CN110867873A - 一种远洋孤岛微电网频率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是：在不增加远洋孤岛微电网运行成本的前提下，当面临极端天气变化和脉冲负荷和非线性负荷投切时，通过调节储能系统和投切负荷相结合的方式来弥补柴油发电机作为主要频率支撑电源时由于其响应速度和爬坡特性不足以满足系统调节需求的情况，以此来提高远洋孤岛微电网系统可靠性。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种远洋孤岛微电网频率控制方法，所述远洋孤岛微电网包括分布式可再生能源发电机组、柴油发电机组及储能电池系统，可再生能源发电机组、柴油发电机组及储能电池系统通过逆变器或换变流器接入交流母线对远洋孤岛上的负荷进行电力供给，其中负荷被分为重要负荷、可中断负荷和可调节负荷。

Description

一种远洋孤岛微电网频率控制方法

技术领域

本发明涉及微电网系统频率控制领域，具体涉及一种以需求响应为途径，频率控制为方式，提高远洋孤岛微电网系统可靠性的控制方法。

背景技术

远洋孤岛微电网，作为离网型微电网，其系统结构为由风光柴储发电的分布式电源通过逆变器或换流器连接至交流母线并为负荷提供电力支持。由于缺少大电网的支撑，其系统的频率稳定性和功率平衡性更容易受到外界条件的影响，而且风光发电具有波动性和间歇性，岛上脉冲负荷和非线性负荷较多，短时波动性较强，更会引起远洋孤岛微电网的大幅度有功功率不平衡，导致出现严重的频率偏移，影响孤岛微电网的稳定和安全运行。所以，针对包含风光柴储发电的远洋孤岛微电网场景，需要采用恰当的频率控制策略及方法来保障孤岛微电网的稳定和安全运行。

现阶段针对提高孤岛微电网频率调节能力的方法有：1)对孤岛微电网的现有柴油发电系统进行改进。专利1：CN 103595044 B，授权日2016.01.20提出一种对孤岛微电网的现有柴油发电系统进行改进的方法。该方法能够在微电网现有结构的基础上，通过统一和优化系统各部门通讯方式和架构，对开关装置和保护测控装置增加远程通讯接口，提高柴油发电系统对系统有功缺额更准确的补充，进而对系统的频率形成控制。专利2：CN106992543 B，授权日2019.04.12提出一种柴油发电机和蓄电池组构成的独立微电网。该方法在常规柴油发电机供电系统中增加辅助蓄电池组、上位机通讯模块、上位机通讯总线以及上位机处理器部分，上位机根据收到的状态信息做出判断并出指令，对系统有功缺额进行补充并调节系统频率。但上述方法仅把柴油发电系统作为微电网唯一可控电源，不仅其响应速度和爬坡速率很难满足远洋孤岛微电网的实时变化特性，而且长时间运行柴油发电系统供电成本过高且不利于岛上的生态建设。2)利用储能系统和柴油发电系统联合进行频率调节。文献1：马艺玮,杨苹,王月武,et al.提高电能质量的风柴蓄独立微电网分层协调控制[J].华南理工大学学报(自然科学版),2015(4):104-111.提出一种以蓄电池储能为一级控制，柴油发电机组为二级控制的频率调节模式。此类方法利用蓄电池的快速响应、快速调节特性以及柴油发电机组容量大、持续时间长的特性互为补充，对微电网的频率进行调节。专利3：CN 108258728 A，公开日2018.07.06提出一种基于下垂控制的可调度型风光柴储独立微网的控制方法。该方法以柴油发电系统为后备电源，以超级电容器和锂电池组成的混合储能系统对微电网的功率缺额和频率偏移进行调节。但上述方法没有考虑储能电池充放电能力的限制条件，易造成对储能系统能力的过度估计或者利用不充分，并且缺少对控制方法之间边界条件考虑，从而导致控制方法切换不清晰，影响控制的快速性和准确性。3)基于频率及其变化率的切负荷控制方式。文献2：王波,张保会,郝治国.基于功率监测和频率变化率的孤岛微电网紧急切负荷控制[J].电力系统自动化.提出以储能电池为主要调节电源，并通过监测超级电容器的持续放电时间作为启动切负荷的条件，并对切负荷的量进行了理论介绍和计算。专利4：CN 108281988 A，公开日2018.07.13提出一种独立微电网动态低频减载控制方法，该方法以不同程度的系统电压、频率偏差量为基准，设定不同的响应动作，以储能系统为一级调节方法，切除负荷为二级调节方法来维持系统电压和频率在稳定水平。但上述方法并没有考虑微电网系统的等效惯性时间常数H会随着风光发电波动性和负荷的投切而动态变化，从而影响减载量的准确程度，易造成过切或者减载量不足。

