CN112366731B - 一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种电网频率调节方法、系统、服务器和存储介质，其中方法包括：获取电网频率异常信息，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值；根据所述偏差值对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节。本发明实施例提供的一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质，所述电网频率调节方法通过调度指令计算并下发至发电设备和储能设备，以对所述发电设备和/或储能设备进行有功功率控制，从而能控制光伏电站进行有功功率控制，可满足一次调频要求。

Description

一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质
技术领域
本发明涉及电网频率调节技术领域，尤其涉及一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质。
背景技术
光伏电站，是利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统，一般包含变压器、逆变器和光伏阵列，以及相关的辅助设施等，是相当于火电厂的发电厂。
频率质量是电力系统安全、稳定运行的一个重要指标，对用电设备的正常运行、产品的质量、生产效率具有重要影响。由于用电负荷、电力系统故障的不可预测性，造成电力系统有功功率供、需不平衡，使电网频率频繁波动，降低电力系统电能质量，进而影响用户用电、电厂发电、系统稳定。
传统电网频率调节是由火力发电和水电来完成的，并且频率调节需要电力系统保持一定的备用可调功率。但随着光伏电站的装机容量占比逐年增加，传统电站对电网频率的调节能力逐渐减弱，以及光伏电站发电的随机性，即发电受天气、环境影响较大而且不会提前预留备用可调功率，其直接并网会对电网频率波动产生负面影响，导致电网频率不稳定。
所以有必要针对光伏电站、风电场等新能源电站提出解决电网频率调节的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质，用以解决现有电网频率调节存在的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种电网频率调节方法，包括：
获取电网频率异常信息，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值；
根据所述偏差值对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节。
可选的，所述获取电网频率异常信息之前包括：
通过系统提供的预设界面对所述电网频率调节的相关参数进行配置，所述相关参数包括以下一组或多种组合：频率正向死区fd、频率负向死区fd、电网频率上限值fmax、电网频率下限值fmin、调频出力最小值Pmin、调差率δ％、电网额定频率fN、开机容量PN、电网实时频率f、并网点实时有功功率值P0、反向闭锁频率偏差值、恒定频率变化量系数以及储能电池荷电状态；
采集并网点三相电压、电流值，并计算电网的实时频率和并网功率。
可选的，根据所述偏差值对所述发电设备和所述储能设备进行有功功率控制之前包括：
按照所述发电设备的装机容量的预设百分比设置用于发电的样板机的数量，根据所述样板机的数量每隔预设秒计算所述光伏电站的理论功率，所述理论功率为所述电网频率调节的参考值。
可选的，所述根据所述偏差值对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节包括：
根据以下有功-频率特性曲线函数对所述发电设备和所述储能设备进行有功功率P控制：
其中，P0为有功功率初始值；PN为开机容量；fd为快速频率响应死区，fN为系统额定频率；δ％为频率响应的调差率，f为电网实时频率；
设Δf＝f-fd，ΔP＝P-P0，Δf为实时频率偏差值，ΔP为Δf对应的功率偏差值，那么上述函数表示为：
可选的，根据所述有功-频率特性曲线函数对所述发电设备和所述储能设备进行有功功率控制包括：
当50.1>f≥50.06时，根据所述偏差值计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值相加作为有功功率控制的目标值进行调节；
当fmax>f>50.1时，根据所述偏差值计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值或并网点实时有功功率P0进行相加作为有功功率控制的目标值进行调节；
