本發(fā)明涉及用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制，具體涉及一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源（如光伏、風(fēng)電）在微電網(wǎng)中滲透率的顯著提升，以同步發(fā)電機(jī)為主導(dǎo)的傳統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)機(jī)制面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。新能源機(jī)組缺乏旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，導(dǎo)致系統(tǒng)慣量支撐能力大幅下降。新能源機(jī)組輸出功率的強(qiáng)隨機(jī)波動(dòng)性進(jìn)一步放大了這一影響，使得微電網(wǎng)在遭遇功率突變時(shí)易引發(fā)頻率失穩(wěn)。尤其在新能源高占比場(chǎng)景下，突發(fā)性功率缺額或過(guò)剩會(huì)導(dǎo)致頻率快速跌落或攀升，而傳統(tǒng)同步機(jī)的秒級(jí)機(jī)械響應(yīng)特性無(wú)法匹配毫秒級(jí)動(dòng)態(tài)需求，系統(tǒng)穩(wěn)定性面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。與此同時(shí)，虛擬慣量控制等技術(shù)雖可彌補(bǔ)慣量缺口，卻需以無(wú)功調(diào)節(jié)成本為代價(jià)，加劇了經(jīng)濟(jì)性與安全性的多目標(biāo)權(quán)衡難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，結(jié)合虛擬同步發(fā)電機(jī)（vsg）與模型預(yù)測(cè)控制（mpc）動(dòng)態(tài)優(yōu)化虛擬慣量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備秒級(jí)響應(yīng)、柔性負(fù)荷分鐘級(jí)調(diào)節(jié)、可控電源小時(shí)級(jí)支撐的協(xié)同調(diào)度，有效解決微電網(wǎng)頻率失穩(wěn)與多能源協(xié)調(diào)效率低的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，能夠解決微電網(wǎng)在新能源高比例滲透場(chǎng)景下的低慣量穩(wěn)定性差、經(jīng)濟(jì)性與安全性有突出的缺陷。

3、第一方面，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，包括利用分級(jí)后的采集頻率，采集微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)預(yù)處理后的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，并根據(jù)劃分后的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐劃分；建立狀態(tài)空間方程，基于狀態(tài)空間方程計(jì)算最優(yōu)控制變量，并根據(jù)最優(yōu)控制變量動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)；將動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)與劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐結(jié)合，并根據(jù)實(shí)時(shí)頻率偏差進(jìn)行多能源協(xié)調(diào)控制。

4、可選的，在所述利用分級(jí)后的采集頻率，采集微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)之前，所述多能源協(xié)調(diào)控制方法還包括：基于設(shè)備動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間對(duì)采集頻率進(jìn)行分級(jí)，將采集頻率分級(jí)為高頻數(shù)據(jù)、中頻數(shù)據(jù)和低頻數(shù)據(jù)。

5、可選的，所述對(duì)預(yù)處理后的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分包括：將預(yù)處理后的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)劃分為儲(chǔ)能設(shè)備、柔性負(fù)荷和可控電源。

6、可選的，所述虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐劃分包括一級(jí)慣量支撐、二級(jí)慣量支撐和三級(jí)備用支撐，所述一級(jí)慣量支撐資源為儲(chǔ)能設(shè)備，所述二級(jí)慣量支撐資源為柔性負(fù)荷，所述三級(jí)備用支撐資源為可控電源。

7、可選的，所述建立狀態(tài)空間方程，基于狀態(tài)空間方程計(jì)算最優(yōu)控制變量，包括：建立描述頻率、慣量、功率變量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系的狀態(tài)空間方程；基于狀態(tài)空間方程，以最小化頻率偏差和最小化資源損耗為目標(biāo)求解目標(biāo)函數(shù)，得到最優(yōu)控制變量；根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的頻率，動(dòng)態(tài)調(diào)整目標(biāo)函數(shù)中的頻率偏差權(quán)重和功率損耗權(quán)重。

8、可選的，所述根據(jù)最優(yōu)控制變量動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)包括：根據(jù)求解的最優(yōu)控制變量，確定基礎(chǔ)慣量值與調(diào)整系數(shù)；計(jì)算實(shí)際運(yùn)行頻率與標(biāo)稱(chēng)頻率之間的偏差，將該偏差作為實(shí)時(shí)頻率偏差；基于所述實(shí)時(shí)頻率偏差，使用自適應(yīng)調(diào)整公式動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)虛擬同步發(fā)電機(jī)的慣量系數(shù)；根據(jù)頻率振蕩幅度切換暫態(tài)阻尼和穩(wěn)態(tài)阻尼；根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率偏差，動(dòng)態(tài)調(diào)整目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重。

