一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法

摘要

本发明公开了一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法，该方法包括以下步骤：(1)获取控制目标计算后的可调容量的上下调节容量；(2)通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数；(3)根据频率偏移与下垂控制系数计算所需调节量。本发明针对对储能电池、空调、电动汽车采用下垂控制方式，同时考虑了储能电池的SOC状态、空调和电动汽车的运行特性，在不影响居民生产生活的前提下，将储能、空调和电动汽车通过控制手段变为可调资源，参与到微电网调频服务中，以此提高了微电网的频率质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法，属于频率紧急控制技术领域。

背景技术

现有的微电网运行控制以燃气轮机、柴油机等同步电源作为主电源，配合风电、光伏等分布式电源，共同为微电网负荷供电。由于风电、光伏受运行工况影响显著，其有功出力具有较强的波动性和随机性，且一般采用最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking，MPPT)控制，不参与系统频率调节，导致微电网频率波动较大，有功调节能力较弱。考虑储能电池、空调、电动汽车的调节特性，各类可调资源的调节量与自身状态和用户需求有关。对于储能电池而言，调节容量与SOC有关，其中，SOC代表荷电量(State ofCharge,SOC)，合理控制储能电池的充放电功率，使其保持良好的SOC状态，有利于提供较大的可调范围，减小电池的放电深度，延长其使用寿命，对于电动汽车而言，调节容量的确定需要考虑用户的出行需求，且保证电池的损耗程度最小。对于空调而言，调节容量的确定需要考虑用户的舒适度需要，根据当前空调的运行状态与室内温度的变化进行合理控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)获取控制目标计算后的可调容量的上下调节容量；

(2)通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数；

(3)根据频率偏移与下垂控制系数计算所需调节量。

步骤(2)中动态调整下垂控制系数计算公式如下：

式中：K

步骤(1)中控制目标包括储能电池、空调和电动汽车。

储能电池的上下调节容量确定方法：计及SOC的储能电池最大放电功率由下式计算：

式中，P

平均调节容量如下式所示：

式中：P

空调的上下调节容量确定方法包括以下步骤：

(1)确定初始时刻空调的通断状态；

(2)初始时刻的可调节容量；

式中，P

(3)随时间的增长更新室内温度：

式中，T

(4)更新空调的通断状态；

式中，m(t

电动汽车的可调容量的上下调节容量确定方法包括可上调容量的确定方法和可下调容量的确定方法。

可上调容量的确定方法为：

电动汽车上调容量不得影响用户的出行需求和电池寿命，规定调频结束电动汽车的最小电量和放电深度如式(9-10)所示：

式中，

电动汽车在调频期间的最大充放电功率如式(10)所示：

式中，

式中，

可下调容量的确定方法：

若电动汽车的当前并网功率小于最大充电功率且电量未满，则参与频率下调，电动汽车所允许的最大充电功率

式中，

式中，

所需调节量计算：

式中：K

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明针对对储能电池、空调、电动汽车采用下垂控制方式，同时考虑了储能电池的SOC状态、空调和电动汽车的运行特性，在不影响居民生产生活的前提下，将储能、空调和电动汽车通过控制手段变为可调资源，参与到微电网调频服务中，以此提高了微电网的频率质量。

附图说明

图1为储能电池的SOC运行区间划分图

图2为50台空调参与调频图；

图3为30台空调参与调频图；

图4为电动汽车可调度容量示意图；

图5为下垂系数随期望充电2-4h时间的变化图；

图6为下垂系数随期望充电1h时间的变化图；

图7为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例：一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法包括以下步骤：

步骤一、获取控制目标的计算后的可调容量的上下调节容量；

步骤二、通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数；

步骤三、根据频率偏移与下垂控制系数计算所需调节量。

其中，所述“通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数”步骤包括下列公式计算出的下垂控制系数：

下垂系数动态调整公式：

式中：K

实施例1：如图1-图7所示，一种孤岛运行模式下的频率紧急控制方法，控制目标为储能电池：

获取控制目标的计算后的可调容量的上下调节容量：

储能电池的使用寿命与荷电量(State of Charge,SOC)相关，储能电池的SOC运行区间划分如下图1所示:

储能电池可调节容量的确定需要计及SOC状态和最大充放电功率，为了防止BESS(电池储能电站)的SOC越限，当BESS的SOC较低时，降低最大放电功率P

计及SOC的储能电池最大放电功率可由下式计算：

式中，P

平均调节容量如下式所示：

式中：P

通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数：

计及储能电池SOC与可调容量，动态调整下垂系数K

储能电池下垂系数动态调整公式如下所示：

式中：K

实施例2：控制目标为空调：

获取控制目标的计算后的可调容量的上下调节容量：

(1)确定初始时刻空调的通断状态；

(2)初始时刻的可调节容量；

式中，P

(3)随时间的增长更新室内温度：

式中，T

(4)更新空调的通断状态；

式中，m(t

通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数：

计及房间温度的变化，更新空调的通断状态与可调容量，动态调整下垂控制系数K

空调下垂系数动态调整公式：

式中：K

以50台空调参与调频为例，假设空调额定功率P

R～N(1.74,5)

C～N(150,1)

T

实施例3：控制目标为电动汽车：

获取控制目标的计算后的可调容量的上下调节容量：

电动汽车可通过改变其充放电功率实现电网的调频辅助服务，具体实现过程如下图4所示。

图4中，

(1)可上调容量的确定

电动汽车上调容量不得影响用户的出行需求和电池寿命，规定调频结束电动汽车的最小电量和放电深度如下两个公式所示：

式中，

电动汽车在调频期间的最大充放电功率如下式所示：

式中，

式中，

(2)可下调容量的确定

若电动汽车的当前并网功率小于最大充电功率且电量未满，则可参与频率下调。电动汽车所允许的最大充电功率

式中，

式中，

通过获取上下调节容量计算动态调整下垂控制系数：

计及用户出行需求和放电深度，确定实时可调节容量，动态调整下垂控制系数K

电动汽车下垂系数动态调整公式：

式中，K

假设电动汽车额定充电功率P

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。