当f>fmax时，若频率低于频率下限值，则根据当前的理论功率和逆变器实际发电功率之和调节逆变器和储能交流器，并在当前目标值基础上增加预设百分比*PN作为目标值进行控制；若频率高于频率上限值，则直接在当前目标值的基础上减去预设百分比*PN作为目标值进行控制，并调节储能交流器充电，若所述储能交流器能充电为0，则控制逆变器减少出力，所述频率下限值和频率上限值为预先设置好的值；
当f<49.94时，根据所述偏差值计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值相减作为有功功率控制的目标值进行调节。
可选的，所述当50.1>f≥50.06时，根据目标值进行调节之后还包括：
判断频率f是否仍在50.1>f≥50.06范围，如果是则根据所述偏差值再继续计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值相加作为有功功率控制的目标值进行调节；
若没有接收到新的调度指令则采用上一次有效调度指令值与相应的功率偏差值ΔP代数求和作为控制的目标值；若调度指令失效，则按当前并网实时有功功率与相应的功率偏差值ΔP代数求和作为控制的目标值。
可选的，所述当fmax>f>50.1时，根据目标值进行调节之后还包括：
当前实时频率f减小，需要光伏电站增加有功出力时，若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和小于当前并网功率，则闭锁AGC模块的反向调节指令，此次调频的有功目标值为当前并网实时有功功率与功率偏差值ΔP的代数和；若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和大于当前并网功率，则将所述调度指令值作为此次调频的有功目标值；
当前实时频率f增大，需要光伏电站减小有功出力时，若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和大于当前并网功率，则闭锁AGC模块的反向调节控制，此次调频的有功目标值为当前并网实时有功与功率偏差值ΔP的代数和；若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和小于当前并网功率，则将所述调度指令值作为此次调频的有功目标值；
当在频率增大，需要减小电站有功出力时，则调节储能交流器充电。
第二方面，本发明实施例提供一种电网频率调节系统，包括测频装置、逆变器、储能交流器、自动发电量控制(AGC)模块以及调频模块，所述逆变器、所述储能交流器以及所述测频装置通过电力线连接，所述AGC模块与所述调频模块通过通信线分别与所述逆变器、所述储能交流器以及所述测频装置连接，其中，
测频装置，用于检测电网频率是否异常，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值；
逆变器，其为发电设备，用于将直流电转换成交流电的设备；
储能交流器，其为储能设备，用于将直流转换成交流或将交流转出成直流；
AGC模块，用于接收系统调度中心的调度指令和获取电网频率是否异常，并基于所述调度指令对所述逆变器进行控制以满足调度要求；
调频模块，其与所述AGC模块为集成开发的模块，用于根据电网频率异常的偏差值对所述逆变器和所述储能交流器进行有功功率控制以实现电网频率调节。
第三方面，本发明实施例提供一种服务器，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑命令，以执行如第一方面所提供的电网频率调节方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的电网频率调节方法的步骤。
本发明实施例提供的一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质，所述电网频率调节方法通过调度指令计算并下发至发电设备和储能设备，以对所述发电设备和/或储能设备进行有功功率控制，从而能控制光伏电站进行有功功率控制，可满足一次调频要求。
而且，本发明实施例所述电网频率调节系统对光伏电站的AGC系统和快速频率响应系统提出集成方法，即集成为由AGC模块和调频模块组成的系统，通过调频模块对对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节，代替现阶段使用的两个系统相互独立的形式，一方面可以提高整体的控制效果和稳定性，另一方面可以减少使用设备，使二次结构设计更简单，并降低电站成本。
此外，本发明实施例还提出理论功率的计算方法，大大提高理论功率的精度，一方面可以提高光储电站的设备指令的计算精度，另一方面可以给调度更加准确的理论功率值，为主站指令计算提供可靠的数据，并减少对理论功率的考核。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电网频率调节方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的电网频率调节系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电网频率调节系统的集成系统架构图；