发明内容

本发明的目的是：在不增加远洋孤岛微电网运行成本的前提下，当面临极端天气变化和脉冲负荷和非线性负荷投切时，通过调节储能系统和投切负荷相结合的方式来弥补柴油发电机作为主要频率支撑电源时由于其响应速度和爬坡特性不足以满足系统调节需求的情况，以此来提高远洋孤岛微电网系统可靠性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种远洋孤岛微电网频率控制方法，所述远洋孤岛微电网包括分布式可再生能源发电机组、柴油发电机组及储能电池系统，可再生能源发电机组、柴油发电机组及储能电池系统通过逆变器或换变流器接入交流母线对远洋孤岛上的负荷进行电力供给，其中负荷被分为重要负荷、可中断负荷和可调节负荷，其特征在于，所述频率控制方法包括以下步骤：

步骤1、根据远洋孤岛微电网的频率偏差量分别设定边界条件，边界条件包括频率波动上限f_{allow_up}、频率波动下限f_{allow_low}、频率调节上限f_{ad_up}、频率调节下限f_{ad_low}、频率紧急上限f_{em_up}、频率紧急下限f_{em_low}；

步骤2、采集远洋孤岛微电网的实时频率f_t、负荷情况P_load以及储能电池系统的电荷状态SOC_t及所述储能电池系统的出力情况P_ESSt，其中P_load＝P_重要负荷+P_{可中断负荷}+P_{可调节负荷}，式中，P_重要负荷、P_{可中断负荷}、P_{可调节负荷}分别为重要负荷、可中断负荷和可调节负荷的负荷情况；

步骤3、计算得出频率偏差量△f＝f_N-f_t，式中，f_N为远洋孤岛微电网额定频率，若f_{allow_low}≤△f≤f_{allow_up}，远洋孤岛微电网处于稳定范围，不执行调控操作；

若f_{allow_up}＜△f≤f_{ad_up}或者f_{ad_low}≤△f＜f_{allow_low}，由储能电池系统作为调节方式，对远洋孤岛微电网有功功率的缺额或者有余进行对应的补充或者吸收，储能电池系统的调节能力△PESS由△PESS＝P_ref-P_ESSt＝P₀+k_fp×(f_N-f_t)-P_ESSt确定，式中：P_ref为储能电池系统有功功率输出的参考值，P₀为储能电池系统稳定状态下的初始有功输出，k_fp为储能电池系统有功-频率下垂系数；

若f_{ad_up}＜△f≤f_{em_up}，分布式可再生能源发电机组的有功功率出力高于远洋孤岛微电网负荷的需求，通过给储能电池系统充电和指定负荷联合的方式来调节远洋孤岛微电网频率；

若f_{em_low}≤△f＜f_{ad_low}，分布式可再生能源发电机组的有功功率出力不足以满足远洋孤岛微电网的负荷的需求，且超出储能电池系统的调节范围，为保障重要负荷的电力支持，通过对可中断负荷和可调节负荷进行切负荷流程来满足需求响应，当可中断负荷和可调节负荷全部切除后，若远洋孤岛微电网仍处于有功缺额的状态，则增用柴油发电机组作为紧急电源，保障重要负荷的电力供给；

若△f＞f_{em_up}或者△f＜f_{em_low}，远洋孤岛微电网频率偏差量超出现有调节能力范围，远洋孤岛微电网可能有解裂的现象，增用紧急柴油发电机组和执行黑启动操作；

