一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，包括以下步骤：1)一次调频备用的调整，采用PCS策略进行风电弃风减载的一次调频备用；2)多目标优化模型的构建，根据风电参与一次调频备用方法构建多目标优化模型；3)模型最优解集获取，利用NNC法求取多目标优化模型的最优解集；4)机组组合方案确定，根据模糊隶属度函数法获取最优折中解，确定机组组合方案。与现有技术相比，本发明专利技术具有保证系统一次调频能力充足、减小风电经济损失、降低发电机组运行成本等优点。

A multi target unit combination method for wind power reduction to participate in the primary frequency modulation of the system

The invention relates to a wind load reduction in multi target unit combination method of primary frequency control system, which comprises the following steps: 1) a standby FM adjustment method using PCS abandoned wind reducing a standby load) 2 FM; establishes a multi-objective optimization model, according to the wind power in a use frequency modulation method of multi objective optimization model construction; 3) to get the set of optimal solutions of the model, the optimal model of multi-objective optimization for using the NNC solution set; 4) units combination, according to the fuzzy membership function method to obtain the optimal compromise solution, units combination. Compared with the prior art, the invention has the ability to ensure a sufficient, the advantages of FM system reduce economic loss, reduce wind power generator operating cost etc..

【技术实现步骤摘要】
一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法
本专利技术涉及风电发电机组领域，尤其是涉及一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法。
技术介绍
机组组合问题是电力系统优化调度中的一个重要问题，其主要任务是在计划调度周期内满足系统的安全约束来安排发电机组的启停状态和出力，使得计划周期内运行成本最小。近年来，含风电的电力系统机组组合以及调度研究主要侧重于风电随机性与间歇性对系统运行的影响，通过增加旋转备用来维持系统的功率平衡。例如以系统总发电成本最低为目标，分别考虑风电预测误差和负荷预测误差，建立了多时间尺度协调机组组合的旋转备用优化模型。又如通过划分预测的风电功率，将部分可靠的风电功率直接应用于机组组合调度中，将不可靠的部分作为旋转备用的参考依据。又如，有研究指出旋转备用需要相对较长的时间周期(5-10min)才能被激活，在考虑频率稳定性方面，它并不能在意外扰动下快速稳定系统的频率偏差。此外，现有研究指出机组组合的启停状态和出力情况会直接影响到系统的一次调频能力，即在意外扰动(负荷突增，机组脱网)发生时处于开机状态的机组能否提供充足的一次调频备用问题，并且一次备用与系统频率偏差有强耦合关系，若不考虑一次备用则优化所得的机组组合并不安全。针对此问题，有研究人员将风机变桨控制与储能相结合参与一次调频，以风储系统运行成本最小为目标，得到基于机会约束规划下的储能容量的最优配置。但侧重点为风电场自身的一次调频能力，并未与常规机组作为整体联合考虑系统内的一次调频备用，且未考虑意外扰动下备用是否充足。同时以上关于风电并网后的机组组合的现有技术均没有考虑风电减载参与系统一次调频对常规机组运行的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种保证系统一次调频能力充足、减小风电经济损失、降低发电机组运行成本的风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，该方法包括以下步骤：1)一次调频备用的调整，采用PCS策略进行弃风减载的一次调频备用；2)多目标优化模型的构建，根据一次调频备用结果构建多目标优化模型；3)模型最优解集获取，利用NNC法求取多目标优化模型的最优解集；4)机组组合方案确定，根据模糊隶属度函数法获取最优折中解，确定机组组合方案。优选地，所述的步骤1)为采用PCS策略进行弃风减载，所述的PCS策略的弃风减载量与减载后的风电机组的实际出力的表达式为：其中，PWD为弃风减载量，d为弃风减载比例系数，系数d的取值取决于在机组组合优化调度中总的一次备用对风电机组的备用需求；PW’为减载后的发电量，t为时间。优选地，所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)目标优化；22)计划周期内的参数约束；23)多目标优化模型建立。优选地，所述的步骤21)具体包括：211)获取最小风电机组减载量minF1，其中，T为计划调度周期总数，PWDt为t时段的风电减载量。212)获取常规机组最小运行成本minF2：其中，Pit为常规机组i在时段t的计划有功出力，N为常规机组总数，ai，bi，ci为常规机组i的成本函数的系数，uit为二元变量，uit＝0表示常规机组处于停机状态，uit＝1表示机组处于开机状态，SCi为开机成本。优选地，所述的步骤22)具体包括功率平衡约束、常规电源出力上下限约束、常规机组最小启停时间约束、常规机组上下爬坡约束、风电出力约束、意外扰动下一次备用约束、常规机组一次调频备用约束、风电一次调频备用约束和频率偏差约束；其中，常规机组一次调频备用约束的具体内容为：在时段t内的任意时刻，常规机组i所提供的一次调频备用通过调速器增发功率来稳定系统频率，系统频率偏差Δft与常规机组i的一次调频备用之间的关系表达式为：式中，当Δft小于等于零且大于等于机组i本身的拐点频率偏差Δfit时，常规机组i所提供的一次调频备用和Δft呈一次函数关系；当Δft小于等于Δfit时，则常规机组i所提供的一次调频备用按提供，其受限于一次调频下常规机组i允许发出的最大出力Pit的取值表达式为：其中，Pit+uitpr-max受常规机组i最大的一次调频备用限制，uitPimax受机组发电容量限制。优选地，所述的多目标优化模型的表达式为：Minf′f′＝(F1,F2)式中，x为决策向量；hi(x)为等式约束；gj(x)为不等式约束。优选地，所述的多目标模型最优解获取过程包括：31)约束线性化；32)利用NNC法求取Pareto最优解。优选地，所述的约束线性化包括最大出力线性化，及系统频率偏差Δft与常规机组i的一次调频备用之间的关系线性化；最大出力线性化的表达式为：其中，hit为二元变量的乘积wituit，wit为添加的二元变量，vit为二元变量与连续变量的乘积witPit；系统频率偏差Δft与常规机组i的一次调频备用之间的关系的线性化的表达式为：其中，qit为添加的二元变量，M″为一个足够大的正数，zit为添加的连续变量，zit的限制如下，优选地，所述的NNC法求取Pareto最优解的过程包括：321)构造分别以F1、F2为单目标的优化模型，获取目标函数解空间及Utopia线；322)对目标函数解空间进行归一化处理；323)将目标函数解空间分段，获取等分点坐标；324)在Utopia线上根据等分点坐标均匀取点，获取相应的Pareto点。优选地，所述的获取最优折中解的具体过程为：采取模糊隶属度函数描述每一个Pareto点中各个目标函数对应的满意度；第i个目标所对应的隶属度函数定义如下：其中，为Pareto解集上第i个目标所得到的第k个解；fimin和fimax分别为第i个目标函数的最小值和最大值；对于Pareto前沿上第k个点，根据下式求解其标准化的满意度值，满意度值最大的点为Pareto最优折中解；其中，μk为标准化满意度，L+1为Pareto前沿上所有点的个数，n为目标函数个数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、本专利技术的方法令风电机组参与调频，充分利用了风电机组自身的出力能力，通过减载提供一次调频备用，保障了系统拥有充足的一次调频能力；二、本专利技术的方法建立了风电协调参与系统一次调频的多目标机组组合模型，将机组组合转换为混合整数线性规划问题后，利用NNC法获得Pareto前沿，并采用模糊隶属度函数法获取最优折中解，通过获取的最优折中解确定机组组合方案，为运行工作人员提供了较好的决策，减小了风电的经济损失；三、本专利技术的方法采用PCS策略进行弃风减载运行，一定量的弃风减载能够有效降低发电机组的运行成本。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；图2(a)为双目标问题的解空间示意图；图2(b)为NNC法示意图；图3为本专利技术一种实施例的风电出力与系统负荷预测曲线图；图4为本专利技术一种实施例的归一化后Pareto前沿示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，本专利技术涉及一种基于风电减载的一次调频多目标机组组合方法，该方法包括以下步骤：步骤一：采用PCS策略进行弃风减载的一次调频备用；步骤二：根据风电参与一次调频备用方法构建多目标优化模型；步骤三：获取多目标优化模型最优解集；步骤四：根据模糊隶属函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)一次调频备用的调整，采用PCS策略进行弃风减载的一次调频备用；2)多目标优化模型的构建，根据一次调频备用结果构建多目标优化模型；3)模型最优解集获取，利用NNC法求取多目标优化模型的最优解集；4)机组组合方案确定，根据模糊隶属度函数法获取最优折中解，确定机组组合方案。