图4为本发明实施例提供的调频控制策略的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的理论功率计算的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的调频控制策略的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的服务器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本申请中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征向量可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。
光伏电站：利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统，一般包含变压器、逆变器和光伏阵列，以及相关的辅助设施等。是相当于火电厂的发电厂。
在电力系统中，AGC(Automatic Generation Control，简称AGC，自动发电量控制)是光伏电站有功控制系统接收并自动执行电网调度中心下达的有功功率即有功功率变化率的控制指令，调节光伏电站有功功率连续平滑变化，满足调度调控要求。其调节速度在60s～120s时间内，主要实现二次调频和调度经济运行。
以下首先通过图1对本发明实施例提供的电网频率调节方法的流程示意图，如图所示。
步骤100，获取电网频率异常信息，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值。
步骤102，根据所述偏差值对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节。
需要说明的是，步骤102中根据所述偏差值，通过调度指令计算并下发至发电设备和储能设备，以对所述发电设备和/或储能设备进行有功功率控制，从而能控制光伏电站进行有功功率控制，可满足一次调频要求。
其中，一次调频是指各机组并网运行时，受外界负荷变动影响，电网频率发生变化。此时各机组的调节系统参与调节作用，改变各机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡。同时，还尽力减少电网频率的变化，这一过程即为一次调频。如果一次调频后电网频率还是异常，那么可重复进行二次调频、三次调频等。
进一步的，本发明实施例针对光伏电站或风电场等新能源电站增设了储能设备以解决电网调频问题。储能设备既可以解决光伏电站的备用容量问题，又具备快速调节和精确响应的特点，对光伏电站的波动具有平滑作用，因此结合储能设备和光伏电站一同参与电网一次调频的方法是十分有效的。
为了进一步对上述电网频率调节方法进行详细说明，本发明实施例提供的电网频率调节系统的结构示意图，如图2所示。一种电网频率调节系统，包括AGC模块200、调频模块201、逆变器202、储能交流器203以及测频装置204。
可选的，逆变器202、储能交流器203以及测频装置204为电站的硬件设备，其之间通过电力线连接。AGC模块200和调频模块201为集成开发的控制模块，用于控制逆变器202、储能交流器203以及测频装置204的运行并通过通信线进行通信。
将AGC模块和调频模块进行集成的方法，由于现有技术是AGC系统和调频系统是单独管理和考核的，是两个相互独立的系统，两者的交互是以通信的方式来实现。而本发明实施例为解决电站AGC系统与快速频率响应系统间的数据通信和控制冲突的问题，将这两个系统进行集成开发，作为集成系统的两个相互独立又相互关联的两个功能模块(AGC模块和调频模块)，AGC模块和调频模块可以实现数据共享(采用相同的实时数据库和历史数据库，如图4所示)，功能互斥，所述集成系统用于协调调度和电网频率优化控制，进而可保证在电网频率快速调节和维持电网稳定的前提下，满足电网的经济调度，实现安全稳定和利益最大化。
其中，测频装置204与所述逆变器202和所述储能交流器203通过电力线连接，其与所述AGC模块200和调频模块201为通信连接，用于检测电网频率异常信息，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值。
并且，测频装置204可以采集电网的电压、电流，并计算并网点的有功功率、无功功率和电网频率，将数据通过通信线转发给控制系统，以满足调频模块201的调节速度要求。
上述步骤100中的电网频率异常信息是通过测频装置204检测获知的，然后AGC模块200和调频模块201均与测频装置204通信连接，故AGC模块200和调频模块201均可获取到电网频率异常信息。