步骤4、执行完控制后对远洋孤岛微电网实时频率进行判断，若△f_new∈[f_{allow_low}，f_{allow_up}]则完成控制流程，式中，△f_new为执行完控制操作后新的远洋孤岛微电网频率偏差量△f_new＝f_N-f_tnew，其中f_N为系统的额定频率，f_tnew为执行完控制操作后新的远洋孤岛微电网频率，f_{allow_low}为频率波动下限，f_{dead_up}为频率波动上限，否则返回步骤2继续执行。

优选地，步骤1中，设置所述频率调节上限f_{ad_up}及所述频率调节下限f_{ad_low}时，满足以下限制条件：

限制条件一、满足所述储能电池系统(ESS)的有功功率输出的上下限限制，即有P_{ESS_min}≤P_ref1≤P_{ESS_max}，且P_{ESS_min}≤P_ref2≤P_{ESS_max}，式中，P_{ESS_min}为有功功率输出P_ref的下限，P_{ESS_max}为有功功率输出P_ref的上限，P_ref1＝P₀+k_fp×(f_{ad_up}-f_t)，P_ref1＝P₀+k_fp×(f_{ad_low}-f_t)；

为避免储能电池深度充放电，限制条件二、

式中，β为调节裕度，[f_{ESS_min},f_{ESS_max}]为已配置的所述储能电池系统的频率调节范围，来对应步骤1中频率调节上下限的阈值设定，以此来最大限度的利用所述储能电池系统的调节能力使频率调节回到稳定状态。

优选地，步骤3中，若f_{allow_up}＜△f≤f_{ad_up}或者f_{ad_low}≤△f＜f_{allow_low}时，若由所述储能电池系统调节能力受限时或当所述远洋孤岛微电网频率恢复稳定后，通过增加或减少相应的所述柴油发电机组出力作为所述储能电池系统的补充，以避免所述储能电池系统长期处于充放电状态影响其寿命，所述柴油发电机组的出力大小为△P_Di，则有△P_Di＝-KG×△f，式中，KG为下垂控制系数。

优选地，步骤3中，若f_{ad_up}＜△f≤f_{em_up}时，优先检查所述储能电池系统(ESS)的电荷状态SOC_t，若SOC_t≠100％，则优先对所述储能电池系统(ESS)充电；若SOC_t＝100％或者所述储能电池系统(ESS)充满之后，所述远洋孤岛微电网有功功率仍有余，则输出至所述指定负荷，直到所述远洋孤岛微电网恢复至稳定范围。

根据DL/T 428-2010《电力系统自动低频减负荷技术规定》，结合本发明设计场景为远洋孤岛微电网，为达到平滑控制和防止过切的目的，本发明设计减载方式为5级基本轮，启动频率阈值分别设定为f_shed1、f_shed2、f_shed3、f_shed4、f_shed5，且f_shedi∈[f_{em_low}，f_{ad_low}]，i＝1,2,3,4,5。对应每轮次的减载量P_shedi，i＝1,2,3,4,5,分别为系统有功功率缺额△P乘以特定的百分比量，记其为N_shed1、N_shed2、N_shed3、N_shed4、N_shed5，且

并设置每轮减载操作时延。为了防止系统长时间处于大幅度频率偏差量的状态下引起系统解裂，通过设置特殊轮，其启动频率阈值f_shed1，其减载量为

并设定操作时延，保证系统能够短时间内有效的恢复至安全稳定运行状态。

同时，本发明设计场景为远孤岛微电网包含风电发电机组和柴油发电机组此类旋转类分布式电源，增加了远洋孤岛微电网的系统惯性，本发明计及微电网惯性对频率控制的影响，其频率动态模型为：式

其中

即频率变化率K，△P为系统的有功功率缺额，f_N为系统的额定频率，H为微电网系统的等效惯性时间常数。由于风力发电机组出力的波动性和负荷投切的随机性，微电网系统的有功功率不平衡量会动态变化，所以等效惯性时间常数H也会动态变化。

