【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統，具體涉及一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法及系統。
技術介紹
1、在全球范圍內，隨著能源結構的深刻變革，可再生能源的比重日益增加，電力系統正經歷著由傳統化石能源向清潔能源轉型的歷史性轉變。這一轉變的核心挑戰在于如何有效整合波動性和間歇性較強的可再生能源，如風能和太陽能，以確保電網的穩定運行。在這一背景下，儲能技術成為了支撐電網穩定的關鍵技術之一。二氧化碳儲能技術憑借其環境友好以及與可再生能源的良好兼容性，具有巨大的潛力。
2、在傳統的電力系統中，電網頻率的穩定主要依賴于火電機組的快速響應。然而，隨著可再生能源比例的提升，這些機組往往難以迅速且準確地響應頻率的微小變化。二氧化碳儲能系統通過快速吸收或釋放能量，為系統提供慣性支撐，能夠有效平抑電網頻率的波動，提高電網的頻率質量。但在實際應用中，電網頻率的變化具有隨機性和不確定性，而二氧化碳儲能系統的充放電動態特性又涉及復雜的物理過程。傳統的控制方法往往難以應對這些挑戰，因此，急需開發一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法。
技術實現思路
1、(一)專利技術目的
2、本專利技術的目的是提供一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法及系統，通過引入二氧化碳儲能并設計調頻規則參與電網調頻，能夠有效響應電網頻率的實時變化，同時能有效處理電網頻率變化中的不確定性和復雜性，維持電網頻率的穩定。
3、(二)技術方案
4、為解決上述問題，本專利技術的第一方面提供了一種考
5、s1，建立二氧化碳儲能系統的功率模型；
6、s2，構建調頻控制系統輸入變量、輸出變量的隸屬度函數，所述隸屬度函數分別將所述輸入變量和所述輸出變量劃分為不同的模糊等級；
7、s3，根據所述模糊等級制定調頻規則；
8、s4，基于所述二氧化碳儲能系統的功率模型，獲得二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型；所述二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型根據所述調頻規則輸出相應的輸出變量，所述輸出變量導致二氧化碳儲能的輸出功率變化；
9、s5，結合電網中汽輪機的輸出功率變化、風電機組的輸出功率波動和所述二氧化碳儲能的輸出功率變化與電網負荷的平衡關系，得到電網動態頻率響應模型；
10、s6，基于所述電網動態頻率響應模型進行電網調頻。
11、進一步地，所述s1包括：根據二氧化碳儲能系統內在的物理機理，以及二氧化碳儲能系統內部各元件間的相互作用和功能耦合，得到二氧化碳儲能系統的功率模型。
12、進一步地，所述二氧化碳儲能系統的功率模型的計算公式如下：
13、
14、
15、式中，為分別第j級壓縮機功率和第k級透平機功率；分別為第j級壓縮機壓比和第k級透平機透平膨脹比；κ為二氧化碳絕熱指數；分別為第j級壓縮機等熵效率和第k級透平機等熵效率；為壓縮機中二氧化碳質量流量，為透平機中二氧化碳質量流量；cp為二氧化碳定壓比熱容；分別為第j級壓縮機入口溫度和第k級透平機入口溫度；分別為壓縮機機械效率和透平機機械效率；pc,pt分別為壓縮機總功率和透平機總功率；c,t分別為壓縮機總級數和透平機總級數。
16、進一步地，所述s2包括：根據二氧化碳儲能的動態響應特性和電網頻率偏差范圍，構建調頻控制系統輸入變量、輸出變量的隸屬度函數。
17、進一步地，所述輸入變量包括二氧化碳流量和電網頻率偏差，所述隸屬度函數將所述輸入變量劃分為4個或5個模糊等級，不同的模糊等級對應不同的數值。
18、進一步地，所述輸出變量為二氧化碳儲能反饋量，所述隸屬度函數將所述輸出變量劃分為5個模糊等級。
19、進一步地，所述s3包括：
20、若所述電網頻率偏差在0附近，則所述二氧化碳儲能反饋量在0附近；
21、若所述電網頻率偏差不在0附近，則所述二氧化碳儲能的輸出功率變化與所述二氧化碳儲能反饋量呈正相關。
22、進一步地，若所述電網頻率偏差不在0附近，則所述二氧化碳儲能的輸出功率變化與所述二氧化碳儲能反饋量呈正相關包括：若所述電網頻率偏差相同，則所述二氧化碳流量和所述二氧化碳儲能反饋量呈負相關。
23、進一步地，所述二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型計算公式如下：
24、
25、式中，f為輸入變量、輸出變量間的調頻規則映射關系；δpout為控制器輸出；δpref為二氧化碳儲能參考功率總變化量；kg為一次調頻的增益系數；ks為二次調頻的增益系數；δf為電網頻率偏差；為二氧化碳流量；t為時間，t0為起始時刻；δf(t)為t時刻的頻率偏差值；為對頻率偏差的積分。
26、本專利技術的另一個方面提供一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻系統，該系統包括：
27、建立模塊，用于建立二氧化碳儲能系統的功率模型；
28、構建模塊，用于構建調頻控制系統輸入變量、輸出變量的隸屬度函數，所述隸屬度函數分別將所述輸入變量和所述輸出變量劃分為不同的模糊等級；
29、規則制訂模塊，用于根據所述模糊等級制定調頻規則；