9、可選的，所述將動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)與劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐結(jié)合，并根據(jù)實(shí)時(shí)頻率偏差進(jìn)行多能源協(xié)調(diào)控制，包括：基于動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬慣量系數(shù)和阻尼系數(shù)，執(zhí)行vsg轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程；將劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐與vsg參數(shù)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，形成多時(shí)間尺度協(xié)同控制框架；設(shè)定微電網(wǎng)頻率偏差閾值與響應(yīng)層級(jí)，設(shè)定如下：一級(jí)慣量支撐：微電網(wǎng)實(shí)時(shí)頻率偏差≤第一閾值，此時(shí)僅激活儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行放電/充電；二級(jí)慣量支撐：第一閾值＜微電網(wǎng)實(shí)時(shí)頻率偏差≤第二閾值，此時(shí)同時(shí)激活儲(chǔ)能設(shè)備和柔性負(fù)荷；三級(jí)備用支撐：微電網(wǎng)實(shí)時(shí)頻率偏差＞第二閾值，此時(shí)啟動(dòng)可控電源。

10、可選的，所述將動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)與劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐結(jié)合，并根據(jù)實(shí)時(shí)頻率偏差進(jìn)行多能源協(xié)調(diào)控制，還包括：將儲(chǔ)能soc與可釋放慣量值關(guān)聯(lián)，建立非線性映射函數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)限制虛擬慣量；在微電網(wǎng)中部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，使用所述邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)執(zhí)行高頻控制；將所述邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)與mpc結(jié)合，通過(guò)多層資源協(xié)同與參數(shù)自適應(yīng)，執(zhí)行多能源協(xié)調(diào)控制。

11、可選的，所述預(yù)處理包括缺失值處理、異常值過(guò)濾、格式標(biāo)準(zhǔn)化，以及高頻噪聲平滑。

12、另一方面，本發(fā)明提供一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，該系統(tǒng)包括控制模塊，所述控制模塊包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法。

13、上述技術(shù)方案，通過(guò)三級(jí)虛擬慣量支撐架構(gòu)（儲(chǔ)能設(shè)備秒級(jí)響應(yīng)、柔性負(fù)荷分鐘級(jí)調(diào)節(jié)、可控電源小時(shí)級(jí)兜底）實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)互補(bǔ)；基于vsg與mpc協(xié)同控制，動(dòng)態(tài)優(yōu)化虛擬慣量參數(shù)，結(jié)合自適應(yīng)權(quán)重平衡頻率偏差抑制與功率損耗優(yōu)化；引入儲(chǔ)能soc關(guān)聯(lián)機(jī)制防止過(guò)充過(guò)放；部署邊緣-中央?yún)f(xié)同架構(gòu)，通過(guò)分層決策與事件觸發(fā)通信實(shí)現(xiàn)高頻響應(yīng)與全局優(yōu)化統(tǒng)籌。該方案能夠顯著提升微電網(wǎng)應(yīng)對(duì)新能源波動(dòng)的能力，在保障頻率穩(wěn)定的同時(shí)，降低儲(chǔ)能損耗，為新型電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

14、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，在所述利用分級(jí)后的采集頻率，采集微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)之前，所述多能源協(xié)調(diào)控制方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述對(duì)預(yù)處理后的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐劃分包括一級(jí)慣量支撐、二級(jí)慣量支撐和三級(jí)備用支撐，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述建立狀態(tài)空間方程，基于狀態(tài)空間方程計(jì)算最優(yōu)控制變量，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述根據(jù)最優(yōu)控制變量動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述將動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)與劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐結(jié)合，并根據(jù)實(shí)時(shí)頻率偏差進(jìn)行多能源協(xié)調(diào)控制，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述將動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)與劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐結(jié)合，并根據(jù)實(shí)時(shí)頻率偏差進(jìn)行多能源協(xié)調(diào)控制，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括缺失值處理、異常值過(guò)濾、格式標(biāo)準(zhǔn)化，以及高頻噪聲平滑。

10.一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括控制模塊，所述控制模塊包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，屬于用于新型微電網(wǎng)的多能源協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域；該方法包括利用分級(jí)后的采集頻率，采集微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)預(yù)處理后的微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，并進(jìn)行虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐劃分；建立狀態(tài)空間方程，計(jì)算最優(yōu)控制變量，并動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)；將動(dòng)態(tài)調(diào)整后的虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)與劃分后的虛擬慣量三級(jí)協(xié)同支撐結(jié)合，并根據(jù)實(shí)時(shí)頻率偏差進(jìn)行多能源協(xié)調(diào)控制，本發(fā)明通過(guò)三級(jí)虛擬慣量支撐架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)互補(bǔ)；基于VSG與MPC協(xié)同控制，顯著提升微電網(wǎng)應(yīng)對(duì)新能源波動(dòng)的能力，在保障頻率穩(wěn)定的同時(shí)，降低儲(chǔ)能損耗。

技術(shù)研發(fā)人員：韓韜,楊再欣,鐘鳴,王宇強(qiáng),梁帥,唐麗,尹凱,高銀飛,劉紫琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15