计及频率时空差异的火储联合一次调频控制方法及系统与流程

本发明涉及电力系统有功平衡和一次调频控制，并且更具体地，涉及一种计及频率时空差异的火储联合一次调频控制方法及系统。

背景技术：

1、随着光伏、风电等可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，同步机转动惯量不断下降，系统调频需求不断攀升。一方面，风电和光伏资源受地理气象条件制约，电网不同的区域，风电和光伏渗透率差异较大。另一方面，由于电源结构与机组并网特性的空间分布不均，电力系统各区域的转动惯量呈现非均匀特性。因此，当扰动发生在不同节点时，电网中各节点的频率响应特性（如频率变化率rocof、频率最低点）也存在差异，电力系统网架规模越大，新能源渗透率越高，惯量分布越不均匀，各个节点的频率差异越大。基于全网频率一致性的一次调频控制，无法满足不同区域的调频需求。远端区域功率需经长距离输电通道输送，以补偿扰动节点的功率缺额。依托远距离输电通道异地输送远端备用功率，补偿扰动节点功率缺口，不仅运行经济指标偏低，还将增大电网有功传输损耗。储能电站作为一种灵活的电力调节资源，能够快速地吸收或释放电能，可满足电网特定区域的调频需求。当前技术的不足：

2、现有一次调频调控方法通常假定系统全网频率同步变化，忽略了故障扰动下电网不同节点频率波动的非一致性与地域差异。惯量和调频薄弱区域发生较大有功扰动时，扰动点频率快速跌落或攀升，可能在短时内突破低频减载火高频切机安全阈值，造成故障近区机组脱网或发生低频减载事件。

3、电网频率波动需毫秒级响应，传统火电机组惯性响应延迟大。同步机惯量和调频薄弱区域发生较大有功扰动时，由于火电机组的延迟，无法快速弥补功率缺额。

4、基于频率一致性的一次调频策略无法考虑扰动近区和远区的功率补偿差异，引起有功的跨区域流动，可能造成其它稳定问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种计及频率时空差异的火储联合一次调向控制方法，包括：

2、确定电网中监控主站的位置，并基于所述监控主站的位置，对电网中调节资源站的储能电站进行分类；

3、根据监控主站节点获取的特征量进行电网故障感知，当电网发生故障后，基于监控主站发电机的的频率变化特性，对监控区域有功扰动大小进行评估，对分类的储能电站进行可用调节能力进行评估，并获取评估结果；

4、根据所述评估结果，根据预设的下发逻辑，对所述储能电站下发一次调频控制指令，并基于所述一次调频控制指令，对所述储能电站进行控制。

5、可选的，根据电网的网络拓扑关系、同步机分布情况以及储能电站分布情况，确定监控主站的位置。

6、可选的，基于所述监控主站的位置，对电网中调节资源站的储能电站进行分类，包括：

7、根据火储联合调节资源站接入的位置和电压等级，对储能电站进行归类，并明确所属的监控主站；

8、根据储能电站与监控主站的电气距离远近，确定监控主站和储能电站的归属关系，并对储能电站子站按照距离监控主站的电气距离进行排序。

9、可选的，根据监控主站节点获取的特征量进行电网故障感知，包括：

10、根据特征量以及电网故障类型的典型电气量规律通过阈值判断、特征匹配或逻辑判据方式区分电网的短路故障和有功突变故障。

11、可选的，根据故障节点电压、电流的跌幅，频率变化特性，判断故障发生区域。

12、可选的，根据故障节点电压或电流是否为阶跃突变，非阶跃突变则电网发生有功扰动故障。

13、可选的，对分类的储能电站进行可用容量评估，包括：

14、若电网发生短路故障后，监控主站不下发任何有功释放或者吸收指令；

15、若电网发生有功扰动故障，获取储能电站的电量状态soc，基于所述电量状态，确定储能电站的状态；

16、其中，当储能电站的soc为0%~10%时，为禁止放电状态；

17、当储能电站的soc为10%~90%时，为可充电也可放电状态；

18、当储能电站的soc为90%~100%时，为禁止充电状态；

19、若监控主站近区的不平衡功率缺额为：

20、

21、其中，为不平衡功率，为可调节功率；

22、

23、其中：n为主站监控发电机个数，hgi为发电机额定动能，f为频率；

24、若>0，则需要储能电站释放有功功率，储能电站的放电功率为：

25、

26、若<0，则需要储能电站吸收有功功率，储能电站的可用有功容量计算为：

27、若<0，则需要储能电站吸收有功功率，储能电站的充电功率为计算为：

28、

29、对于单个储能电站：

30、

31、

32、其中s为储能电站容量，soc为储能电站荷电状态，t为充放电时长。

33、可选的，根据预设的下发逻辑，对所述储能电站下发一次调频控制指令，包括：

34、若>0，区域的功率缺额为，对储能电站下发释放有功指令，下发逻辑为：

35、如果>，则给近区储能电站下发有功释放指令，释放有功功率，并根据监控主站包含的储能电站子站排列顺序进行储能电站优选，包括：优先选择排序靠前的储能电站子站，当释放有功已经大于等于扰动功率时，有功释放指令不再下发给后续的储能电站；