可选的，测频装置204采集频率偏差小于0.003Hz，频率采集周期小于0.1s其中，逆变器202为发电设备，根据系统需要，可包含多个逆变器202，用于将直流电转换成交流电的设备。
可选的，测频装置204与AGC模块和调频模块集成的系统实时通信，参与AGC模块和调频模块的调频控制。
其中，储能交流器203为储能设备，通过电力线与所述逆变器202连接，其与所述ACG模块200和调频模块201为通信连接，用于将直流转换成交流或将交流转出成直流。
可选的，采集储能交流器203的实时功率，计算可充电、可放电能力，确定储能的出力深度和荷电状态的自恢复情况，指定储能系统与逆变器之间的协调控制策略。
其中，AGC模块200用于接收系统调度中心的调度指令和获取电网频率是否异常，并基于所述调度指令对所述逆变器202进行控制以满足调度要求。
其中，调频模块201与AGC模块200为集成开发的模块，用于根据电网频率异常的偏差值对所述逆变器202和所述储能交流器203进行有功功率控制以实现电网频率调节。
上述中，针对光伏电站参与电网频率的调节过程中，增加储能交流器203，一方面可以解决光伏电站的弃光问题，另一方面可以调控储能交流器203参与电网快速频率响应。调度中心通过AGC模块200保持对电站整体的经济调度，应用测频装置204实时采集电网电压、电流，计算电网频率，转发到由AGC模块200和调频模块201集成的系统，以实现快速频率响应功能和AGC调度的协调控制。
图3为本发明实施例提供的电网频率调节系统的集成系统架构图，如图所示。图3所示的集成系统架构图为集成后的AGC模块和调频模块的功能逻辑和数据结构图。
数据展示模块包括：人机交互、事件记录、故障保护、权限管理模块，分别实现人机操作，事件查询、分析，故障处理、告警，及操作权限设置功能。
应用模块包括逻辑判断、数据分析、数据处理、设备分析以及策略计算，应用模块可实现AGC模块与调频模块之间的互斥判断，采集数据分析、筛选、判断及计算，设备状态分析及出力能力识别，设备控制指令策略计算，完成整个系统的频率快速调节。
数据通信采用SCADA平台的前置通信服务，分为实时数据库和历史数据库，实时数据库实现系统对数据的快速利用，整个策略计算周期小于预设值(比如100ms)。历史数据库可实现对数据的存储，形成报表，便于问题分析。
可选的，可在界面进行设备添加及参数设置，由于AGC模块和调频模块所控制的逆变器是一样的，所以可以一并对所述逆变器进行配置，但对调频模块的全场参数需要单独配置，可通过数据库编辑器进行前置通信设置，采集所调控设备的数据，参数设置如下表1所示：
表1
图4为本发明实施例提供的调频控制策略的流程示意图，如图4所示，所述调频控制策略的流程包括如下步骤：
步骤400、401，AGC模块和调频模块都处于运行状态，在电网频率稳定期间，AGC模块接收来自调度中心的调度指令，以调度指令为基础对光伏电站的发电设备逆变器进行控制，满足调度要求。
步骤402，实时计算光伏电站的理论功率。按照所述发电设备的装机容量的预设百分比(比如10％)设置用于发电的样板机的数量，根据所述样板机的数量每隔预设秒(比如10s)计算所述光伏电站的理论功率，所述理论功率作为所述电网频率调节的一个参考值，在调频时，提高逆变器和储能交流器的有功功率计算的准确度，可以最大限度的减少储能充放电次数，减少弃光，在实现电网频率快速调节的前提下，提高场站的整体经济效益。
计算理论功率的目的是因为即使在光伏电站具备增加或减少有功输出能力的情况下，由于每个逆变器所处的位置及气象条件不同，所以发电能力各不相同，存在理论发电功率和实际发电功率的区别。因此，调频模块在给逆变器下发指令时，需要考虑每台发电设备的出力能力，以便达到理想的调节效果。
可选的，根据光伏电站设置的样板机和各逆变器的实时功率，计算当前电站的理论功率，并实时检测各逆变器的发电情况，对所述理论功率进行实时修正，提高了理论功率的计算精度，为光伏电站参与电网一次调频提高可靠的数据支撑。
步骤403，判断电网频率是否异常。当系统实时采集的电网频率超出额定频率合理范围时，即电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值，AGC模块和调频模块都能同时检测到频率异常状况。电网频率正常时返回执行步骤400，电网频率异常时执行步骤404。
步骤404，控制AGC模块闭锁，不再对场站的逆变器和储能交流器进行有功功率控制。由于AGC模块和调频模块都是对逆变器的有功功率的控制，且同一时刻只会有其中一个模块下发调度指令，所以通过控制AGC模块闭锁以解决AGC模块和调频模块的控制冲突问题。
步骤405、406、407，调频模块启动调频功能，并根据频率的偏差值以及调频控制策略进行调频对逆变器和储能交流器进行有功功率控制。
可选的，通过有功-频率特性曲线函数的调频控制策略对逆变器和储能交流器进行有功功率控制：
其中，P0为有功功率初始值；PN为开机容量；fd为快速频率响应死区，光伏电站要求的频率范围为49.94～50.06Hz，fN系统额定频率，Hz；δ％为频率响应的调差率，f为电网实时频率；
