本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制，具體為一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法。
背景技術(shù)：
1、隨著大量分布式新能源發(fā)電接入電網(wǎng)，傳統(tǒng)的集中式電力系統(tǒng)控制方法難以應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的劇烈變化。為了應(yīng)對(duì)新能源給電網(wǎng)造成的影響，可利用電力市場(chǎng)機(jī)制，利用電價(jià)對(duì)電力系統(tǒng)中的參與者的發(fā)電量進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)電力的供需平衡，維持電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力系統(tǒng)的頻率是反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)分級(jí)電力系統(tǒng)頻率控制方法難以在發(fā)電波動(dòng)劇烈的環(huán)境下在維持系統(tǒng)頻率的同時(shí)滿足電力生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性要求，在市場(chǎng)環(huán)境下，電力交易的存在使得電力供需關(guān)系更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的集中式電力系統(tǒng)頻率控制方法難以直接應(yīng)用于分布式電力系統(tǒng)。由于分布式電源的分散性，獲取準(zhǔn)確的系統(tǒng)整體功率不平衡信息較為困難，并且不同分布式電源和負(fù)荷的響應(yīng)特性差異較大，難以實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)控制以維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，為此，我們提出一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，具備提高頻率穩(wěn)定性和資源利用率的優(yōu)點(diǎn)，解決了在市場(chǎng)環(huán)境下，電力交易的存在使得電力供需關(guān)系更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的集中式電力系統(tǒng)頻率控制方法難以直接應(yīng)用于分布式電力系統(tǒng)。由于分布式電源的分散性，獲取準(zhǔn)確的系統(tǒng)整體功率不平衡信息較為困難，并且不同分布式電源和負(fù)荷的響應(yīng)特性差異較大，難以實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)控制以維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，所述方法包括：
3、步驟s10：在每種發(fā)電系統(tǒng)的逆變器出口和電力輸出端、儲(chǔ)能設(shè)備的電池組充放電接口以及主要負(fù)荷的進(jìn)線處，安裝包括以智能電表為主且電流與電壓傳感器為輔的電力智能監(jiān)測(cè)設(shè)備；
4、步驟s20：通過電力智能監(jiān)測(cè)設(shè)備使用高精度時(shí)間同步協(xié)議，確保數(shù)據(jù)時(shí)間戳一致，設(shè)計(jì)冗余通信鏈路，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，并通過zigbee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒肟刂破鳎?/p>
5、步驟s30：中央控制器通過專用的網(wǎng)絡(luò)接口連接到電力市場(chǎng)交易云平臺(tái)，實(shí)時(shí)同步獲取最新的電力價(jià)格和市場(chǎng)交易計(jì)劃，并利用數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)過去三年內(nèi)的市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，引入更多歷史數(shù)據(jù)和包括天氣預(yù)報(bào)、節(jié)假日信息的外部變量，預(yù)測(cè)未來半個(gè)小時(shí)的電力供需趨勢(shì)，并綜合考慮電力價(jià)格、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境約束的多種因素，確定分布式電源的發(fā)電優(yōu)先級(jí)；
6、步驟s40：根據(jù)采集到的功率數(shù)據(jù)，采用卡爾曼濾波算法計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差，若頻率偏差達(dá)到±0.2hz時(shí)，上層控制指令要求各分布式電源按照發(fā)電優(yōu)先級(jí)增加發(fā)電功率或降低發(fā)電功率，同時(shí)，引入壽命模型，優(yōu)化充放電頻率，將儲(chǔ)能設(shè)備根據(jù)其剩余容量和當(dāng)前電價(jià)，開始以一定速率放電或充電；
7、步驟s50：根據(jù)市場(chǎng)電價(jià)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在仿真平臺(tái)和實(shí)際微電網(wǎng)中進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)包括頻率穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和響應(yīng)速度的綜合評(píng)估指標(biāo)，量化系統(tǒng)性能，調(diào)整控制策略，優(yōu)化頻率調(diào)節(jié)效果。
8、優(yōu)選的，所述步驟s10中的每種發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站、水力發(fā)電站、海洋能發(fā)電站、儲(chǔ)能設(shè)備和電力負(fù)荷。
9、優(yōu)選的，所述步驟s10中的中央控制器包括對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波去除噪聲和異常值處理的操作。
