一种火-多储系统调频功率双层优化方法技术方案

一种火

【技术实现步骤摘要】
一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法


[0001]本专利技术属于储能调频
，特别是涉及到一种基于集合经验模态分解和多目标遗传算法的火
‑
多储系统调频功率双层优化方法。

技术介绍

[0002]在全国各地积极响应绿色低碳发展号召下，各企业均在全力推动能源产业转型升级，风光等新能源装机容量急速增加。新能源发电装置具有间歇性、随机性的特点，它们的大量并网削弱了电力系统频率运行稳定性，增加了频率调整难度。储能技术的发展以及国家的支持使其成为辅助调频的有效手段，但较高的成本及对储能容量和功率的要求，使得协调区域内所有储能系统间的功率分配方式成为实现区域整体经济性及调频性能最优的关键。目前含有多储能系统的区域电网中，火
‑
储两种调频资源存在性能与成本差异，并且多储能系统由于某个储能SOC过低或过高会导致其提前失去调频能力，导致多储能系统参与调频带来的整体运行成本较高及调频性能较差。
[0003]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法，本方法能够提升区域电网调频效果并降低调频成本、均衡控制多个储能系统的SOC，用于解决目前含有多储能系统的区域电网中，多储能系统参与调频带来的整体运行成本较高及调频性能较差的技术问题。
[0005]一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：
[0006]步骤1，在火
‑
多储系统中建立双层控制中心并确定双层控制中心之间的关系
[0007]所述双层控制中心包括位于上层的火
‑
储调频系统控制中心和位于下层的多储能调频系统控制中心，所述火
‑
储调频系统控制中心，用于接受总的自动发电控制AGC指令，经过集合经验模态分解EEMD形成火
‑
储调频功率指令，在火电机组整体和储能系统整体之间进行分配，所述火
‑
储调频功率指令包括火电机组整体承担的调频功率指令和储能系统整体承担的调频功率指令；所述多储能调频系统控制中心，用于接收上层火
‑
储调频系统控制中心传输的储能系统整体承担的调频功率指令，并将其在各个储能系统之间进行分配；
[0008]步骤2，构建火
‑
多储系统调频功率双层优化模型
[0009]所述构建火
‑
多储系统调频功率双层优化模型包括构建火
‑
储调频功率优化层和构建多储能系统调频功率优化层；
[0010]1)构建火
‑
储调频功率优化层；
[0011]①
构建基于集合经验模态分解EEMD的时空滤波器；
[0012]②
确定时空滤波器最优阶数k；
[0013]③
基于确定了最优阶数k的时空滤波器进行火
‑
储调频功率指令分配，获得火电机
组整体承担的调频功率指令和储能系统整体承担的调频功率指令，并根据不同情况对调频功率指令进行调整；
[0014]2)构建多储能系统调频功率优化层；
[0015]①
针对多储能系统总的调频成本和多储能系统整体的SOC状态两个优化目标，建立多目标优化问题的数学公式；
[0016]②
构建多储能系统调频功率优化模型，获得各储能系统调频成本目标函数；
[0017]③
构建储能系统的荷电状态SOC综合控制模型，获得SOC综合偏差目标函数；
[0018]④
对各目标函数进行条件约束；
[0019]3)利用遗传算法对多目标优化问题的数学公式进行求解；
[0020]①
利用模糊集理论求多目标优化问题的数学公式的最优解集，将最优解集中每一个解中各目标函数所对应的满意度用函数表示，并获得最优解集中每组解的目标函数满意度矩阵；
[0021]②
构建系统调频需求和SOC综合偏差的自适应权重系数矩阵，进而获得综合满意度矩阵；
[0022]③
将综合满意度矩阵最大值所对应的一组解为火
‑
多储系统的最优出力；
[0023]步骤3，判定储能剩余调频容量是否充足；
[0024]所有储能系统剩余可动作调频容量大于等于上层多储能系统整体分配到的调频功率指令值，判定储能剩余调频容量充足，则火
‑
多储系统调频功率双层优化模型以最优出力作为各储能系统的调频功率指令进行输出；
[0025]所有储能系统剩余可动作调频容量小于上层多储能系统整体分配到的调频功率指令值，判定储能剩余调频容量不足，则火
‑
多储系统调频功率双层优化模型以最大可参与调频功率出力作为各储能系统的调频功率指令进行输出。
[0026]所述步骤1中各调频系统控制中心之间的关系为：
[0027]P
AGC
(t)＝P
G
(t)+P
B,total
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0028][0029]式中，P
AGC
(t)为t时刻的调频总需求功率，P
G
(t)为t时刻火电机组整体所分配的调频功率，P
B,total
(t)为t时刻储能系统整体所分配的调频功率，P
B,i
(t)为t时刻储能系统i所分配的调频功率。
[0030]所述步骤2中构建基于集合经验模态分解的时空滤波器的具体方法为：
[0031]基于集合经验模态分解的时空滤波器表示为：
[0032][0033]式中，X(t)为原始信号，imf
i
(t)为原始信号经集合经验模态分解分解后的固有模态分量，r
n
(t)为分解余项，n为固有模态分量个数；
[0034]构建基于原始信号不同特征尺度的时空滤波器，低通滤波器表示为：
[0035][0036]高通滤波器表示为：
[0037][0038]式(4)和式(5)中，X
lf
(t)为原始信号的低频信号，X
hf
(t)为原始信号的高频信号，k为时空滤波器的阶数。
