本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，尤其涉及一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著“雙碳”戰(zhàn)略的提出，清潔低碳的光伏發(fā)電不斷發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的滲透率越來越高，未來以風(fēng)電、光伏為主體的新能源發(fā)電量將達(dá)到負(fù)荷的一半以上。然而，光伏發(fā)電具有波動性和不確定性的特點，其出力的改變將導(dǎo)致電力系統(tǒng)產(chǎn)生不平衡功率，進(jìn)而引起系統(tǒng)頻率的波動，加大了頻率的控制難度；同時，分布式光伏通過并網(wǎng)變流器接入配電網(wǎng)，由于缺乏傳統(tǒng)同步機的轉(zhuǎn)子，無法在功率失衡時通過改變轉(zhuǎn)子動能大規(guī)模抑制功率波動，即光伏發(fā)電的等效慣性較低。因此，若不加控制，極高比例光伏并網(wǎng)后會顯著降低配電網(wǎng)的頻率響應(yīng)能力，為配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。

2、傳統(tǒng)的分布式光伏控制策略，主要包括mppt控制、虛擬慣量控制、有功功率-頻率下垂控制等。mppt控制不提供頻率調(diào)節(jié)功能，因為它只關(guān)注最大功率輸出，沒有備用容量來應(yīng)對電網(wǎng)頻率的波動。后兩類控制策略均沒有充分考慮光照輻射度的波動和不確定性，導(dǎo)致在光照條件變化時控制效果不佳。虛擬慣量控制通常只考慮了頻率的即時偏差，不足以應(yīng)對快速或大幅度的電網(wǎng)頻率變化；下垂控制通?；诰€性關(guān)系，在電網(wǎng)頻率偏差較大或變化較快時調(diào)節(jié)不夠靈活或響應(yīng)不及時，在穩(wěn)態(tài)時可能無法完全消除頻率偏差。

3、綜上所述，通過實時監(jiān)測光照輻射度和分布式光伏鎖相環(huán)的頻率偏差及頻率變化率，利用模糊控制技術(shù)綜合調(diào)節(jié)光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，從而優(yōu)化電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)頻率性能，提升電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)能力和安全穩(wěn)定性，解決光伏發(fā)電波動性和不確定性帶來的電網(wǎng)頻率控制難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對電網(wǎng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的不同的控制場景和要求，采用光照輻射度、電網(wǎng)系統(tǒng)頻率偏差及頻率變化率作為輸入，構(gòu)建基于模糊控制技術(shù)的多重控制器，并將多重控制器的輸出進(jìn)行加權(quán)和解模糊處理，實現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過程中均具有最佳調(diào)節(jié)性能的目標(biāo)，提高電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)能力的同時增強系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法，包括：實時監(jiān)測光照輻射度、分布式光伏鎖相環(huán)跟蹤的頻率偏差及頻率變化率；將測得的光照輻射度、頻率以及利用頻率偏差和頻率變化率計算單元計算得到的數(shù)據(jù)作為多重控制器的輸入量；將多重控制器的輸出功率加權(quán)、解模糊處理后進(jìn)行平滑連接，輸出分布式光伏的有功功率調(diào)整指令。

4、作為本發(fā)明所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述光照輻射度包括利用監(jiān)測設(shè)備得到數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理單元；

5、所述監(jiān)測設(shè)備利用輻射度傳感器，感測光伏發(fā)電區(qū)域的實時光照輻射度；

6、所述數(shù)據(jù)處理單元將感測到的光照輻射度轉(zhuǎn)換為控制策略的數(shù)值。

7、作為本發(fā)明所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述輻射度傳感器包括光電二極管和光電池，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，表示為：

8、

9、其中，表示第i個分布式光伏在t時刻的光照輻射度，表示第i個分布式光伏在t時刻的光照輻射度變化率，表示第i個分布式光伏在t-1時刻的光照輻射度變化率，δt1表示光照輻射度變化率采樣的時間間隔。

10、作為本發(fā)明所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述分布式光伏鎖相環(huán)跟蹤的頻率偏差包括頻率測量單元和頻率偏差計算單元；

11、所述頻率測量單元，用于測量分布式光伏鎖相環(huán)跟蹤的實時頻率；

12、所述頻率偏差計算單元，用于計算測量得到的頻率于額定頻率之間的偏差，表示為：

13、δf(t)＝fpll(t)-fn

14、其中，δf(t)表示系統(tǒng)t時刻的頻率偏差，fpll(t)表示t時刻分布式光伏鎖相環(huán)跟蹤的頻率，fn表示系統(tǒng)額定功率。

15、作為本發(fā)明所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述頻率變化率表示為：

16、df(t)＝(δf(t)-f(t-δt2))/δt2

17、其中，df(t)表示t時刻分布式光伏鎖相環(huán)跟蹤的頻率變化率，δf(t)表示系統(tǒng)t時刻的頻率偏差，f(t-δt2)表示系統(tǒng)t-δt2時刻的頻率偏差，δt2表示頻率采樣的時間間隔。