因此，本发明设计孤岛微网系统等效惯性时间常数的动态计算环节，

优选地，步骤3中，若f_{em_low}≤△f＜f_{ad_low}时，所述切负荷流程采用5级基本轮的减载方式，每轮减载对象先从可中断负荷开始，当可中断负荷全部切除后再切除可调节负荷，包括以下步骤：

步骤301、当实时频率f_t低至f_shed1时启动首轮减载操作，式中，f_shed1首轮启动频率阈值，记录首轮减载前的频率变化率d_{fshed1_b}/dt；

步骤302、由

求得当前时刻远洋孤岛微电网的有功功率缺额△P，式中，f_s′_hed1为当前时刻的频率变化率，H₀为初始近似等效惯性时间常数；再由有功功率缺额△P求得首轮减载量P_shed1进行减载，P_shed1＝N_shed1×△P，N_shed1为预先设定的首轮百分比量；

步骤303、记录首轮减载后的频率变化率d_{fshed1_a}/dt；

步骤304、计算首轮减载前后频率变化率的变化△f'_shed1＝d_{fshed1_b}/dt-d_{fshed1_a}/dt；

步骤305、获得首轮减载后的等效惯性时间常数H₁＝P_shed1×f_N/2△f'_shed1；

步骤306、将i初始化为2；

步骤307、记录第i轮减载前的频率变化率d_{fshedi_b}/dt；

步骤308、将上一步得到的等效惯性时间常数H_i-1结合

和P_shedi＝N_shedi×△P获得第i轮减载量P_shed2进行减载，N_shedi为预先设定的第i轮百分比量；

步骤309、记录第i轮减载后的频率变化率d_{fshedi_a}/dt；

步骤310、计算第i轮减载前后频率变化率的变化△f'_shedi＝d_{fshed1_b}/dt-d_{fshedi_a}/dt；

步骤311、获得第i轮减载后的等效惯性时间常数H_i＝P_shedi×f_N/2△f'_shedi；

步骤312、若i≥5或者远洋孤岛微电网恢复至稳定范围，则退出，否则，i＝i+1，返回步骤307。

上述步骤中，对于首轮减载量

其中P_shed1为第1轮减载量，P_{shed1_b}为第1轮减载操作前的有功功率缺额，P_{shed1_a}为第1轮减载操作后的有功功率缺额，H₁为首轮减载操作后的等效惯性时间常数，

为第1轮减载操作前的频率变化率，

为第1轮减载操作后的频率变化率。因此，该方法可以对系统等效惯性时间常数进行修正，获得下一轮减载操作的等效惯性时间常数H₁，并再次通过式

求得第2轮的减载量。重复操作，直到完成减载流程或者频率恢复至稳定范围。

为提高需求响应速度，保障微电网频率恢复的快速性，本发明设定切荷优先级为可中断负荷＞可调节负荷，即在切负荷调节中，每轮减载对象先从可中断负荷开始，当可中断负荷全部切除后再切除可调节负荷。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过采取储能、负荷和柴油发电机组三方式相结合的控制方式，针对频率偏差量的不同幅度而采取适合的控制方法，提高了频率控制的灵活性。

(2)本发明通过考虑储能电池电有功功率输出的限制条件，设置裕度系数，并考虑岛上负荷类型及容量的客观因素而设定了控制方式之间的边界条件，最大化利用了储能电池的调节能力，提高了频率控制的快速性。

(3)本发明通过设计等效惯性时间常数动态计算环节，利用每轮减载操作前后系统频率变化率的变化对等效惯性时间常数H进行修正，提高每轮减载量计算的准确程度，提高了频率控制的精确性。

