一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法技術

本發明專利技術公開了一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法，其包括以下步驟：S1、建立頻率控制模型；S2、獲取電網頻率；S3、判斷當前電網頻率是否偏離設定值；S4、獲取慣性控制模型的輸出控制值；獲取頻率控制模型輸出控制值；S5、獲取減載控制模型的輸出控制值；S6、獲取慣性控制模型的輸出控制值；S7、獲取風電機組向電網輸出的功率；S8、將風電機組向電網輸出的功率、原動機輸出功率和負載功率輸入到發電機負荷模型，得到調整后的頻率；S9、通過強化學習優化當前頻率控制模型的目標參數，返回步驟S2，實現持續優化。本方法不僅可快速地響應系統頻率的暫態變化，緩解了傳統調頻機組的壓力，也實現了風電場的永久參與。也實現了風電場的永久參與。也實現了風電場的永久參與。

【技術實現步驟摘要】
一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法


[0001]本專利技術涉及電網調頻領域，具體涉及一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法。

技術介紹

[0002]近年來，風能作為一種清潔的新型能源，以其豐富的儲量、廉價的成本、等特點成為可再生能源開發利用的重點研究對象。然而，由于風力發電具有間歇性、隨機性、波動性的特點，對電網的安全穩定運行造成了一系列的沖擊，尤其影響電網的頻率，在具有風電高滲透率的系統中，上述問題尤為突出。
[0003]因此，為了維持系統的頻率穩定，同時有效地利用風能資源，風電場應與傳統機組一樣共同調節電網頻率。雖然風電機組不具備傳統機組的慣性響應和一次調頻能力，但是其基于電力電子變換器的有功控制系統為風電參與頻率調節提供了控制基礎。如此一來，風電機組通過調整有功出力就可以實現對電網頻率的調節。
[0004]目前，國內外在風電參與調頻方面開展了大量的研究，大體上可歸為兩類，一類是無備用容量的慣性控制，另一類是有備用容量的一次調頻控制，包括超速控制和槳距角控制。
[0005]然而，大多數調頻方法基本沒有考慮系統頻率響應的非線性特性，僅是對風電場有功功率系統的控制方法進行了研究，在應對不同的頻率偏差時，風電機組的有功輸出仍不理想。因此，為了充分利用風電資源，更好地響應系統頻率變化，有必要進一步優化有功出力調整方案。

