一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法技术

本发明专利技术公开了一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法，其包括以下步骤：S1、建立频率控制模型；S2、获取电网频率；S3、判断当前电网频率是否偏离设定值；S4、获取惯性控制模型的输出控制值；获取频率控制模型输出控制值；S5、获取减载控制模型的输出控制值；S6、获取惯性控制模型的输出控制值；S7、获取风电机组向电网输出的功率；S8、将风电机组向电网输出的功率、原动机输出功率和负载功率输入到发电机负荷模型，得到调整后的频率；S9、通过强化学习优化当前频率控制模型的目标参数，返回步骤S2，实现持续优化。本方法不仅可快速地响应系统频率的暂态变化，缓解了传统调频机组的压力，也实现了风电场的永久参与。也实现了风电场的永久参与。也实现了风电场的永久参与。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法


[0001]本专利技术涉及电网调频领域，具体涉及一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，风能作为一种清洁的新型能源，以其丰富的储量、廉价的成本、等特点成为可再生能源开发利用的重点研究对象。然而，由于风力发电具有间歇性、随机性、波动性的特点，对电网的安全稳定运行造成了一系列的冲击，尤其影响电网的频率，在具有风电高渗透率的系统中，上述问题尤为突出。
[0003]因此，为了维持系统的频率稳定，同时有效地利用风能资源，风电场应与传统机组一样共同调节电网频率。虽然风电机组不具备传统机组的惯性响应和一次调频能力，但是其基于电力电子变换器的有功控制系统为风电参与频率调节提供了控制基础。如此一来，风电机组通过调整有功出力就可以实现对电网频率的调节。
[0004]目前，国内外在风电参与调频方面开展了大量的研究，大体上可归为两类，一类是无备用容量的惯性控制，另一类是有备用容量的一次调频控制，包括超速控制和桨距角控制。
[0005]然而，大多数调频方法基本没有考虑系统频率响应的非线性特性，仅是对风电场有功功率系统的控制方法进行了研究，在应对不同的频率偏差时，风电机组的有功输出仍不理想。因此，为了充分利用风电资源，更好地响应系统频率变化，有必要进一步优化有功出力调整方案。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法解决了现有风电场在应对不同的频率偏差时风电机组的有功输出不理想的问题。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]提供一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法，其包括以下步骤：
[0009]S1、建立频率控制模型，初始化频率控制模型的目标参数，目标参数包括风电场惯性、风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数；
[0010]S2、获取当前电网频率；
[0011]S3、判断当前电网频率是否偏离设定值，若是则进入步骤S4，否则返回步骤S2；
[0012]S4、将电网频率的偏离值输入惯性控制模型，得到惯性控制模型的输出控制值A1；将电网频率的偏离值输入当前频率控制模型，得到输出控制值
[0013]S5、将值A1输入减载控制模型，得到减载控制模型的输出控制值A2；
[0014]S6、将控制值A2对应的转子转速变化量反馈至惯性控制模型，得到惯性控制模型的输出控制值A3；
[0015]S7、将值A3与值相加后输入风机动力模型，得到风电机组向电网输出的功率
ΔP
WF
；
[0016]S8、将功率ΔP
WF
、原动机输出功率和负载功率输入到发电机负荷模型，得到调整后的频率；
[0017]S9、判断是否继续进行频率优化，若是则通过强化学习优化当前频率控制模型的目标参数，并返回步骤S2；否则结束频率优化。
[0018]进一步地，步骤S1中建立频率控制模型，初始化频率控制模型的目标参数的具体方法为：
[0019]将风电场惯性、风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数作为目标参数，根据公式：
[0020][0021][0022][0023][0024]建立频率控制模型；其中ΔP
FC
为初始频率控制模型得到的输出控制值，为风电场惯性M
A
对应的功率，为风电场阻尼D
A
对应的功率，为风电场稳态输出变化的辅助控制常数K
P
对应的功率；Δf为频率变化值；Δf'为Δf进行高通滤波后的值；t表示时间；
[0025]将风电场惯性的初始值设置为50、将风电场阻尼的初始值设置为50，并将风电场稳态输出变化的辅助控制常数的初始值设置为10。
[0026]进一步地，步骤S9中通过强化学习优化频率控制模型的目标参数的具体方法包括以下子步骤：
[0027]S9
‑
1、根据公式：