10、優(yōu)選的，所述步驟s20中的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸采用低延遲、高可靠性的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)分布式能源之間的信息交互。
11、優(yōu)選的，所述步驟s30中的電力市場(chǎng)交易云平臺(tái)能夠獲取實(shí)時(shí)的電力價(jià)格信息和市場(chǎng)交易計(jì)劃，且市場(chǎng)交易計(jì)劃包括購(gòu)電協(xié)議和售電合同。
12、優(yōu)選的，所述步驟s30中的發(fā)電優(yōu)先級(jí)通常在高價(jià)時(shí)段優(yōu)先調(diào)度儲(chǔ)能設(shè)備放電和具有較高發(fā)電效率的分布式電源發(fā)電。
13、優(yōu)選的，所述步驟s30中利用數(shù)據(jù)分析的軟件為finebi智能工具。
14、優(yōu)選的，所述步驟s40中儲(chǔ)能設(shè)備采用鋰離子電池。
15、優(yōu)選的，所述步驟s40中采用卡爾曼濾波算法計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差的步驟如下：
16、a.首先，定義電力系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，通常包括頻率偏差和頻率變化率；
17、狀態(tài)向量：
18、；
19、其中，是頻率偏差，是頻率變化率；
20、狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣：
21、；
22、為采用時(shí)間間隔；
23、過程噪聲協(xié)方差矩陣：
24、；
25、根據(jù)系統(tǒng)特性確定；
26、b.建立觀測(cè)模型；
27、定義觀測(cè)模型，通常頻率偏差可通過傳感器直接測(cè)量；
28、觀測(cè)向量：
29、；
30、觀測(cè)矩陣：
31、；
32、觀測(cè)噪聲協(xié)方差矩陣：
33、；
34、根據(jù)傳感器精度確定；
35、c.初始化；
36、設(shè)置初始狀態(tài)估計(jì)和協(xié)方差矩陣；
37、初始狀態(tài)估計(jì)：
38、；
39、初始協(xié)方差矩陣：
40、；
41、d.卡爾曼濾波步驟；
42、在每個(gè)時(shí)間步執(zhí)行以下步驟：
43、a.預(yù)測(cè)狀態(tài)：
44、；
45、b.預(yù)測(cè)協(xié)方差：
46、；
47、c.計(jì)算卡爾曼增益：
48、；
49、d.更新狀態(tài)估計(jì)：
50、；
51、e.更新協(xié)方差矩陣：
52、；
53、e.頻率偏差提??；
54、從更新后的狀態(tài)向量中提取頻率偏差：
55、；
56、f.迭代；
57、重復(fù)上述步驟，持續(xù)更新頻率偏差估計(jì)。
58、優(yōu)選的，所述協(xié)方差矩陣p需要保持正定。
59、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
60、1.本發(fā)明通過精確的數(shù)據(jù)采集、市場(chǎng)信息分析和協(xié)調(diào)控制策略，能夠有效應(yīng)對(duì)分布式電力系統(tǒng)中的各種功率不平衡情況，顯著提高系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。
61、2.本發(fā)明通過充分考慮電力市場(chǎng)價(jià)格因素，在維持頻率穩(wěn)定的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，提高了整個(gè)分布式電力系統(tǒng)在市場(chǎng)環(huán)境下的運(yùn)行效益。
62、3.本發(fā)明通過合理協(xié)調(diào)分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷之間的關(guān)系，最大限度地利用了分布式電源的可再生資源和儲(chǔ)能設(shè)備的調(diào)節(jié)能力，減少了棄風(fēng)、棄光等現(xiàn)象。
1.一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s10中的每種發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站、水力發(fā)電站、海洋能發(fā)電站、儲(chǔ)能設(shè)備和電力負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s10中的中央控制器包括對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波去除噪聲和異常值處理的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s20中的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸采用低延遲、高可靠性的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)分布式能源之間的信息交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s30中的電力市場(chǎng)交易云平臺(tái)能夠獲取實(shí)時(shí)的電力價(jià)格信息和市場(chǎng)交易計(jì)劃，且市場(chǎng)交易計(jì)劃包括購(gòu)電協(xié)議和售電合同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s30中的發(fā)電優(yōu)先級(jí)通常在高價(jià)時(shí)段優(yōu)先調(diào)度儲(chǔ)能設(shè)備放電和具有較高發(fā)電效率的分布式電源發(fā)電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s30中利用數(shù)據(jù)分析的軟件為finebi智能工具。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于，所述步驟s40中儲(chǔ)能設(shè)備采用鋰離子電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述步驟s40中采用卡爾曼濾波算法計(jì)算系統(tǒng)頻率偏差的步驟如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種市場(chǎng)環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法，其特征在于：所述協(xié)方差矩陣p需要保持正定。