设Δf＝f-fd，ΔP＝P-P0，Δf为实时频率偏差值，ΔP为Δf对应的功率偏差值，那么上述函数表示为：
可选的，上述步骤402中，本发明实施例所述计算光伏电站的理论功率如图5所示，包括如下步骤：
步骤500，对光伏电站的逆变器进行区域划分，按照装机容量的预设比(比如10％)设置区域样板机的数量，可在每个区域内设置一到两个逆变器的样板机。
步骤501，通过预设样板机模型计算全场理论功率，将计算的理论功率与不限电的情况下全场最大发电功率进行比较，以比较的偏差值为依据，对模型参数进行优化选择，并分析场站最大的有功出力数据。
步骤502，建立历史数据模型，采用回归分析法对实时理论功率进行在线修正。
步骤503，应用时间序列法，对实时理论功率每隔预设时间(比如10s)进行计算，依据光伏电站最大有功出力和历史理论功率变化惯性特征，以及在时间上的延续性方面找到理论功率随时间变化的规律，建立所述预设时间时序预测模型，以推断未来10s内的理论功率。
由于光伏电站、风电场的发电具有随机性、不确定性，其发电能力实时变化，会给光伏场站的调频系统的调频能力的带来不可预测的困难，因此对光伏电站、风电场发电能力的功率预测的精准度具有较高要求。
本发明实施例通过建立预设时间时序预测模型的理论功率计算预测理论功率，为频率调节提供有力的数据支撑，在调频时，提高逆变器和储能交流器(PCS)的有功指令计算准确度，可以最大限度的减少储能充放电次数，减少弃光，在实现电网频率快速调节的前提下，提高场站的整体经济效益。
综上，本发明实施例采用样板机法和时间序列模型预测计算电站理论功率和机组组合优化方法提高了发电设备发电指令的准确度。
可选的，上述步骤406中，本发明实施例所述调频控制策略进行调频的流程图如图6所示。
根据有功-频率特性曲线函数的调频控制策略对逆变器和储能交流器进行有功功率控制：
其中，P0为有功功率初始值；PN为开机容量；fd为快速频率响应死区，光伏电站要求的频率范围为49.94～50.06Hz，fN系统额定频率，Hz；δ％为频率响应的调差率，f为电网实时频率；
设Δf＝f-fd，ΔP＝P-P0，Δf为实时频率偏差值，ΔP为Δf对应的功率偏差值，那么上述函数表示为：
上述调频控制策略进行调频的步骤包括：
步骤600，判断电网的实时频率f≥50.06还是f<49.94？如果f≥50.06，则执行步骤601；如果f<49.94，则执行步骤608。因为49.94<f<50.06在光伏电站要求的频率范围内，这时光伏电站AGC模块启用，执行调度指令，调度模块无需进行调频，此时ΔP为0。
步骤601，根据频率偏差值按照上述函数计算功率偏差为ΔP。
步骤602，将计算出的功率偏差值ΔP与当前调度指令值相加作为总的目标值P目。
步骤603，判断总功率P目是否大于P并(P并为光伏电站并入电网的功率)，如果是则执行步骤604，否则执行步骤605。
步骤604，总功率P目＝P并+ΔP。
步骤605，判断储能交流器是否可充电。如果可以充电，执行步骤606，否则执行步骤607。
步骤606，向储能交流器发送充电指令，然后返回执行步骤600。
步骤607，光伏电站限电，即光伏电站不能及时贡献有功功率参与调频，需要通过传统电厂来完成整个电网的频率调节，然后返回执行步骤600。
步骤608，根据频率偏差值按照上述函数计算功率偏差为ΔP。
步骤609，将计算出的功率偏差值ΔP与当前调度指令值相加作为总的目标值P目。
步骤610，判断总功率P目是否大于P并(P并为光伏电站并入电网的功率)，如果是则执行步骤611，否则执行步骤612。
步骤611，将光伏调度指令值调为理论功率P理。
步骤612，将光伏调度指令值调为上述目标值P目，然后返回执行步骤600。
步骤613，判断储能交流器是否可放电。如果是，则执行步骤614，否则返回执行步骤611。
步骤614，储能交流器放电＝总P目-P理。然后返回执行步骤600。
可选的，本发明实施例所述频控制策略还可以按照下面五种频率的分类进行调频：
将频率f分成五种情况：
(1)49.94<f<50.06；
(2)50.06≤f<50.1
(3)fmax>f>50.1；
(4)f>fmax；
(5)f≤49.94。
以下将针对上述f的五种情况的调频进行说明：
(1)当49.94<f<50.06时，f的正常范围为49.94～50.06Hz，光伏电站AGC模块启用，执行调度指令。由于f的频率处于正常范围，所以调频模块不需要进行功频转换计算，此时ΔP为0；
(2)当50.06≤f<50.1时，调频模块进行功频转换计算，AGC模块闭锁，调频模块将根据频率偏差计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值代数求和作为有功控制的目标值。
经过上述调频之后，如果电网频率f还没维持在合理的偏差范围内，还需要进行调频：