附图说明

图1为本发明计及远洋孤岛微电网场景的拓扑结构图。

图2为本发明控制流程图。

图3为包含等效惯性时间常数动态计算环节的切负荷流程图。

图4为系统频率变化仿真图。

图5为柴油发电机组调节和储能电池调节的仿真对比图。其中曲线1为储能电池调节下的系统频率变化曲线，曲线2为柴油发电机组调节下的系统频率变化曲线。

图6为柴油发电机组调节和切负荷调节的仿真对比图。其中曲线1为切负荷调节下的系统频率变化曲线，曲线2为柴油发电机组调节下的系统频率变化曲线。

图7为动态等效惯性时间常数和固定等效惯性时间常数的切负荷调节仿真对比图。其中曲线1为动态等效惯性时间常数切负荷调节下的系统频率变化曲线，曲线2为固定等效惯性时间常数切负荷调节下的系统频率变化曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提出了一种远洋孤岛微电网频率控制方法，其拓扑结构如图1所示，风力发电机组(WT)、光伏发电机组(PV)、柴油发电机组(Di)、储能电池系统(ESS)通过逆变器或换变流器接入交流母线对岛上的负荷进行电力供给，其中负荷被分为重要负荷(如机场,医院及军用设备等)，可中断负荷和可调节负荷。

为了便于理解本发明的控制方案，以下结合图2和图3对本发明的控制方案进行阐述。

首先，根据远洋孤岛微电网的频率偏差量划分边界条件，如表1；并实时监测微电网系统的频率f_t、负载情况(P_可中断、P_可调节)以及储能系统的电荷状态SOC_t及其出力情况P_ESSt。并计算频率偏差量△f＝f_t-f_N、频率变化率

名称	数值
		频率波动上限	f<sub>allow_up</sub>＝0.02Hz
频率波动下限	f<sub>allow_low</sub>＝-0.02Hz
		频率调节上限	f<sub>ad_up</sub>＝0.2Hz
频率调节上限	f<sub>ad_low</sub>＝-0.2Hz
		频率紧急上限	f<sub>em_up</sub>＝1Hz
频率紧急下限	f<sub>em_low</sub>＝-1Hz

表1

其次，判断频率偏差量△f所处范围，当-0.02Hz≤△f≤0.02Hz，判定系统属于动态稳定，不执行调控操作。

当△f＞1Hz或者△f＜-1Hz时，判定系统的频率超出现有调控方法的能力范围，系统可能解裂，需启用紧急柴油发电机组来保障重要负载的电力支撑并执行黑启动来使微电网尽快重组。

当0.02Hz＜△f≤0.2Hz或者-0.2Hz≤△f＜-0.02Hz时，由储能电池对系统的有功功率的缺额或有余进行输出或者吸收，其调节能力为△P_ESS＝P₀+k_fpt*(f_N-f_t)-P_ESSt，当储能电池调节能力受限时，调用柴油发电机组作为补充，直到系统恢复至稳定范围，即-0.02Hz≤△f≤0.02Hz。

当0.2Hz＜△f≤1Hz，微电网系统有功功率有余，此时优先检查储能电池电荷状态SOC_t，若SOC_t≠100％，则优先对储能电池充电；若SOC_t＝100％或者储能电池充满之后，微电网系统有功功率仍有余，则输出至海水淡化系统，直到系统恢复至稳定范围，即-0.02Hz≤△f≤0.02Hz。

当-1Hz≤△f＜-0.2Hz，微电网系统有功功率缺额，此时超出储能电池调节能力范围，故进行切负荷操作流程，如图3所示。当系统频率f_t等于低至f_shed1时启动首轮减载操作。由

和P_shed1＝N_shed1*△P可以求得首轮减载量，其中f_s′_hed1为对应时刻的频率变化率，△P为此时系统的有功功率缺额，H₀为初始近似等效惯性时间常数，由事前有功功率缺额试验获得。在此后的每轮减载操作前引入等效惯性时间常数动态计算环节对等效惯性时间常数H进行修正。过程如下：

1)采集第1轮减载前的系统频率变化率df_{shed1_b}/dt和第1轮减载后的系统频率变化率df_{shed1_a}/dt。

2)计算第1轮减载前后频率变化率的变化△f'_shed1＝df_{shed1_b}/dt-df_{shed1_a}/dt。

3)获得第1轮减载后的系统等效惯性时间常数H₁＝P_shed1*f_N/2△f'_shed1。

4)将修正后的系统等效惯性时间常数H₁结合

和P_shed2＝N_shed2*△P，即可获得第2轮减载量的精确值。

5)执行第2轮减载操作后若系统频率持续降低，则重复此过程直至所有减载轮完成或者系统恢复至稳定范围，即-0.02Hz≤△f≤0.02Hz。

为提高需求响应速度，保障微电网频率恢复的快速性，本发明设定切荷优先级为可中断负荷＞可调节负荷，即每轮减载对象先从可中断负荷开始，当可中断负荷全部切除后再切除可调节负荷。