技術實現思路

[0006]針對現有技術中的上述不足，本專利技術提供的一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法解決了現有風電場在應對不同的頻率偏差時風電機組的有功輸出不理想的問題。
[0007]為了達到上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案為：
[0008]提供一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法，其包括以下步驟：
[0009]S1、建立頻率控制模型，初始化頻率控制模型的目標參數，目標參數包括風電場慣性、風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數；
[0010]S2、獲取當前電網頻率；
[0011]S3、判斷當前電網頻率是否偏離設定值，若是則進入步驟S4，否則返回步驟S2；
[0012]S4、將電網頻率的偏離值輸入慣性控制模型，得到慣性控制模型的輸出控制值A1；將電網頻率的偏離值輸入當前頻率控制模型，得到輸出控制值
[0013]S5、將值A1輸入減載控制模型，得到減載控制模型的輸出控制值A2；
[0014]S6、將控制值A2對應的轉子轉速變化量反饋至慣性控制模型，得到慣性控制模型的輸出控制值A3；
[0015]S7、將值A3與值相加后輸入風機動力模型，得到風電機組向電網輸出的功率
ΔP
WF
；
[0016]S8、將功率ΔP
WF
、原動機輸出功率和負載功率輸入到發電機負荷模型，得到調整后的頻率；
[0017]S9、判斷是否繼續進行頻率優化，若是則通過強化學習優化當前頻率控制模型的目標參數，并返回步驟S2；否則結束頻率優化。
[0018]進一步地，步驟S1中建立頻率控制模型，初始化頻率控制模型的目標參數的具體方法為：
[0019]將風電場慣性、風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數作為目標參數，根據公式：
[0020][0021][0022][0023][0024]建立頻率控制模型；其中ΔP
FC
為初始頻率控制模型得到的輸出控制值，為風電場慣性M
A
對應的功率，為風電場阻尼D
A
對應的功率，為風電場穩態輸出變化的輔助控制常數K
P
對應的功率；Δf為頻率變化值；Δf'為Δf進行高通濾波后的值；t表示時間；
[0025]將風電場慣性的初始值設置為50、將風電場阻尼的初始值設置為50，并將風電場穩態輸出變化的輔助控制常數的初始值設置為10。
[0026]進一步地，步驟S9中通過強化學習優化頻率控制模型的目標參數的具體方法包括以下子步驟：
[0027]S9
?
1、根據公式：
[0028][0029]獲取第n組目標參數對應的評價值Q
n
；其中N為電力系統區域的數量；i為第i個區域；Δt
i
為第i個區域的時間變化；Δf
i
為第i個區域的頻率變化；初始評價值Q0為負無窮；
[0030]S9
?
2、根據公式：
[0031]Q
n+1
?
Q
n
>h
[0032]判斷相鄰兩次迭代過程中目標參數對應的評價值之差是否大于閾值h，若是則進入步驟S9
?
3，否則輸出當前目標參數；
[0033]S9
?
3、判斷當前風電場慣性、風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數是否分別大于閾值a、閾值b和閾值c，若是則輸出當前目標參數；否則進入步驟S9
?
4；
[0034]S9
?
4、對當前風電場慣性、風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數分別進行梯度更新，并返回步驟S9
?
1。
[0035]進一步地，步驟S9
?
2中閾值h的值為10
?7。
[0036]進一步地，步驟S9
?
3中閾值a的取值為120。
[0037]進一步地，步驟S9
?
3中閾值b的取值為110。
[0038]進一步地，步驟S9
?
3中閾值c的取值為30。
[0039]進一步地，步驟S9
?
4中梯度更新的具體方法為：
[0040]根據公式：
[0041][0042][0043][0044]對第n個風電場慣性風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數分別進行梯度更新，得到第n+1個風電場慣性風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數其中α為學習速率；表示第n組目標參數對應的頻率控制模型輸出控制值。
[0045]本專利技術的有益效果為：本方法結合慣性控制和一次調頻控制策略各自的優勢制定風電場調頻控制方法，并且根據頻率響應的非線性特性，基于確定性策略梯度的強化學習算法優化頻率控制模型中的頻率控制參數，使得本方法不僅可快速地響應系統頻率的暫態變化，緩解了傳統調頻機組的壓力，也實現了風電場的永久參與。
附圖說明
[0046]圖1為本專利技術的流程示意圖；
[0047]圖2為頻率控制模型的示意圖；
[0048]圖3為強化學習優化初始頻率控制模型的參數的流程示意圖；
[0049]圖4為實施例中階躍負荷波動圖；
[0050]圖5為實施例中頻率偏差對比圖；
[0051]圖6為實施例中風電機組有功輸出對比圖；
[0052]圖7為單區域電力系統中區域1頻率偏差對比圖；
[0053]圖8為單區域電力系統中區域1有功功率輸出變化對比本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、建立頻率控制模型，初始化頻率控制模型的目標參數，目標包括風電場慣性、風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數；S2、獲取當前電網頻率；S3、判斷當前電網頻率是否偏離設定值，若是則進入步驟S4，否則返回步驟S2；S4、將電網頻率的偏離值輸入慣性控制模型，得到慣性控制模型的輸出控制值A1；將電網頻率的偏離值輸入當前頻率控制模型，得到輸出控制值S5、將值A1輸入減載控制模型，得到減載控制模型的輸出控制值A2；S6、將控制值A2對應的轉子轉速變化量反饋至慣性控制模型，得到慣性控制模型的輸出控制值A3；S7、將值A3與值相加后輸入風機動力模型，得到風電機組向電網輸出的功率ΔP
WF
；S8、將功率ΔP
WF
、原動機輸出功率和負載功率輸入到發電機負荷模型，得到調整后的頻率；S9、判斷是否繼續進行頻率優化，若是則通過強化學習優化當前頻率控制模型的目標參數，并返回步驟S2；否則結束頻率優化。2.根據權利要求1所述的風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法，其特征在于，步驟S1中建立頻率控制模型，初始化頻率控制模型的目標參數的具體方法為：將風電場慣性、風電場阻尼和風電場穩態輸出變化的輔助控制常數作為目標參數，根據公式：據公式：據公式：據公式：建立頻率控制模型；其中ΔP
FC
為初始頻率控制模型得到的輸出控制值，為風電場慣性M
A
對應的功率，為風電場阻尼D
A
對應的功率，為風電場穩態輸出變化的輔助控制常數K
P
對應的功率；Δf為頻率變化值；Δf'為Δf進行高通濾波后的值；t表示時間；將風電場慣性的初始值設置為50、將風電場阻尼的初始值設置為50，并將風電場穩態輸出變化的輔助控制常數的初始值設置為10。3.根據權利要求1所述的風電場參與一次調頻的頻率控制優化方法，其特征在于，步驟S9中通過強化學習優化頻率控制模型的目標參數的具體方法包括以下子步驟：S9
?
1、根據公式：獲取第n組目標參數對應的評價...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王巧，
申請(專利權)人：王巧，
類型：發明
國別省市：