[发明专利]一种基于自抗扰的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自抗扰的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法。首先建立考虑非线性环节的两区域再热式汽轮机组负荷频率控制模型；其次设计一个线性自抗扰控制器；然后基于抽水蓄能电站发电和抽水两种工作模式，建立抽水蓄能与电化学储能联合的两区域负荷频率控制模型；最后建立需求响应模型，分析不同程度需求响应控制下的抽/储联合自抗扰控制效果。本发明为抽/储联合负荷频率控制方法，考虑了实际电力系统中存在的非线性因素，通过自抗扰控制器与抽/储联合负荷频率控制的有效结合，进一步提高了电网频率控制的可靠性和电力系统运行稳定性。

技术领域

本发明属于储能联合的负荷频率控制技术领域，具体涉及一种基于自抗扰的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法。

背景技术

随着传统煤炭、石油等一次能源的逐渐枯竭，能源问题已成为当前电网关注的焦点。分布式可再生能源因具备零污染、储量多、分布广等特点，在新能源发展中得到了广泛应用。随着可再生能源渗透率的日益升高，其固有间歇性和波动性可能对电能质量、电网安全、稳定运行带来不利影响。水电和火电机组为我国电网主要的电源装机结构，而地域和季节的差异影响了水电机组调频容量，火电机组又受蓄热制约，导致机组响应慢、爬坡率低，难以应对日益复杂与高效的电网系统，已无法满足电网日益增长的调频需求。因此，为确保实现可再生能源利用的灵活性，在未来电网加入合理的储能设备显得尤为重要。

在这一背景下，各类储能技术得到了快速的发展，其中抽水蓄能是当前最为成熟，应用最为广泛的储能方式，因具有启停迅速、运行调节灵活的特点，常作为一种优质的调频资源辅助火电机组参与系统调频。但抽水蓄能电站建设周期长，动态调节响应速度慢，如果将其作为调频主电厂，由于缺乏备用容量，会造成经济效益偏低，因此考虑引入电化学储能这一新的辅助调频手段，作为补充调频电源，凭借快速响应、精确跟踪特性来改善调频效果，同时保证调频的经济效益。

负荷频率控制是保证现代电网维持安全稳定运行的一项重要技术，随着控制理论与各种人工智能及优化算法的发展，负荷频率控制策略层出不穷。如自适应动态模型控制、滑膜控制、鲁棒控制、传统和分数阶PID控制等。在传统的线性负荷频率控制模型中，这些控制方法都展现出较好的效果，使电力系统的动态响应得到一定的改善。但是随着电网规模的日益扩大，区域内电站组成的多样化，以及非线性因素对电网调频的影响，传统方法存在控制方法多样，算法复杂，协调性较差等困难，因此电网实际的含参数不确定性、时变、延迟，并有非线性环节的负荷频率控制有待于进一步的研究。

总上所述，在指导储能更加高效地参与系统调频上还存在着大量的工作可做。例如结合水电资源丰富的抽水蓄能电站的电网背景，如何合理地根据电化学储能的运行特点，并考虑需求响应的影响，协调配合抽水蓄能机组实现高效调频；以及比较多类型储能参与调频相对于传统机组在控制方法与效果上的区别，均有待开展深入的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于自抗扰的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法，在面对复杂的非线性系统和负荷扰动时，能够解决机组备用容量不足，响应速度慢，控制方法协调性差等问题，以增强机组的抗干扰性，改善系统二次调频的动态响应，高效实现系统的安全稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于自抗扰的抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤10)建立考虑非线性环节的两区域再热式汽轮机组负荷频率控制模型；

步骤20)建立线性自抗扰控制器模型，将其加入步骤10)所建模型中，得到含线性自抗扰控制器的两区域再热式汽轮机组负荷频率控制模型；

步骤30)建立抽水蓄能与电化学储能联合的两区域负荷频率控制模型；

步骤40)考虑需求响应的影响，建立计及需求响应的抽/储联合系统负荷频率控制模型。