸出，低于下限則按照下限值輸出，不越限則按照實(shí) 際計(jì)算值輸出，從而得出儲(chǔ)能調(diào)頻時(shí)輸出的總有功功率P。(I)4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的孤立微電網(wǎng)調(diào)頻控制方法，其特征在于： 在儲(chǔ)能系統(tǒng)緊急調(diào)頻退出階段，儲(chǔ)能系統(tǒng)將調(diào)頻中所投入的有功功率轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)類(lèi)主 電源時(shí)須與旋轉(zhuǎn)類(lèi)主電源調(diào)節(jié)速度相匹配，因此Tb取整個(gè)微電網(wǎng)的等效慣性時(shí)間常數(shù)H，并 通過(guò)實(shí)測(cè)的功率不平衡量和頻率變化率計(jì)算；具體方法為： ① 參照同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，在微電網(wǎng)中建立等效慣性時(shí)間常數(shù)，描述微電網(wǎng) 整體等效慣性時(shí)間常數(shù)，如式（2)所示：株) 其中，H為微電網(wǎng)中等效慣性時(shí)間常數(shù)，口<；為微電網(wǎng)內(nèi)電源發(fā)出的有功功率，口^為微電 網(wǎng)內(nèi)負(fù)載消耗的有功功率，f。為工頻頻率，壯Mt為系統(tǒng)頻率變化率，AP 胃為整個(gè)微電網(wǎng) 的有功功率不平衡量； ② 實(shí)時(shí)采集微電網(wǎng)內(nèi)所有電源發(fā)出的有功功率Pe和負(fù)荷1\，W及微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率f。 ③ 當(dāng)檢測(cè)到微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率變化越限時(shí)，取頻率變化率越限時(shí)刻為擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻t。，t。 前Μ秒為擾動(dòng)前時(shí)刻ti，t。后N秒為擾動(dòng)后時(shí)刻12,記錄ti時(shí)刻的PCl、Pu，記錄t。時(shí)刻的 PgO、Ρ?Λ、f。，記錄心時(shí)刻的f2; ④ 根據(jù)式AP不平衡=(PgQ-Pu))-(P(；i-Pu)計(jì)算功率不平衡重AP不平衡； ⑥根據(jù)式t算頻率變化率壯/化。 ⑧根據(jù)式計(jì)算微電網(wǎng)等效慣性時(shí)間常數(shù)H。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于實(shí)測(cè)頻率響應(yīng)辨識(shí)的孤立微電網(wǎng)調(diào)頻控制方法。該方法針對(duì)孤立微電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，基于分段調(diào)頻控制的理念，提出了一種調(diào)頻控制策略。該控制策略根據(jù)微電網(wǎng)頻率偏差對(duì)調(diào)頻控制的緊急程度進(jìn)行劃分，在不同控制區(qū)域使用不同的有功控制方式，基于實(shí)測(cè)頻率響應(yīng)辨識(shí)控制參數(shù)，從而最大程度利用可再生能源發(fā)電，同時(shí)降低了儲(chǔ)能電池的充放電次數(shù),避免了各電源調(diào)節(jié)速度不一致導(dǎo)致的振蕩問(wèn)題。在擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，該策略能夠支撐微電網(wǎng)的頻率，提高微電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。
【IPC分類(lèi)】H02J3/24, H02J3/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105406496
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510929969
【發(fā)明人】孫曉彥, 時(shí)伯年, 孫剛, 劉志超
【申請(qǐng)人】北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日