最后，在完成对应相应的控制流程后，需要对新的系统频率偏差量进行计算，若△f_new∈[-0.02Hz，0.02Hz]则判断系统处于动态稳定，不执行调控操作。否则，根据新的系统频率偏差量大小再次进入到控制流程。

为了便于理解本发明的控制效果，以下通过仿真实施例的参数及结果并结合图4和图5对本发明的控制方案进行进一步阐述。

本发明计及远洋孤岛微电网场景，其分布式电源参数如表2：

类型	容量
		光伏发电机组	32kW
风电发电机组	30kW
		柴油发电机组	36kW
储能电池系统	64kW·h

表2

微电网系统频率偏差量的边界条件如表1所示。并设定切负荷的每轮百分比为N_shed1＝30％、N_shed2＝20％、N_shed3＝20％、N_shed4＝15％、N_shed5＝15％,对应的启动阈值频率为f_shed1＝-0.4Hz，f_shed2＝-0.5Hz，f_shed3＝-0.6Hz，f_shed4＝-0.7Hz，f_shed5＝-0.8Hz系统额定频率f_N＝50Hz,储能电池的初始有功P₀＝10KW，系统的初始近似等效惯性时间常数H₀＝2495KW/s。

由图4的仿真结果图可知，在0至4s内，由于风光出力有波动性，系统的频率持续在额定频率f_N＝50Hz附近波动，波动程度小于±0.02Hz，即处在控制范围①内，故不执行调节操作。Case1表示，当t＝4s时，光伏出力降低，风电出力不变，导致系统频率跌至约49.8Hz，在储能电池调节范围内，故执行储能电池调节操作，储能电池出力提高，使系统恢复至动态稳定范围。Case2表示当t＝8.6s时，由于系统频率已经由储能电池调节回稳定范围，为避免储能电池处于长时间充放状态而影响其寿命，降低储能电池出力，其缺额由柴油发电机组补充。Case3表示，当t＝12s时，由于极端天气影响，风光出力同时进一步降低，使系统频率跌至超过49.2Hz，超出储能电池调节范围，故启动减载操作，优先对可中断负荷进行切负荷操作，经过含等效惯性时间常数动态计算环节的5轮减载操作后，系统频率恢复至动态稳定，即控制范围①内。Case4表示，当t＝17.4s时，风力发电恢复部分出力，由储能电池优先吸收微电网系统有余的有功功率。

由图5和图6的仿真结果图可知，当储能电池出力未受限制时，若在-0.2Hz≤△f＜-0.02Hz，即控制范围②内，采用柴油发电机组为主进行调节，由于柴油发电机组的爬坡特性，使调节时间(约为15s)大于储能电池的调节时间(约为1s)，不仅不利于系统频率的控制，也造成了对储能电池的利用不充分；当系统频率偏差较大时，超出储能电池和柴油发电机组的调节能力范围，故采用包含等效惯性时间常数动态计算环节的切负荷调节，其完成频率的恢复调节时间约为2-3s，而使用柴油发电机组作为主要调节手段，其调节时间远大于切负荷调节时间，更容易危及系统的稳定性运行或者造成系统的解裂。

由图7的仿真结果图可知，使用固定等效惯性时间常数的切负荷调节造成减载量不足，使系统长期处于低于额定频率的运行状态，不利于系统的稳定性运行。采用本发明设计的包含等效惯性时间常数动态计算环节的切负荷调节，则更精确地使系统恢复至系统的动态稳定运行范围内，即控制范围①内。

从仿真结果可以看出，针对不同的系统频率偏差量所处的范围，使用相对应的控制方法，提高了频率控制的灵活性；通过基于调节设备的调节特性所划分的边界条件，不仅能够充分的利用远洋孤岛微电网分布式电源的调节能力，而且更能提高调节的快速性；从切负荷过程可以看出，由于引入了等效惯性时间常数动态计算环节，提高了切荷的精度和平滑度，确保系统能够短时间内恢复至稳定状态。所以从仿真结果进而证明了本发明的有益效果。