[0028][0029]获取第n组目标参数对应的评价值Q
n
；其中N为电力系统区域的数量；i为第i个区域；Δt
i
为第i个区域的时间变化；Δf
i
为第i个区域的频率变化；初始评价值Q0为负无穷；
[0030]S9
‑
2、根据公式：
[0031]Q
n+1
‑
Q
n
>h
[0032]判断相邻两次迭代过程中目标参数对应的评价值之差是否大于阈值h，若是则进入步骤S9
‑
3，否则输出当前目标参数；
[0033]S9
‑
3、判断当前风电场惯性、风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数是否分别大于阈值a、阈值b和阈值c，若是则输出当前目标参数；否则进入步骤S9
‑
4；
[0034]S9
‑
4、对当前风电场惯性、风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数分别进行梯度更新，并返回步骤S9
‑
1。
[0035]进一步地，步骤S9
‑
2中阈值h的值为10
‑7。
[0036]进一步地，步骤S9
‑
3中阈值a的取值为120。
[0037]进一步地，步骤S9
‑
3中阈值b的取值为110。
[0038]进一步地，步骤S9
‑
3中阈值c的取值为30。
[0039]进一步地，步骤S9
‑
4中梯度更新的具体方法为：
[0040]根据公式：
[0041][0042][0043][0044]对第n个风电场惯性风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数分别进行梯度更新，得到第n+1个风电场惯性风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数其中α为学习速率；表示第n组目标参数对应的频率控制模型输出控制值。
[0045]本专利技术的有益效果为：本方法结合惯性控制和一次调频控制策略各自的优势制定风电场调频控制方法，并且根据频率响应的非线性特性，基于确定性策略梯度的强化学习算法优化频率控制模型中的频率控制参数，使得本方法不仅可快速地响应系统频率的暂态变化，缓解了传统调频机组的压力，也实现了风电场的永久参与。
附图说明
[0046]图1为本专利技术的流程示意图；
[0047]图2为频率控制模型的示意图；
[0048]图3为强化学习优化初始频率控制模型的参数的流程示意图；
[0049]图4为实施例中阶跃负荷波动图；
[0050]图5为实施例中频率偏差对比图；
[0051]图6为实施例中风电机组有功输出对比图；
[0052]图7为单区域电力系统中区域1频率偏差对比图；
[0053]图8为单区域电力系统中区域1有功功率输出变化对比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场参与一次调频的频率控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立频率控制模型，初始化频率控制模型的目标参数，目标包括风电场惯性、风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数；S2、获取当前电网频率；S3、判断当前电网频率是否偏离设定值，若是则进入步骤S4，否则返回步骤S2；S4、将电网频率的偏离值输入惯性控制模型，得到惯性控制模型的输出控制值A1；将电网频率的偏离值输入当前频率控制模型，得到输出控制值S5、将值A1输入减载控制模型，得到减载控制模型的输出控制值A2；S6、将控制值A2对应的转子转速变化量反馈至惯性控制模型，得到惯性控制模型的输出控制值A3；S7、将值A3与值相加后输入风机动力模型，得到风电机组向电网输出的功率ΔP
WF
；S8、将功率ΔP
WF
、原动机输出功率和负载功率输入到发电机负荷模型，得到调整后的频率；S9、判断是否继续进行频率优化，若是则通过强化学习优化当前频率控制模型的目标参数，并返回步骤S2；否则结束频率优化。2.根据权利要求1所述的风电场参与一次调频的频率控制优化方法，其特征在于，步骤S1中建立频率控制模型，初始化频率控制模型的目标参数的具体方法为：将风电场惯性、风电场阻尼和风电场稳态输出变化的辅助控制常数作为目标参数，根据公式：据公式：据公式：据公式：建立频率控制模型；其中ΔP
FC
为初始频率控制模型得到的输出控制值，为风电场惯性M
A
对应的功率，为风电场阻尼D
A
对应的功率，为风电场稳态输出变化的辅助控制常数K
P
对应的功率；Δf为频率变化值；Δf'为Δf进行高通滤波后的值；t表示时间；将风电场惯性的初始值设置为50、将风电场阻尼的初始值设置为50，并将风电场稳态输出变化的辅助控制常数的初始值设置为10。3.根据权利要求1所述的风电场参与一次调频的频率控制优化方法，其特征在于，步骤S9中通过强化学习优化频率控制模型的目标参数的具体方法包括以下子步骤：S9
‑
1、根据公式：获取第n组目标参数对应的评价...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巧，
申请(专利权)人：王巧，
类型：发明
国别省市：