18、作為本發(fā)明所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述多重控制器包括模糊控制器i、模糊控制器ii以及模糊控制器iii三個模糊控制器組成；

19、所述模糊控制器i，當(dāng)頻率向小的方向變化，則系統(tǒng)負(fù)荷超出發(fā)電機出力向多的地方變化，即應(yīng)提高分布式光伏的出力；當(dāng)光照輻射度向小的方向變化，則分布式光伏的出力上限向小的方向變化，即分布式光伏的出力應(yīng)減??；

20、所述模糊控制器ii，當(dāng)光照輻射度變化率為負(fù)值時，光照輻射度下降；根據(jù)模糊控制器i，分布式光伏的出力下降，引起電網(wǎng)功率波動；

21、所述模糊控制器iii，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷下降，頻率變化率為正值時，根據(jù)?？刂破骱齣和ii，分布式光伏的出力下降，響應(yīng)時間慢，電網(wǎng)頻率增加。

22、作為本發(fā)明所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述分布式光伏的有功功率調(diào)整指令包括將模糊控制器i至iii解模糊，表示為：

23、

24、i＝1，2，3

25、k1+k2+k3＝1

26、其中，γ表示光伏控制器總有功功率輸出，ki表示模糊控制器i的權(quán)重系數(shù)，γi表示模糊控制器i的光伏有功功率輸出；

27、分布式光伏最終連續(xù)輸出表示為：

28、

29、其中，ppv(t)表示分布式光伏最終連續(xù)輸出功率控制值，δt3表示采樣時間的間隔值，γ(tj)表示j時刻光伏控制器總有功功率輸出系數(shù)，γ(tj+1)表示j+1時刻光伏控制器總有功功率輸出系數(shù)，(t-tj)表示當(dāng)前時間與j時刻之間的時間差值，ρ表示備用系數(shù)，取0.9，prated表示系統(tǒng)的有功功率參考值。

30、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制系統(tǒng)，包括實時監(jiān)測光照輻射度和頻率偏差的監(jiān)測設(shè)備、用于計算頻率偏差和頻率變化率的計算單元以及基于模糊控制技術(shù)的多重控制器，通過對多重控制器輸出功率的加權(quán)和解模糊處理，實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)在不同光照條件和電網(wǎng)頻率變化下的最優(yōu)調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)頻率響應(yīng)能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

31、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制系統(tǒng)，包括：監(jiān)測模塊、計算模塊以及控制模塊；

32、所述監(jiān)測模塊，實時監(jiān)測光照輻射度、分布式光伏鎖相環(huán)跟蹤的頻率偏差及頻率變化率；

33、所述計算模塊，將測得的光照輻射度、頻率以及利用頻率偏差和頻率變化率計算單元計算得到的數(shù)據(jù)作為多重控制器的輸入量；

34、所述控制模塊，將多重控制器的輸出功率加權(quán)、解模糊處理后進(jìn)行平滑連接，輸出分布式光伏的有功功率調(diào)整指令。

35、一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的步驟。

36、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的一種分布式光伏發(fā)電穩(wěn)態(tài)暫態(tài)頻率協(xié)調(diào)的控制方法的步驟。

37、本發(fā)明的有益效果：考慮光照輻射度的動態(tài)調(diào)節(jié)：通過實時監(jiān)測光伏發(fā)電區(qū)域的光照輻射度，能夠動態(tài)考慮光照輻射度的波動和不確定性，這種監(jiān)測和調(diào)節(jié)機制使得分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠適應(yīng)光照條件的變化，優(yōu)化發(fā)電效率和電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。

38、優(yōu)化電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)頻率性能：采用模糊控制技術(shù)，對電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)頻率偏差進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，在穩(wěn)態(tài)下，系統(tǒng)能夠減少頻率偏差，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性；在暫態(tài)下，控制器快速響應(yīng)負(fù)荷或發(fā)電變化，迅速調(diào)整光伏出力，有效抑制電網(wǎng)頻率的劇烈波動。

39、實現(xiàn)分布式電源對電網(wǎng)的主動支撐：通過構(gòu)建基于模糊控制技術(shù)的多重控制器，實現(xiàn)了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)頻率的主動支撐。通過實時監(jiān)測和智能控制，分布式電源能夠更有效地參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，提高整個電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)能力和安全穩(wěn)定性，為電網(wǎng)提供更加靈活和可靠的支撐。