若频率偏差仍为50.1>f≥50.06，则继续计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值代数求和作为有功控制的目标值；若没有接收到新的调度指令则采用上一次有效调度指令值与相应的功率偏差值ΔP代数求和作为控制的目标值；若调度指令失效，则按当前并网实时有功功率与相应的功率偏差值ΔP代数求和作为控制的目标值。
若49.94<f<50.06，调频模块的调频功能关闭，不再计算功率偏差值ΔP，AGC模块解除闭锁，只执行调度指令，若无调度指令，则保持当前目标值；
若fmax>f>50.1，则根据(3)进行控制。
若fmax<f，则根据(4)进行控制。
需要说明一下上述所述调频模块的调频功能是指快速频率响应功能，是新能源场站(风电场、光伏电站)利用相应的有功控制系统、单机或加装独立控制装置完成有功-频率下垂特性控制，使其并网点具备参与电网频率快速调整的能力，主要是对新能源电站参与电网一次调频提供辅助作用的要求。
(3)当fmax>f>50.1时，调频模块的快速频率响应功能进行功频转换计算，将根据频率偏差计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值或并网实时有功功率P0代数求和作为有功控制的目标值。
经过上述调频之后，如果电网频率f还没维持在合理的偏差范围内，还需要进行调频：
①当前实时频率f减小，需要光伏电站增加有功出力时，若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和小于当前并网功率，则闭锁AGC模块的反向调节指令，避免AGC模块控制电站减小有功出力，此次调频的有功目标值为当前并网实时有功功率与功率偏差值ΔP的代数和；若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和大于当前并网功率，则将此次调度指令值作为此次调频的有功目标值。
②当前实时频率f增大，需要光伏电站减小有功出力时，若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和大于当前并网功率，则闭锁AGC的反向调节控制，避免AGC控制电站增大有功出力，此次调频的有功目标值为当前并网实时有功与功率偏差值ΔP的代数和；若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和小于当前并网功率，则将此作为此次调频的有功目标值。
③当在频率增大，减小电站有功出力的控制过程中，优先调节储能交流器充电；若储能交流器不可充电时，将电站最小发电下限为调频有功下限值Pmin，即当电站有功减小到Pmin时，即使频率依然大于额定频率，也不再继续减小电站出力。
经过上述调频之后，如果电网频率f还没维持在合理的偏差范围内，还需要进行调频：
若49.94<f<50.06，调频模块的调频功能关闭，不再计算功率偏差值ΔP，AGC模块解除闭锁，只执行调度指令，若无调度指令，则保持当前目标值。
若50.1>f≥50.06,则根据(2)进行控制。
若fmax>f>50.1，则根据(3)进行控制。
若fmax<f，则根据(4)进行控制。
(4)当fmax<f时，一次调频功能不进行功频转换计算，若频率低于下限，则根据当前的理论功率和逆变器的实际发电功率和调节逆变器和储能交流器，并在当前目标值的基础上加10％PN作为目标值进行控制；调节结束。
上述所述“一次调频”是指各机组并网运行时，受外界负荷变动影响,电网频率发生变化。此时各机组的调节系统参与调节作用，改变各机组所带的负荷，使之与外界负荷相平衡。同时，还尽力减少电网频率的变化，这一过程即为一次调频。是发电机组的调速系统的自动调节功能，主要只火电、水电的发电机组的一次调频。
经过上述调频之后，如果电网频率f还没维持在合理的偏差范围内，还需要进行调频：
若49.94<f<50.06时，执行(1)。
若50.1>f>50.06时,执行(2)。
若fmax>f>50.1时，执行(3)。
若fmax<f时，执行(4)。
若频率高于上限，则直接在当前目标值的基础上减去10％PN作为目标值，调节储能交流器充电，若可充为0，则控制逆变器减少出力；调节结束。
经过上述调频之后，如果电网频率f还没维持在合理的偏差范围内，还需要进行调频：
若49.94<f<50.06时，执行(1)。
若50.1>f>50.06时，执行(2)。
若fmax>f>50.1时，执行(3)。
若fmax<f时，执行(4)。
(5)f≤49.94时的频率调节过程和f>50.06的过程是一样，区别是一个增加有功功率，另一个减少有功功率。
综上所述，本发明实施例对光伏电站的AGC系统和快速频率响应系统提出集成方法，即集成为由AGC模块和调频模块组成的系统，代替现阶段使用的两个系统相互独立的形式，一方面可以提高整体的控制效果和稳定性，另一方面可以减少使用设备，使二次结构设计更简单，并降低电站成本。