36、如果<<，则给近区储能电站下发有功释放指令，释放有功功率；

37、如果<，则给近区储能电站下发有功释放指令，释放有功功率。

38、若<0，区域的功率盈余为，给储能电站下发吸收有功指令，下发逻辑为：

39、如果>，则给近区储能电站下发有功吸收指令，吸收有功功率，并根据监控主站包含的储能电站子站排列顺序进行储能电站优选，包括：优先选择排序靠前的储能电站子站，当吸收有功已经大于等于扰动功率时，有功吸收指令不再下发给后续的储能电站；

40、如果<<，则给近区储能电站下发有功吸收指令，吸收有功功率；

41、如果>，则给近区储能电站下发有功吸收指令，吸收有功功率。

42、再一方面，本发明还提出了一种计及频率时空差异的火储联合一次调频控制系统，包括：

43、分类单元，用于确定电网中监控主站的位置，并基于所述监控主站的位置，对电网中火储联合调节资源站的储能电站进行分类；

44、评估单元，用于根据监控主站节点获取的特征量进行电网故障感知，当电网发生故障后，基于储能电站的频率时空差异，对分类的储能电站进行可用容量评估，并获取评估结果；

45、控制单元，用于根据所述评估结果，根据预设的下发逻辑，对所述储能电站下发一次调频控制指令，并基于所述一次调频控制指令，对所述储能电站进行控制。

46、可选的，根据电网的网络拓扑关系、同步机分布情况以及储能电站分布情况，确定监控主站的位置。

47、可选的，基于所述监控主站的位置，对电网中火储联合调节资源站的储能电站进行分类，包括：

48、根据火储联合调节资源站接入的位置和电压等级，对储能电站进行归类，并明确所属的监控主站；

49、其中，同一个储能电站能受控不同的监控主站；

50、根据储能电站与监控主站的电气距离远近，确定监控主站和储能电站的归属关系，并对储能电站子站按照距离监控主站的电气距离进行排序。

51、可选的，根据监控主站节点获取的特征量进行电网故障感知，包括：

52、根据特征量以及电网故障类型的典型电气量规律通过阈值判断、特征匹配或逻辑判据方式区分电网的短路故障和有功突变故障。

53、可选的，根据故障节点电压、电流的跌幅、频率变化特性，判断故障发生区域。

54、可选的，根据故障节点电压或电流是否为阶跃突变，非阶跃突变则电网发生有功扰动故障。

55、可选的，对分类的储能电站进行可用容量评估，包括：

56、若电网发生短路故障后，监控主站不下发任何有功释放或者吸收指令；

57、若电网发生有功扰动故障，获取储能电站的电量状态soc，基于所述电量状态，确定储能电站的状态；

58、其中，当储能电站的soc为0%~10%时，为禁止放电状态；

59、当储能电站的soc为10%~90%时，为可充电也可放电状态；

60、当储能电站的soc为90%~100%时，为禁止充电状态；

61、若监控主站近区的不平衡功率缺额为：

62、

63、其中，为不平衡功率，为可调节功率；

64、

65、其中：n为主站监控发电机个数，hgi为发电机额定动能，f为频率；

66、若>0，则需要储能电站释放有功功率，储能电站的放电功率为，

67、若<0，则需要储能电站吸收有功功率，储能电站的充电功率为计算为：

68、

69、对于单个储能电站：

70、

71、

72、其中s为储能电站容量，soc为储能电站荷电状态，t为充放电时长。

73、可选的，根据预设的下发逻辑，对所述储能电站下发一次调频控制指令，包括：

74、若>0，区域的功率缺额为，对储能电站下发释放有功指令，下发逻辑为：

75、如果>，则给近区储能电站下发有功释放指令，释放有功功率，并根据监控主站包含的储能电站子站排列顺序进行储能电站优选，包括：优先选择排序靠前的储能电站子站，当释放有功已经大于等于扰动功率时，有功释放指令不再下发给后续的储能电站；

76、如果<<，则给近区储能电站下发有功释放指令，释放有功功率；

77、如果<，则给近区储能电站下发有功释放指令，释放有功功率。

78、若<0，区域的功率盈余为，给储能电站下发吸收有功指令，下发逻辑为：

79、如果>，则给近区储能电站下发有功吸收指令，吸收有功功率，并根据监控主站包含的储能电站子站排列顺序进行储能电站优选，包括：优先选择排序靠前的储能电站子站，当吸收有功已经大于等于扰动功率时，有功吸收指令不再下发给后续的储能电站；

80、如果<<，则给近区储能电站下发有功吸收指令，吸收有功功率；

81、如果>，则给近区储能电站下发有功吸收指令，吸收有功功率。

82、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

83、处理器，用于执行一个或多个程序；

84、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

85、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

86、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

87、本发明提供了一种计及频率时空差异的火储联合一次调频控制方法，包括：确定电网中监控主站的位置，并基于所述监控主站的位置，对电网中火储联合调节资源站的储能电站进行分类；根据监控主站节点获取的特征量进行电网故障感知，当电网发生故障后，基于监控主站的频率变化特性，对监控区扰动大小进行评估，对分类的储能电站进行可用调节能力进行评估，并获取评估结果；根据所述评估结果，根据预设的下发逻辑，对所述储能电站下发一次调频控制指令，并基于所述一次调频控制指令，对所述储能电站进行控制。本发明的实施克服了同步机一次调频响应延迟的局限性，调节速度更快达到毫秒级。