30、第一動態頻率響應模型模塊，用于基于所述二氧化碳儲能系統的功率模型，獲得二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型；所述二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型根據所述調頻規則輸出相應的輸出變量，所述輸出變量導致二氧化碳儲能的輸出功率變化；
31、第二動態響應模塊，用于結合電網中其它元件的輸出功率變化和所述二氧化碳儲能的輸出功率變化與電網負荷的平衡關系，得到電網動態頻率響應模型。
32、調頻模塊，用于基于所述電網動態頻率響應模型進行電網調頻。
33、(三)有益效果
34、本專利技術的上述技術方案具有如下有益的技術效果：本專利技術提供了一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法及系統，所述電網調頻方法通過引入二氧化碳儲能并設計調頻規則參與電網調頻，能夠有效響應電網頻率的實時變化，減小電網頻率波動，具體過程如下：通過構建調頻控制系統輸入變量、輸出變量的隸屬度函數，并通過隸屬度函數分別將輸入變量和輸出變量劃分為不同的模糊等級，再根據模糊等級制定調頻規則，二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型根據調頻規則輸出相應的輸出變量，該輸出變量會導致二氧化碳儲能的輸出功率變化；最后結合電網中汽輪機的輸出功率變化、風電機組的輸出功率波動和所述二氧化碳儲能的輸出功率變化與電網負荷的平衡關系，得到電網動態頻率響應模型，并基于電網動態頻率響應模型進行電網調頻。本專利技術可以有效減少電網頻率的波動，能夠靈活應對電網運行中的不確定因素，增強了電網應對突發事件的能力。本專利技術所提方法能夠靈活應對電網運行中的各種不確定因素，提升了電網應對突發事件的能力；同時二氧化碳儲能技術的使用還具有環境友好的特點，有助于推動電力系統的綠色轉型。
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1.一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述S1包括：根據二氧化碳儲能系統內在的物理機理，以及二氧化碳儲能系統內部各元件間的相互作用和功能耦合，得到二氧化碳儲能系統的功率模型。
3.根據權利要求2所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述二氧化碳儲能系統的功率模型的計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述S2包括：根據二氧化碳儲能的動態響應特性和電網頻率偏差范圍，構建調頻控制系統輸入變量、輸出變量的隸屬度函數。
5.根據權利要求4所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述輸入變量包括二氧化碳流量和電網頻率偏差，所述隸屬度函數將所述輸入變量劃分為4個或5個模糊等級，不同的模糊等級對應不同的數值。
6.根據權利要求4所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述輸出變量為二氧化碳儲能反饋量，所述隸屬度函數將所述輸
7.根據權利要求6所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述S3包括：
8.根據權利要求6所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，若所述電網頻率偏差不在0附近，則所述二氧化碳儲能的輸出功率變化與所述二氧化碳儲能反饋量呈正相關包括：若所述電網頻率偏差相同，則所述二氧化碳流量和所述二氧化碳儲能反饋量呈負相關。
9.根據權利要求1所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述二氧化碳儲能系統的動態頻率響應模型計算公式如下：
10.一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻系統，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述s1包括：根據二氧化碳儲能系統內在的物理機理，以及二氧化碳儲能系統內部各元件間的相互作用和功能耦合，得到二氧化碳儲能系統的功率模型。
3.根據權利要求2所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述二氧化碳儲能系統的功率模型的計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述s2包括：根據二氧化碳儲能的動態響應特性和電網頻率偏差范圍，構建調頻控制系統輸入變量、輸出變量的隸屬度函數。
5.根據權利要求4所述的考慮二氧化碳儲能動態特性的電網調頻方法，其特征在于，所述輸入變量包括二氧化碳流量和電網頻率偏差，所述隸屬度函數將所述輸入變量劃分為4個或5個...
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁偉，葉飛，汪超，高博，任曼曼，祁建懷，白天宇，陳彥斌，包萬敏，蘇志朋，劉俊，李雨婷，何香凝，
申請(專利權)人：國網安徽省電力有限公司蕪湖供電公司，
類型：發明
國別省市：
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