此外，本发明实施例还提出理论功率的预测方法，大大提高理论功率的精度，一方面可以提高光储电站的设备指令的计算精度，另一方面可以给调度更加准确的理论功率值，为主站指令计算提供可靠的数据，并减少对理论功率的考核。
图7是本发明实施例提供的一种服务器结构示意图，该服务器700可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(central processingunits，CPU)702(例如，一个或一个以上处理器)和存储器714，一个或一个以上存储应用程序712或数据710的存储介质706(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器714和存储介质706可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质706的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。
更进一步地，中央处理器702可以设置为与存储介质706通信，在服务器700上执行存储介质706中的一系列指令操作。
服务器700还可以包括一个或一个以上电源704，一个或一个以上有线或无线网络接口716，一个或一个以上输入输出接口718，和/或，一个或一个以上操作系统708，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM等等。
上述实施例中由电网频率调节方法所执行的步骤可以基于该图6所示的服务器结构。
此外，上述的存储器732中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括上述所述电网频率调节方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述所述电网频率调节方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种终端设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现上述所述电网频率调节方法的步骤。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行上述所述电网频率调节方法的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电网频率调节方法，其特征在于，包括：
按照发电设备的装机容量的预设百分比设置用于发电的样板机的数量；
通过所述数量的样板机中的预设样板机模型计算全场理论功率，得到实时理论功率；
将所述实时理论功率与不限电的情况下全场最大发电功率进行比较，以比较的偏差值为依据，对所述预设样板机模型的模型参数进行优化选择，并分析光伏电站中最大的有功出力数据；
建立历史数据模型，采用回归分析法对所述实时理论功率进行在线修正；
应用时间序列法，对修正后的实时理论功率每隔预设时间进行计算，依据所述最大的有功出力数据和历史理论功率变化惯性特征以及在时间上的延续性方面，确定所述修正后的实时理论功率随时间变化的规律；
基于所述规律，建立预设时间时序预测模型，所述预设时间时序预测模型用于推测所述预设时间内的理论功率，所述理论功率为所述电网频率调节的参考值；
获取电网频率异常信息，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值；
根据所述偏差值对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电网频率异常信息之前包括：
通过系统提供的预设界面对所述电网频率调节的相关参数进行配置，所述相关参数包括以下一组或多种组合：频率正向死区fd、频率负向死区fd、电网频率上限值fmax、电网频率下限值fmin、调频出力最小值Pmin、调差率δ％、电网额定频率fN、开机容量PN、电网实时频率f、并网点实时有功功率值P0、反向闭锁频率偏差值、恒定频率变化量系数以及储能电池荷电状态；
采集并网点三相电压、电流值，并计算电网的实时频率和并网功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏差值对发电设备和储能设备进行有功功率控制以实现电网频率调节包括：
根据以下有功-频率特性曲线函数对所述发电设备和所述储能设备进行有功功率P控制：
其中，P0为有功功率初始值；PN为开机容量；fd为快速频率响应死区，fN为系统额定频率；δ％为频率响应的调差率，f为电网实时频率；
设Δf＝f-fd，ΔP＝P-P0，Δf为实时频率偏差值，ΔP为Δf对应的功率偏差值，那么上述函数表示为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述有功-频率特性曲线函数对所述发电设备和所述储能设备进行有功功率控制包括：