[0039]所述步骤2中确定时空滤波器最优阶数k的具体方法为：
[0040]以火电机组整体平稳最大出力为目标建立阶数k的确定方法，如下所示：
[0041]X
lf,k
(t)＝X(t)
‑
X
hf
(t),k＝1,2,3,...,n(6)
[0042][0043]式中，X
lf,k
(t)为时空滤波器阶数为k时的低频信号，X
hf,k
(t)为时空滤波器阶数为k时的高频信号；
[0044]记录每一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：步骤1，在火
‑
多储系统中建立双层控制中心并确定双层控制中心之间的关系所述双层控制中心包括位于上层的火
‑
储调频系统控制中心和位于下层的多储能调频系统控制中心，所述火
‑
储调频系统控制中心，用于接受总的自动发电控制AGC指令，经过集合经验模态分解EEMD形成火
‑
储调频功率指令，在火电机组整体和储能系统整体之间进行分配，所述火
‑
储调频功率指令包括火电机组整体承担的调频功率指令和储能系统整体承担的调频功率指令；所述多储能调频系统控制中心，用于接收上层火
‑
储调频系统控制中心传输的储能系统整体承担的调频功率指令，并将其在各个储能系统之间进行分配；步骤2，构建火
‑
多储系统调频功率双层优化模型所述构建火
‑
多储系统调频功率双层优化模型包括构建火
‑
储调频功率优化层和构建多储能系统调频功率优化层；1)构建火
‑
储调频功率优化层；
①
构建基于集合经验模态分解EEMD的时空滤波器；
②
确定时空滤波器最优阶数k；
③
基于确定了最优阶数k的时空滤波器进行火
‑
储调频功率指令分配，获得火电机组整体承担的调频功率指令和储能系统整体承担的调频功率指令，并根据不同情况对调频功率指令进行调整；2)构建多储能系统调频功率优化层；
①
针对多储能系统总的调频成本和多储能系统整体的SOC状态两个优化目标，建立多目标优化问题的数学公式；
②
构建多储能系统调频功率优化模型，获得各储能系统调频成本目标函数；
③
构建储能系统的荷电状态SOC综合控制模型，获得SOC综合偏差目标函数；
④
对各目标函数进行条件约束；3)利用遗传算法对多目标优化问题的数学公式进行求解；
①
利用模糊集理论求多目标优化问题的数学公式的最优解集，将最优解集中每一个解中各目标函数所对应的满意度用函数表示，并获得最优解集中每组解的目标函数满意度矩阵；
②
构建系统调频需求和SOC综合偏差的自适应权重系数矩阵，进而获得综合满意度矩阵；
③
将综合满意度矩阵最大值所对应的一组解为火
‑
多储系统的最优出力；步骤3，判定储能剩余调频容量是否充足；所有储能系统剩余可动作调频容量大于等于上层多储能系统整体分配到的调频功率指令值,判定储能剩余调频容量充足，则火
‑
多储系统调频功率双层优化模型以最优出力作为各储能系统的调频功率指令进行输出；所有储能系统剩余可动作调频容量小于上层多储能系统整体分配到的调频功率指令值，判定储能剩余调频容量不足，则火
‑
多储系统调频功率双层优化模型以最大可参与调频功率出力作为各储能系统的调频功率指令进行输出。2.根据权利要求1所述的一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法，其特征是：所述步
骤1中各调频系统控制中心之间的关系为：P
AGC
(t)＝P
G
(t)+P
B,total
(t) (1)式中，P
AGC
(t)为t时刻的调频总需求功率，P
G
(t)为t时刻火电机组整体所分配的调频功率，P
B,total
(t)为t时刻储能系统整体所分配的调频功率，P
B,i
(t)为t时刻储能系统i所分配的调频功率。3.根据权利要求1所述的一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法，其特征是：所述步骤2中构建基于集合经验模态分解的时空滤波器的具体方法为：基于集合经验模态分解的时空滤波器表示为：式中，X(t)为原始信号，imf
i
(t)为原始信号经集合经验模态分解分解后的固有模态分量，r
n
(t)为分解余项，n为固有模态分量个数；构建基于原始信号不同特征尺度的时空滤波器，低通滤波器表示为：高通滤波器表示为：式(4)和式(5)中，X
lf
(t)为原始信号的低频信号，X
hf
(t)为原始信号的高频信号，k为时空滤波器的阶数。4.根据权利要求3所述的一种火
‑
多储系统调频功率双层优化方法，其特征是：所述步骤2中确定时空滤波器最优阶数k的具体方法为：以火电机组整体平稳最大出力为目标建立阶数k的确定方法，如下所示：X
lf,k
(t)＝X(t)
‑
X
hf
(t),k＝1,2,3,...,n
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)式中，X
lf,k
(t)为时空滤波器阶数为k时的低频信号，X
hf,k
(t)为时空滤波器阶数为k时的高频信号；记录每一种滤波结果下火电机组整体所承担的调频功率指令的最大值，具体表达式为：X
lf,max
(t)＝[X
lf,max,1
(t) X
lf,max,2
(t) ... X
lf,max,k
(t)] (8),式中，X
lf,max
(t)为火电机组整体所承担调频功率指令最大值矩阵，X
lf,m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠萍，司文博，关潇卓，李军徽，郭铁滨，王兆伟，刘赟静，李振新，石博文，付饶，傅代印，闫卫杰，李宇龙，朱星旭，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司吉林供电公司，
类型：发明
国别省市：