一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法与流程

本发明属于微电网频率协调控制领域，尤其涉及一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法。

背景技术：

1、近几十年来，为了解决全球变暖以及碳排放带来的环境问题，全球范围内的各个国家大力支持并发展可再生能源发电，部分地区的可再生能源发电占比已超过50％。微电网作为风电等可再生能源消纳的新形式，可利用可控负载和储能技术充分消纳可再生能源，但可再生能源集成度高，其不确定性会对系统频率稳定造成一定影响。因此，含可再生能源微电网的频率控制依然是亟待解决的问题。

2、目前关于微电网频率控制已有一定研究，但未考虑风电机组对微电网频率的支撑作用。风力发电机中的传统控制器根据预设的工作点进行控制，没有考虑到实际工作点与预设工作点的差异，无法维持其稳定运行。因此，需要一种可靠的控制策略，为微电网提供稳定的频率响应，目前已发展出虚拟同步电机控制策略，鲁棒模糊控制器等，但是上述策略没有充分利用风力机的旋转备用容量，具有进一步稳定频率的潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，用于解决现有技术存在的上述问题。在系统能量供应不足时释放该能量，提高风力发电机转子速度从而维持微电网系统频率稳定，并设计了自适应、自整定的模糊下垂控制器，对风机旋转备用容量进行优化控制。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，包括以下步骤：

4、s1：建立风力机旋转备用容量模型，基于风力发电机运行功率特性曲线，确定有功功率余量的大小；

5、s2：建立风力发电机组参与频率控制的模型框架；

6、s3：构建自适应、自整定的模糊下垂控制模型；

7、s4：采用雇佣蜂群算法计算控制器参数；

8、s5：考虑除风电外的其他形式能源，建立协调控制模型并求解，进行频率控制。

9、进一步地，所述s1包括以下步骤：

10、s101：获取风力发电机输出最大功率pmax；

11、

12、式中：vw表示风速，ρ表示空气密度，a表示涡轮叶片扫过的面积，cp表示风能利用系数；

13、s102：获取风能利用系数cp；

14、

15、式中：r表示叶片半径，ω表示机械角速度；

16、s103：基于风力发电机运行功率特性曲线，利用储备系数x来确定有功功率余量的大小：

17、

18、进一步地，所述s2包括以下步骤:

19、s201：建立风力发电机模块，桨距角控制模块和模糊下垂控制模块；

20、s202：计算风力机的机械功率变化量δpm，自适应模糊下垂控制器产生的有功功率δpflc和扰动功率δpin：

21、δpm＝kp(δω-δωref)+ki∫(δω-δωref)dt       (4)

22、

23、δpflc＝α′b+β′∫bdt       (6)

24、式中：dp/dβ为风电功率对桨距角的灵敏度；dp/dω为风电功率对角速度的灵敏度；dp/dvw为风电功率对风速的灵敏度；b表示接口参数。

25、进一步地，所述s3包括以下步骤：

26、s301：构造输入/输出控制变量及其变化量，并准确定义系统的动态行为；

27、s302：为第一阶段的输入/输出变量生成隶属度函数；

28、s303：利用if-then策略来确定系统行为，定义便利的推理机制并建立模糊规则；

29、s304：在mamdani型推断系统中，输入变量通过模糊推理得到输出变量的模糊值，将输出变量反模糊化，得到实际输出量。

30、进一步地，所述s4包括以下步骤：

31、s401：建立n×m的搜寻空间矩阵，将雇佣蜂数量和观察蜂数量的基本数值作为该矩阵的行，将未知参数作为该矩阵的列；

32、s402：采用随机值初始化代求参数，以频率偏差和频率偏差变化量为迭代变量；

33、s403：经多次重复计算，最终得到最优的模糊控制器参数。

34、进一步地，所述s5包括以下步骤：

35、s501：建立柴油发电机控制模型，采用有功-频率下垂控制，输入转速偏差信号，改变其励磁电流对电磁功率进行调节；

36、s502：建立蓄电池控制模型，通过下垂特性获取有功参考值，并计算d轴电流参考值，由蓄电池改变其d轴电流，使电磁功率向参考功率移动；

37、s503：形成协调控制策略，风机、柴油发电机和蓄电池同时按照各自的下垂特性曲线参与调频。

38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

39、本发明提供一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，在系统能量供应不足时释放该能量，提高风力发电机转子速度从而维持微电网系统频率稳定，并设计了自适应、自整定的模糊下垂控制器，对风机旋转备用容量进行优化控制。

技术特征：

1.一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，其特征在于，所述s1包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤:

4.根据权利要求1所述的一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，其特征在于，所述s3包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，其特征在于，所述s4包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，其特征在于，所述s5包括以下步骤：

技术总结本发明属于微电网频率协调控制领域，尤其涉及一种风力机旋转备用储能的微电网频率协调控制方法，包括建立风力机旋转备用容量模型，基于风力发电机运行功率特性曲线，确定有功功率余量的大小；建立风力发电机组参与频率控制的模型框架；构建自适应、自整定的模糊下垂控制模型；采用雇佣蜂群算法计算控制器参数；考虑除风电外的其他形式能源，建立协调控制模型并求解，进行频率控制，该方法提高风力发电机转子速度从而维持微电网系统频率稳定，并设计了自适应、自整定的模糊下垂控制器，对风机旋转备用容量进行优化控制。技术研发人员：孙建聿,杨倩,殷显珺,余全昌,薛赟,赵国仲,李晓燕,赵修文,李书山,王鹏,高玉玲,马宏霞,王玲,张存朝,蒋秀婷,赖丽,周冰雁,马鸿翔,张强,罗一峰,顾梦,乔羽受保护的技术使用者：中国电建集团青海省电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26