当50.1>f≥50.06时，根据所述偏差值计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值相加作为有功功率控制的目标值进行调节；
当fmax>f>50.1时，根据所述偏差值计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值或并网点实时有功功率P0进行相加作为有功功率控制的目标值进行调节；
当f>fmax时，若频率低于频率下限值，则根据当前的理论功率和逆变器实际发电功率之和调节逆变器和储能交流器，并在当前目标值基础上增加预设百分比*PN作为目标值进行控制；若频率高于频率上限值，则直接在当前目标值的基础上减去预设百分比*PN作为目标值进行控制，并调节储能交流器充电，若所述储能交流器能充电为0，则控制逆变器减少出力，所述频率下限值和频率上限值为预先设置好的值；
当f<49.94时，根据所述偏差值计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值相减作为有功功率控制的目标值进行调节。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当50.1>f≥50.06时，根据目标值进行调节之后还包括：
判断频率f是否仍在50.1>f≥50.06范围，如果是则根据所述偏差值再继续计算相应的功率偏差值ΔP，并与当前调度指令值相加作为有功功率控制的目标值进行调节；
若没有接收到新的调度指令则采用上一次有效调度指令值与相应的功率偏差值ΔP代数求和作为控制的目标值；若调度指令失效，则按当前并网实时有功功率与相应的功率偏差值ΔP代数求和作为控制的目标值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当fmax>f>50.1时，根据目标值进行调节之后还包括：
当前实时频率f减小，需要光伏电站增加有功出力时，若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和小于当前并网功率，则闭锁AGC模块的反向调节指令，此次调频的有功目标值为当前并网实时有功功率与功率偏差值ΔP的代数和；若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和大于当前并网功率，则将所述调度指令值作为此次调频的有功目标值；
当前实时频率f增大，需要光伏电站减小有功出力时，若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和大于当前并网功率，则闭锁AGC模块的反向调节控制，此次调频的有功目标值为当前并网实时有功与功率偏差值ΔP的代数和；若接收到的调度指令值和功率偏差值ΔP的代数和小于当前并网功率，则将所述调度指令值作为此次调频的有功目标值；
当在频率增大，需要减小电站有功出力时，则调节储能交流器充电。
7.一种电网频率调节系统，其特征在于，包括测频装置、逆变器、储能交流器、自动发电量控制(AGC)模块以及调频模块，所述逆变器、所述储能交流器以及所述测频装置通过电力线连接，AGC模块与所述调频模块通过通信线分别与所述逆变器、所述储能交流器以及所述测频装置连接，其中，
测频装置，用于按照发电设备的装机容量的预设百分比设置用于发电的样板机的数量；通过所述数量的样板机中的预设样板机模型计算全场理论功率，得到实时理论功率；将所述实时理论功率与不限电的情况下全场最大发电功率进行比较，以比较的偏差值为依据，对所述预设样板机模型的模型参数进行优化选择，并分析光伏电站中最大的有功出力数据；建立历史数据模型，采用回归分析法对所述实时理论功率进行在线修正；应用时间序列法，对修正后的实时理论功率每隔预设时间进行计算，依据所述最大的有功出力数据和历史理论功率变化惯性特征以及在时间上的延续性方面，确定所述修正后的实时理论功率随时间变化的规律；基于所述规律，建立预设时间时序预测模型，所述预设时间时序预测模型用于推测所述预设时间内的理论功率，所述理论功率为所述电网频率调节的参考值；检测电网频率是否异常，所述电网频率异常是指实时频率与额定频率的偏差值超过预设参考值；
逆变器，为发电设备，用于将直流电转换成交流电的设备；
储能交流器，为储能设备，用于将直流转换成交流或将交流转出成直流；
AGC模块，用于接收系统调度中心的调度指令和获取电网频率是否异常，并基于所述调度指令对所述逆变器进行控制以满足调度要求；
调频模块，其与所述AGC模块为集成开发的模块，用于根据电网频率异常的偏差值对所述逆变器和所述储能交流器进行有功功率控制以实现电网频率调节。
8.一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的电网频率调节方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的电网频率调节方法的步骤。
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