Claims (5)

1.一种远洋孤岛微电网频率控制方法，所述远洋孤岛微电网包括分布式可再生能源发电机组、柴油发电机组(Di)及储能电池系统(ESS)，可再生能源发电机组、柴油发电机组(Di)及储能电池系统(ESS)通过逆变器或换变流器接入交流母线对远洋孤岛上的负荷进行电力供给，其中负荷被分为重要负荷、可中断负荷和可调节负荷，其特征在于，所述频率控制方法包括以下步骤：

步骤1、根据远洋孤岛微电网的频率偏差量分别设定边界条件，边界条件包括频率波动上限f_{allow_up}、频率波动下限f_{allow_low}、频率调节上限f_{ad_up}、频率调节下限f_{ad_low}、频率紧急上限f_{em_up}、频率紧急下限f_{em_low}；

步骤2、采集远洋孤岛微电网的实时频率f_t、负荷情况P_load以及储能电池系统(ESS)的电荷状态SOC_t及所述储能电池系统(ESS)的出力情况P_ESSt，其中P_load＝P_重要负荷+P_{可中断负荷}+P_{可调节负荷}，式中，P_重要负荷、P_{可中断负荷}、P_{可调节负荷}分别为重要负荷、可中断负荷和可调节负荷的负荷情况；

步骤3、计算得出频率偏差量△f＝f_N-f_t，式中，f_N为远洋孤岛微电网额定频率，若f_{allow_low}≤△f≤f_{allow_up}，远洋孤岛微电网处于稳定范围，不执行调控操作；

若f_{allow_up}＜△f≤f_{ad_up}或者f_{ad_low}≤△f＜f_{allow_low}，由储能电池系统(ESS)作为调节方式，对远洋孤岛微电网有功功率的缺额或者有余进行对应的补充或者吸收，储能电池系统(ESS)的调节能力△PESS由△PESS＝P_ref-P_ESSt＝P₀+k_fp×(f_N-f_t)-P_ESSt确定，式中：P_ref为储能电池系统(ESS)有功功率输出的参考值，P₀为储能电池系统(ESS)稳定状态下的初始有功输出，k_fp为储能电池系统(ESS)有功-频率下垂系数；

若f_{ad_up}＜△f≤f_{em_up}，分布式可再生能源发电机组的有功功率出力高于远洋孤岛微电网负荷的需求，通过给储能电池系统(ESS)充电和指定负荷联合的方式来调节远洋孤岛微电网频率；

若f_{em_low}≤△f＜f_{ad_low}，分布式可再生能源发电机组的有功功率出力不足以满足远洋孤岛微电网的负荷的需求，且超出储能电池系统(ESS)的调节范围，为保障重要负荷的电力支持，通过对可中断负荷和可调节负荷进行切负荷流程来满足需求响应，当可中断负荷和可调节负荷全部切除后，若远洋孤岛微电网仍处于有功缺额的状态，则增用柴油发电机组(Di)作为紧急电源，保障重要负荷的电力供给；

若△f＞f_{em_up}或者△f＜f_{em_low}，远洋孤岛微电网频率偏差量超出现有调节能力范围，远洋孤岛微电网可能有解裂的现象，增用紧急柴油发电机组和执行黑启动操作；

步骤4、执行完控制后对远洋孤岛微电网实时频率进行判断，若△f_new∈[f_{allow_low}，f_{allow_up}]则完成控制流程，式中，△f_new为执行完控制操作后新的远洋孤岛微电网频率偏差量△f_new＝f_N-f_tnew，其中f_N为系统的额定频率，f_tnew为执行完控制操作后新的远洋孤岛微电网频率，f_{allow_low}为频率波动下限，f_{dead_up}为频率波动上限，否则返回步骤2继续执行。

2.如权利要求1所述的一种远洋孤岛微电网频率控制方法，其特征在于，步骤1中，设置所述频率调节上限f_{ad_up}及所述频率调节下限f_{ad_low}时，满足以下限制条件：

