(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211226765.8 (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 国网江西省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 330096 江西省南昌市青山湖区民营 科技园民强路8 8号 申请人 国家电网有限公司 　东南大学 (72)发明人 曾伟　窦晓波　陈拓新　熊俊杰　 辛建波　余侃胜　赵伟哲　李佳　 (74)专利代理 机构 南昌丰择知识产权代理事务 所(普通合伙) 36137 专利代理师 张荣 (51)Int.Cl. H02J 3/24(2006.01) H02J 3/46(2006.01)H02J 3/32(2006.01) G06N 20/00(2019.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种基于实时惯量估计的风光水火储联合 二次调频 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于实时惯量估计的风 光水火储联合二次调频方法， 包括如下步骤： 建 立风光水火储 各设备的调频模型， 建立联络线及 其频率响应模 型； 建立包含风光水火储的区域调 频状态空间方程模型； 设计虚拟惯性控制环节， 在此基础上设计满足给定性能指标的区域风光 水火储二次鲁棒频率控制器闭环控制器； 提出一 种基于多元随机森林回归的互联电力系统实时 惯量估计方法。 本发明的有益效果是： 采用上述 方案后， 本发 明可用于针对大扰动下系统频率的 动态性能等对系统频率调节， 有效降低系统运行 工况变化、 惯 量缺乏对新能源机组参与电网二次 调频的影响， 整体提高系统调频性能。 权利要求书6页 说明书13页 附图1页 CN 115296309 A 2022.11.04 CN 115296309 A 1.一种基于实时惯量估计的风光水火储联合二次调频方法， 其特征是： 建立系统的二 次调频状态空间模型并设计虚拟惯性控制环节和闭环鲁棒频率控制器， 通过实时惯量估计 自适应调节虚拟惯 量参数， 可针对系统运行工况变化、 惯量缺乏实际场景， 有效增强大扰动 下系统频率的动态性能； 包括如下步骤： 步骤1， 建立 风光水火储各设备的调频模型； 建立联络线及其频率响应模型； 步骤2， 建立包 含风光水火储的区域调频状态空间方程模型； 步骤3， 设计虚拟惯性控制环节， 在虚拟惯性控制模型基础上设计满足给定性能指标的 区域风光水火储二次鲁棒频率控制器闭环控制器； 步骤4， 提出一种基于多元随机森林回归的互联电力系统实时惯量估计方法， 利用PMU 数据和环境信息对电力系统实时惯量进行估计； 步骤5， 基于深度神经网络方法， 建立虚拟惯量参数与互联电力系统实时惯量、 给定频 率相应目标之间的输入输出关系； 步骤6， 互联电力系统运行工况及惯性发生变化， 通过自适应改变虚拟惯量参数以满足 系统的调频性能， 降低大扰动事故下系统频率越限风险。 2.根据权利要求1所述的一种基于实时惯量估计的风光水火储联合二次调频方法， 其 特征是： 步骤1中， 各设备的调频模型 具体为： 水电火电机组模型， 包 含： 调速器模型：  （1） 式中，i为区域标号， Δ Lgi为区域i火电机组调速器调节阀位置变化量， s为微分算子， Tgi 为区域i火电机组调速器时间常数， γkGi为区域i火电机组功率信号分配系数， Δ Pci为区域i 系统控制信号， KSAGi为区域i火电机组下垂系数， Δ fi为区域i的频率， Δ uGi为火电机组控制 信号； 涡轮机模型：  （2） 式中， ΔPmi为区域i火电机组输出功率变化量， Ychi为区域i火电机组涡轮机时间常数， s 为微分算子； 对于风电场站模型采用变速风电机组参与系统频率调节， 简化模型表述如下：  （3） 式中， 表示区域i风机转子转速变化量， JWti为区域i风机的综合惯性系数， Ngi为区 域i风机齿轮箱比率， 表示区域 i风机桨距角变化量， Δ uWi表示区域 i风电场站控制信 号，αkWi为区域i风电场站功率信号分配系数， Δ Pci为区域i系统控制信号， Δ vWmi为区域i的 风速变化 量；权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115296309 A 2其中， 的微分 表示如下：  （4） 式中， 和KpiI分别表示区域 i风机PI控制器的比例和积 分系数，Kci表示区域 i风机的 修正系数，Tgi表示区域 i风机机械转矩， 表示区域 i风机发电机转速变化 量； 采用光伏电站有功削减参与系统频率调节， 将光伏电站等效为一阶惯性环节， 其动态 响应模型如下：  （5） 式中， ΔPPVi为区域i光伏电站输出有功功率变化量， YPVi为区域i光伏场站响应时间常 数， ΔuPVi表示区域 i光伏场站控制信号， γPVi为区域i光伏场站 功率信号分配系数； 对于储能电站， 将储能电站中的传递 函数等效为 一阶惯性环 节如下：  （6） 式中， ΔPBESSi为区域i储能电站输出有功功率变化量， YBESSi表示区域 i储能电站响应时 间常数， Δ cBi为区域i储能电站控制信号， γBi为区域i储能电站 功率信号分配系数； 储能电池的荷电状态 SOC的运行状态与调控能力， 采用安时积分法估计储能单元的荷 电状态SOC， 计算公式为：  （7） 式中，f(SOCi(t))表示 t时刻区域 i储能电站的荷电状态 SOC，f(SOC0i)为区域i储能电站 初始荷电状态 SOC， 为储能电站的功率损耗系 数，PBESSi为区域i储能电站输出有功功率， Scap,i为区域i储能电站额定容 量； 在建立各设备调频模型之后， 建立联络线模型如下：  （8） 式中， ΔPtie,i为注入区域 i的总联络线功率， Δ Ptie,ij为区域i和j的互联联络线功率， Tij 为区域i和区域j互联增益， Δ fi和Δfj分别为区域 i和j的频率，s为微分算子， N为区域数目，权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115296309 A 3