【技术特征摘要】
1.一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)一次调频备用的调整，采用PCS策略进行弃风减载的一次调频备用；2)多目标优化模型的构建，根据一次调频备用结果构建多目标优化模型；3)模型最优解集获取，利用NNC法求取多目标优化模型的最优解集；4)机组组合方案确定，根据模糊隶属度函数法获取最优折中解，确定机组组合方案。2.根据权利要求1所述的一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，其特征在于，所述的步骤1)为采用PCS策略进行弃风减载，所述的PCS策略的弃风减载量与减载后的风电机组的实际出力的表达式为：其中，PWD为弃风减载量，d为弃风减载比例系数，系数d的取值取决于在机组组合优化调度中总的一次备用对风电机组的备用需求；PW’为减载后的发电量，t为时间。3.根据权利要求2所述的一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)目标优化；22)计划周期内的参数约束；23)多目标优化模型建立。4.根据权利要求3所述的一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，其特征在于，所述的步骤21)具体包括：211)获取最小风电机组减载量minF1，其中，T为计划调度周期总数，PWDt为t时段的风电减载量。212)获取常规机组最小运行成本minF2：其中，Pit为常规机组i在时段t的计划有功出力，N为常规机组总数，ai，bi，ci为常规机组i的成本函数的系数，uit为二元变量，uit＝0表示常规机组处于停机状态，uit＝1表示机组处于开机状态，SCi为开机成本。5.根据权利要求4所述的一种风电减载参与系统一次调频的多目标机组组合方法，其特征在于，所述的步骤22)具体包括功率平衡约束、常规电源出力上下限约束、常规机组最小启停时间约束、常规机组上下爬坡约束、风电出力约束、意外扰动下一次备用约束、常规机组一次调频备用约束、风电一次调频备用约束和频率偏差约束；其中，常规机组一次调频备用约束的具体内容为：在时段t内的任意时刻，常规机组i所提供的一次调频备用通过调速器增发功率来稳定系统频率，系统频率偏差Δft与常规机组i的一次调频备用之间的关系表达式为：式中，当Δft小于等于零且大于等于机组i本身的拐点频率偏差Δfit时，常规机组i所提供的一次调频备用和Δft呈一次函数关系；当Δft小...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晶晶，黄诗扬，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31