限制条件一、满足所述储能电池系统(ESS)的有功功率输出的上下限限制，即有P_{ESS_min}≤P_ref1≤P_{ESS_max}，且P_{ESS_min}≤P_ref2≤P_{ESS_max}，式中，P_{ESS_min}为有功功率输出P_ref的下限，P_{ESS_max}为有功功率输出P_ref的上限，P_ref1＝P₀+k_fp×(f_{ad_up}-f_t)，P_ref1＝P₀+k_fp×(f_{ad_low}-f_t)；

限制条件二、

式中，β为调节裕度，[f_{ESS_min},f_{ESS_max}]为已配置的所述储能电池系统(ESS)的频率调节范围。

3.如权利要求1所述的一种远洋孤岛微电网频率控制方法，其特征在于，步骤3中，若f_{allow_up}＜△f≤f_{ad_up}或者f_{ad_low}≤△f＜f_{allow_low}时，若由所述储能电池系统(ESS)调节能力受限时或当所述远洋孤岛微电网频率恢复稳定后，通过增加或减少相应的所述柴油发电机组(Di)出力作为所述储能电池系统(ESS)的补充，以避免所述储能电池系统(ESS)长期处于充放电状态影响其寿命，所述柴油发电机组(Di)的出力大小为△P_Di，则有△P_Di＝-KG×△f，式中，KG为下垂控制系数。

4.如权利要求1所述的一种远洋孤岛微电网频率控制方法，其特征在于，步骤3中，若f_{ad_up}＜△f≤f_{em_up}时，优先检查所述储能电池系统(ESS)的电荷状态SOC_t，若SOC_t≠100％，则优先对所述储能电池系统(ESS)充电；若SOC_t＝100％或者所述储能电池系统(ESS)充满之后，所述远洋孤岛微电网有功功率仍有余，则输出至所述指定负荷，直到所述远洋孤岛微电网恢复至稳定范围。

5.如权利要求1所述的一种远洋孤岛微电网频率控制方法，其特征在于，步骤3中，若f_{em_low}≤△f＜f_{ad_low}时，所述切负荷流程采用5级基本轮的减载方式，每轮减载对象先从可中断负荷开始，当可中断负荷全部切除后再切除可调节负荷，包括以下步骤：

步骤301、当实时频率f_t低至f_shed1时启动首轮减载操作，式中，f_shed1首轮启动频率阈值，记录首轮减载前的频率变化率d_{fshed1_b}/dt；

步骤302、由

求得当前时刻远洋孤岛微电网的有功功率缺额△P，式中，f_s′_hed1为当前时刻的频率变化率，H₀为初始近似等效惯性时间常数；再由有功功率缺额△P求得首轮减载量P_shed1进行减载，P_shed1＝N_shed1×△P，N_shed1为预先设定的首轮百分比量；

步骤303、记录首轮减载后的频率变化率d_{fshed1_a}/dt；

步骤304、计算首轮减载前后频率变化率的变化△f'_shed1＝d_{fshed1_b}/dt-d_{fshed1_a}/dt；

步骤305、获得首轮减载后的等效惯性时间常数H₁＝P_shed1×f_N/2△f'_shed1；

步骤306、将i初始化为2；

步骤307、记录第i轮减载前的频率变化率d_{fshedi_b}/dt；

步骤308、将上一步得到的等效惯性时间常数H_i-1结合

和P_shedi＝N_shedi×△P获得第i轮减载量P_shed2进行减载，N_shedi为预先设定的第i轮百分比量；

步骤309、记录第i轮减载后的频率变化率d_{fshedi_a}/dt；

步骤310、计算第i轮减载前后频率变化率的变化△f'_shedi＝d_{fshedi_b}/dt-d_{fshedi_a}/dt；

步骤311、获得第i轮减载后的等效惯性时间常数H_i＝P_shedi×f_N/2△f'_shedi；

步骤312、若i≥5或者远洋孤岛微电网恢复至稳定范围，则退出，否则，i＝i+1，返回步骤307。

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