本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制，具體為一種市場環(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)對新能源發(fā)電的劇烈變化。為了應(yīng)對新能源給電網(wǎng)造成的影響，可利用電力市場機制，利用電價對電力系統(tǒng)中的參與者的發(fā)電量進(jìn)行調(diào)控，實現(xiàn)電力的供需平衡，維持電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運行。電力系統(tǒng)的頻率是反映系統(tǒng)運行狀態(tài)的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)分級電力系統(tǒng)頻率控制方法難以在發(fā)電波動劇烈的環(huán)境下在維持系統(tǒng)頻率的同時滿足電力生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性要求，在市場環(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，我們提出一種市場環(huán)境下分布式電力系統(tǒng)頻率控制方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種市場環(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，解決了在市場環(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、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種市場環(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)測設(shè)備；
4、步驟s20：通過電力智能監(jiān)測設(shè)備使用高精度時間同步協(xié)議，確保數(shù)據(jù)時間戳一致，設(shè)計冗余通信鏈路，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交易云平臺，實時同步獲取最新的電力價格和市場交易計劃，并利用數(shù)據(jù)分析軟件對過去三年內(nèi)的市場數(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、節(jié)假日信息的外部變量，預(yù)測未來半個小時的電力供需趨勢，并綜合考慮電力價格、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；
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算系統(tǒng)頻率偏差，若頻率偏差達(dá)到±0.2hz時，上層控制指令要求各分布式電源按照發(fā)電優(yōu)先級增加發(fā)電功率或降低發(fā)電功率，同時，引入壽命模型，優(yōu)化充放電頻率，將儲能設(shè)備根據(jù)其剩余容量和當(dāng)前電價，開始以一定速率放電或充電；
7、步驟s50：根據(jù)市場電價和系統(tǒng)運行狀態(tài)，在仿真平臺和實際微電網(wǎng)中進(jìn)行對比實驗，設(shè)計包括頻率穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和響應(yīng)速度的綜合評估指標(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中的電力市場交易云平臺能夠獲取實時的電力價格信息和市場交易計劃，且市場交易計劃包括購電協(xié)議和售電合同。
12、優(yōu)選的，所述步驟s30中的發(fā)電優(yōu)先級通常在高價時段優(yōu)先調(diào)度儲能設(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.建立觀測模型；
27、定義觀測模型，通常頻率偏差可通過傳感器直接測量；
28、觀測向量：
29、；
30、觀測矩陣：
31、；
32、觀測噪聲協(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)估計和協(xié)方差矩陣；
37、初始狀態(tài)估計：
38、；
39、初始協(xié)方差矩陣：
40、；
41、d.卡爾曼濾波步驟；
42、在每個時間步執(zhí)行以下步驟：
43、a.預(yù)測狀態(tài)：
44、；
45、b.預(yù)測協(xié)方差：
46、；
47、c.計算卡爾曼增益：
48、；
49、d.更新狀態(tài)估計：
50、；
51、e.更新協(xié)方差矩陣：
52、；
53、e.頻率偏差提取；
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。
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、市場信息分析和協(xié)調(diào)控制策略，能夠有效應(yīng)對分布式電力系統(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價格因素，在維持頻率穩(wěn)定的同時，實現(xiàn)了分布式電源、儲能設(shè)備和負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，提高了整個分布式電力系統(tǒng)在市場環(huán)境下的運行效益。
62、3.本發(fā)明通過合理協(xié)調(diào)分布式電源、儲能和負(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中的電力市場交易云平臺能夠獲取實時的電力價格信息和市場交易計劃，且市場交易計劃包括購電協(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)先級通常在高價時段優(yōu)先調(diào)度儲能設(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。