含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法、设备及介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115833182A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202310110864.8(22)申请日2023.02.14(71)申请人河海大学地址210098江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人史林军劳文洁杜天驰王一舟吴峰李杨林克曼(74)专利代理机构北京锦信诚泰知识产权代理有限公司11813专利代理师丁博寒(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)H02J3/48(2006.01)H02J3/28(2006.01)G06N3/092(2023.01)权利要求书4页说明书15页附图21页(54)发明名称含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法、设备及介质(57)摘要本发明涉及电力系统频率控制领域，尤其涉及一种含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法、设备及介质，方法包括：基于双馈型抽水蓄能机组在不同工况下的运行控制特性，分别构建机组频率控制模型；构建含有常规火电机组以及双馈型抽水蓄能机组的单区域系统负荷频率控制模型；构建单区域系统的负荷频率控制器，并定义状态空间和动作空间，与机组频率控制模型进行交互，确定以最小化系统频率偏差及调频出力为优化目标的奖励函数；引入随机的系统内部参数变化与外部功率扰动进行试错探索，训练负荷频率控制器在不同场景下，可根据系统状态确定符合优化目标的各机组调频指令；通过训练后的负荷频率控制器，采集系统状态信息，对系统负荷频率进行控制。CN115833182ACN115833182A权利要求书1/4页1.一种含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：基于双馈型抽水蓄能机组在不同工况下的运行控制特性，分别构建其在发电与抽水工况下的机组频率控制模型；考虑大规模风电接入给电力系统带来的影响，构建含有常规火电机组以及双馈型抽水蓄能机组的单区域系统负荷频率控制模型；利用DDPG算法构建所述单区域系统的负荷频率控制器，并定义状态空间和动作空间，与所述机组频率控制模型进行交互，在考虑机组运行约束的基础上，确定以最小化系统频率偏差及调频出力为优化目标的奖励函数；预学习阶段，引入随机的系统内部参数变化与外部功率扰动进行试错探索，训练所述负荷频率控制器在不同场景下，可根据系统状态确定符合优化目标的各机组调频指令；通过训练后的所述负荷频率控制器，采集系统状态信息，对系统负荷频率进行控制。2.根据权利要求1所述的含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法，其特征在于，所述分别构建其在发电与抽水工况下的机组频率控制模型中，构建双馈型抽水蓄能机组在发电与抽水工况下的两种调频控制策略，从而形成所述机组频率控制模型；两种所述调频控制策略包括：发电工况下，将一次调频功率指令与二次调频功率指令叠加形成总的控制指令，交由变流器实现对于机组有功功率的直接快速控制，为频率调节提供功率支撑；抽水工况下，利用PD控制器将检测所得频率偏差转换为附加转速指令作为一次调频指令，二次调频指令同样给定转速指令，两者叠加形成总控制指令交由变流器先实现对于机组转速的快速控制，再利用水泵的转速与有功功率关系得到相应的调频出力变化。3.根据权利要求2所述的含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法，其特征在于，所述机组频率控制模型包括变流器模块、转速与功率的关系模块及两种工况下的一次、二次调频模块；所述变流器模块用于描绘转子电流的跟踪过程，并反映变流器对于控制指令的响应能力：；其中为转子电流参考值，为转子电流实际值，为变流器的控制指令变化，为实际控制量变化，为变流器响应时间常数，s为微分算子；转速与功率的关系模块反映了抽水工况下，双馈型抽水蓄能机组转速变化与有功功率变化的函数关系，通过将水泵水轮机综合特性曲线中水泵输出功率与转速的多项式进行线性化得到：；2CN115833182A权利要求书2/4页其中k为水泵输出功率与转速的多项式曲线在水泵最佳运行点处的斜率；发电工况下的一次、二次调频模块描述了由一次调频功率指令和二次调频功率指令叠加后通过变流器获得调频出力的过程：；抽水工况下的一次、二次调频模块描述了由一次调频转速指令和二次调频转速指令叠加后通过变流器获得调频转速变化，再进一步根据转速与功率的关系模块获得调频出力的过程：。4.根据权利要求1所述的含双馈型抽水蓄能机组系统频率控制方法，其特征在于，所述考虑大规模风电接入给电力系统带来的影响，包括：引入常规同步机组发电系数K，即常规同步发电机组容量和系统总容量的比值，来表征风电的渗透程度，进而描述风电接入对于系统内部参数的改变，所述改变具体包括系统的惯性时间常数H、常规火电机组的调差系数以及调频出力限制均减小为原来的K倍，即风电接入后，系统的等效惯性时间常数，常规火电机组的等效调差系数，等效调频出力限制；将风电场实际出力与预