一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法及系统

本说明书涉及风力发电领域，特别涉及一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法及系统。

背景技术：

1、随着化石能源枯竭，风电等一类无污染性、高经济性新能源被广泛开发利用，其被认为是最具发展前景和发展规模的可再生能源之一。但由于风电固有的间歇性和波动性，导致在大规模风电并网运行时会对电网频率稳定产生严重影响，通常需要进一步提高调频系统调频能力。相关技术中，基于模型预测控制的调频方法能有效地减小风电并网系统的频率偏移。但是基于模型预测控制的调频方法在实际应用中往往以实时扰动功率为控制器扰动输入，并且假设预测时间范围内的扰动与当前时刻扰动相同求解控制信号，这种方式难以充分发挥预测控制性能。

2、因此，需要提供一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法及系统，用于有效地减小风电扰动下的系统频率偏移。

技术实现思路

1、本说明书实施例之一提供一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，所述方法包括：获取工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前扰动功率；计算所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的预测扰动序列；基于所述当前扰动功率及所述预测扰动序列，生成所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的扰动序列；基于所述扰动序列计算调频系统在所述预测时间范围的输出序列；基于所述调频系统在所述预测时间范围的输出序列，计算所述预测时间范围的控制序列；调频系统基于所述控制序列调整风电并网的负荷频率。

2、在一些实施例中，所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组通过调节电机电磁转矩改变转速以捕获当前风速下最大机械功率。

3、在一些实施例中，所述获取工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前扰动功率，包括：基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前输出功率及平均输出功率，计算所述当前扰动功率。

4、在一些实施例中，所述基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前输出功率及平均输出功率，计算所述当前扰动功率，包括：根据以下公式基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前输出功率及平均输出功率，计算所述当前扰动功率：pwl＝pe-pe0；其中，pwl为所述当前扰动功率，pe为所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前输出功率，pe0为所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的平均输出功率。

5、在一些实施例中，所述计算所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的预测扰动序列，包括：基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在所述预测时间范围内的最大功率跟踪过程中的参考输出功率及所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的平均输出功率，计算所述预测扰动序列。

6、在一些实施例中，所述基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在所述预测时间范围内的最大功率跟踪过程中的参考输出功率及所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的平均输出功率，计算所述预测扰动序列，包括：基于以下公式计算风电机组预测扰动功率：p*wl＝pwopt-pe0，其中，pwopt为风电机组最大功率跟踪过程中参考输出功率，pe0为所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的平均输出功率。

7、在一些实施例中，所述基于所述当前扰动功率及所述预测扰动序列，生成所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的扰动序列，包括：按照时间先后顺序对所述当前扰动功率及所述预测扰动序列进行拼接，生成所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的扰动序列。

8、在一些实施例中，所述基于所述扰动序列计算调频系统在所述预测时间范围的输出序列，包括：基于所述扰动序列及模型预测控制器的预测模型计算调频系统在所述预测时间范围的输出序列；所述基于所述调频系统在所述预测时间范围的输出序列，计算所述预测时间范围的控制序列，包括：基于所述调频系统在所述预测时间范围的输出序列，在模型预测控制器的预测模型约束下求解目标函数，得到所述调频系统在所述预测时间范围的控制序列。

9、在一些实施例中，所述调频系统基于所述控制序列调整风电并网的负荷频率，包括：调频系统基于所述控制序列中的第一个控制信号调整风电并网的负荷频率。

10、本说明书实施例之一提供一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制系统，所述系统包括：数据获取模块，用于获取工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前扰动功率；序列预测模块，用于获取所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的预测扰动序列；序列拼接模块，用于基于所述当前扰动功率及所述预测扰动序列，生成所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的扰动序列；数据处理模块，用于基于所述扰动序列计算调频系统在所述预测时间范围的输出序列；所述数据处理模块还用于基于所述调频系统在所述预测时间范围的输出序列，计算所述预测时间范围的控制序列；频率调整模块，用于基于所述控制序列中的第一个控制信号调整风电并网的负荷频率。

11、本说明书提供的一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法及系统，相比于现有技术，利用风电机组最大功率跟踪时延得到风电预测扰动，并将实时扰动与预测扰动组合作为模型预测控制器扰动输入序列的负荷频率控制方法，在模型预测控制的优化求解过程中考虑到系统未来扰动，从而更好的给出调频指令，以有效地减小风电扰动下的系统频率偏移。

技术特征：

1.一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组通过调节电机电磁转矩改变转速以捕获当前风速下最大机械功率。

3.根据权利要求1所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述获取工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前扰动功率，包括：

4.根据权利要求3所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前输出功率及平均输出功率，计算所述当前扰动功率，包括：

5.根据权利要求1所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述计算所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的预测扰动序列，包括：

6.根据权利要求5所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述基于所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在所述预测时间范围内的最大功率跟踪过程中的参考输出功率及所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的平均输出功率，计算所述预测扰动序列，包括：

7.根据权利要求1-5任意一项所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述基于所述当前扰动功率及所述预测扰动序列，生成所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的扰动序列，包括：

8.根据权利要求1-5任意一项所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述基于所述扰动序列计算调频系统在所述预测时间范围的输出序列，包括：

9.根据权利要求1-5任意一项所述的考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法，其特征在于，所述调频系统基于所述控制序列调整风电并网的负荷频率，包括：

10.一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制系统，其特征在于，包括：

技术总结
本说明书实施例提供一种考虑风电预测扰动的负荷频率控制方法及系统，其中，所述方法包括获取工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组的当前扰动功率；计算所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的预测扰动序列；基于所述当前扰动功率及所述预测扰动序列，生成所述工作于最大功率跟踪模式下的风力发电机组在预测时间范围的扰动序列；基于所述扰动序列计算调频系统在所述预测时间范围的输出序列；基于所述调频系统在所述预测时间范围的输出序列，计算所述预测时间范围的控制序列；调频系统基于所述控制序列调整风电并网的负荷频率，具有有效地减小风电扰动下的系统频率偏移的优点。

技术研发人员：孙健,成晨阳,李华青,王慧维
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13