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申请/专利权人：山东大学

摘要：本发明提供了一种风储联合系统调频优化方法、系统、终端及存储介质，涉及电力系统调频控制技术领域，风储联合系统包括储能系统和风力发电机组，构建负荷概率模型和风力发电机组出力概率模型；计算预测的风力发电机组功率和负荷功率；构建风储联合系统调频频率特性模型；基于风力发电机组风电功率计算公式、预测的风力发电机组功率和当前风力发电机组的转子转速和桨距角，计算预测风速，判断预测风速所处风速区间，选择对应调频策略，对风储联合系统进行调频，根据风储联合系统调频频率特性模型计算调频后风储联合系统的频率值。本发明根据预测的风力发电机组功率和负荷功率，对风储联合系统进行调频。

主权项：1.一种风储联合系统调频优化方法，风储联合系统包括储能系统和风力发电机组，其特征在于，方法包括：S1、构建电力系统负荷概率模型和风力发电机组出力概率模型；S2、基于风力发电机组出力概率模型和负荷概率模型，计算风力发电机组出力不确定性和负荷出力不确定性，根据风力发电机组出力不确定性和负荷出力不确定性得到预测的风力发电机组功率和负荷功率；S3、构建风储联合系统调频频率特性模型；S4、基于风力发电机组风电功率计算公式与预测的风力发电机组功率以及当前风力发电机组的转子转速和桨距角，计算预测风速，根据预测风速判断预测风速所处风速区间，根据预测风速所处的风速区间选择对应的调频策略，对风储联合系统进行调频，根据选择的调频策略和风储联合系统调频频率特性模型计算调频后的风储联合系统的频率值；在步骤S1中，构建的负荷概率模型为 ；其中，为电力系统有功负荷，为电力系统无功负荷，为电力系统有功负荷概率密布函数分布的均值，为电力系统有功负荷概率密布函数分布的标准差，为电力系统无功负荷概率密布函数分布的均值，为电力系统无功负荷概率密布函数的标准差，为电力系统有功负荷概率，为电力系统无功负荷概率；构建的风力发电机组出力概率模型为 ；其中，为风速输入向量，为样本数据集中的样本个数，每个样本均包含个样本数据，为样本数据集中的样本数据个数，，为样本数据集中第个样本的历史风速，，为核极限学习机的输出，为预测的风电功率的目标向量，为单位矩阵，为核参数，为核函数，为核函数组成的核矩阵，为样本数据集中第个样本的实际风电功率，，为第个样本中的第时刻的预测风电功率的独立同分布数据，，为第个样本中第时刻的风电功率点的预测值，为第个样本的风电功率的历史预测误差值，为核函数的带宽平滑参数，为通过和确定的风电功率在第时刻的测试样本向量；所述风电功率为风力发电机组功率，所述样本数据集包括历史风速以及历史风速对应的风电功率；步骤S2包括：基于负荷概率模型和风力发电机组出力概率模型，采用拉丁超立方抽样函数抽取若干个负荷出力样本和风力发电机组出力样本；基于Kmeans算法，对生成的负荷出力样本和风力发电机组出力样本进行聚类；根据聚类结果，对生成的风电场群组进行削减，得到最终的5个风力发电机出力场景和5个负荷出力场景，分别计算得到的每个风力发电机出力场景的风力发电机组出力概率以及每个负荷出力场景的负荷出力概率，之后计算得到的每个风力发电机出力场景的风力发电机组出力概率与功率值的乘积以及每个负荷出力场景的负荷出力概率与功率值的乘积；将每个风力发电机出力场景的风力发电机组出力概率与功率值的乘积相加得到风储联合系统的风力发电机组出力不确定性，将每个负荷出力场景的负荷出力概率与功率值的乘积相加得到负荷出力不确定性；根据风力发电机组出力不确定性和负荷出力不确定性得到预测的风力发电机组的功率和负荷功率；在步骤S3中，构建风储联合系统调频频率特性模型，包括：构建风电频率特性模型传递函数： ；其中，为拉普拉斯算子，为惯性响应系数，为转子惯性响应时间常数，为一次调频系数，为变桨距响应时间常数，为风力发电机组的风电功率；根据构建的风电频率特性模型传递函数，构建储能系统频率模型传递函数： ；其中，为储能系统响应时间常数，为储能系统的储能功率；根据构建的储能系统频率模型传递函数，得到风储联合系统中储能频率模型传递函数为 ；其中，为风储联合系统中的储能系统的储能功率；基于风储联合系统中的储能系统的储能功率和风力发电机组的风电功率，得到风储联合系统频率模型传递函数为 ；步骤S4包括：获取当前风力发电机组的转子转速和桨距角；根据步骤S2中得到的预测的风力发电机组功率，通过风力发电机组风电功率计算公式，计算预测风速；根据预测风速判断预测风速所处风速区间，根据预测风速所处的风速区间选择调频策略，对风储联合系统进行调频；若判定预测风速处于低风速区间，则对风储联合系统不做调频处理；若判定预测风速处于中低风速区间，则仅调节风力发电机组的转子转速，对风储联合系统进行调频，此时风电机组的最大可调频功率为；若判定预测风速处于中高风速区间，同时调节风力发电机组的转子转速和风力发电机组的桨距角，对风储联合系统进行调频，此时风电机组的最大可调频功率为；若判定预测风速处于高风速区间，此时风力发电机组的转子转速，调节风力发电机组的桨距角，对风储联合系统进行调频；根据选择的调频策略和风储联合系统调频频率特性模型计算调频后的风储联合系统的频率值；所述高风速区间的风速大于所述中高风速区间的风速，所述中高风速区间的风速大于所述中低风速区间的风速，所述中低风速区间的风速大于所述低风速区间的风速；所述低风速区间定义为风机转速小于最低转速的风速区间；所述中低风速区间定义为风电机组运行在最大功率追踪控制模式下，能让风机转子转速具有一定调节空间的风速区间；所述中高风速区间为风电机组转速达到或大于80%额定转速时，具备部分调节空间但很小的风速区间；所述高风速区间定义为风机转速已经达到额定转速运行在恒功率区域，无法利用转子转速调频的风速区间；从所述低风速区间到中低风速区间再到中高风速区间最后到高风速区间为连续风速区间；其中，为空气密度，为叶片长度，为风速，是额定风速，为风力发电机组的切入速度，为风力发电机组的切出速度，为叶尖速比，为风力发电机组的浆距角，，，是浆距角的限幅值，为浆距角变化率，为浆距角变化率限幅值，为风能利用系数，；，，是转子速度，，为转子转速的最小值，为转子转速的限幅值，，是转子转速变化率，为转子转速变化率限幅值，为预测风速下风力发电机组的最大输出功率，为预测风速下风力发电机组在额定转速下的输出功率，为预测风速下风力发电机组的最大输出功率时的转子转速，为额定转子转速，为风力发电机组的初始桨距角。

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