计及电网运行约束的新能源有功出力最大值在线计算方法技术

本发明专利技术公开了一种计及电网运行约束的新能源有功出力最大值在线计算方法，属于电力系统调度自动化技术领域。本发明专利技术提出首先预估稳定断面在线限额区间，然后，计及稳定断面在线限额区间中值和调峰约束，构建考虑新能源电站、常规机组的电网安全影响性能和经济环保性能等指标的新能源有功出力最大化计算模型，再针对优化计算得到的电网运行状态进行静态安全校核，并修正稳定断面在线限额区间，通过迭代，得到满足静态安全和调峰约束的电网运行状态，最后，针对该运行状态进行暂态和动态安全校核，并通过迭代，得到满足暂态、动态安全和调峰约束的电网运行状态，将相应的新能源有功出力之和作为计及电网运行约束的新能源有功出力最大值。 1

On line calculation method of active energy output of new energy considering grid operation constraints

The invention discloses an on-line calculation method for the maximum value of active power output of new energy, which is considered as the constraint of power grid operation, and belongs to the field of power system dispatching automation technology. The invention first estimates the online limit interval of the stable section, and then, taking into account the median value and peak adjustment constraint of the online limit section of the stable section, the maximum active power output calculation model of new energy energy power station and conventional unit is constructed, and the optimal calculation model of the new energy active power output is built, and the optimization calculation is then aimed at the optimization calculation. The operating state of the power grid is checked by static security, and the online limit interval of the stable section is corrected. Through iteration, the state of the power grid that meets the static security and peak regulation constraints is obtained. Finally, the transient and dynamic security check is carried out for the running state, and the transient, dynamic security and adjustment are met through iteration. The peak constrained power grid operation states the corresponding active energy output of new energy as the maximum value of the new energy active power that takes into account the operation constraints of the power grid. One

【技术实现步骤摘要】
计及电网运行约束的新能源有功出力最大值在线计算方法
本专利技术属于电力系统调度自动化
，更准确地说，本专利技术涉及一种计及电网静态、暂态和动态安全约束以及调峰约束的新能源有功出力最大值在线计算的方法。
技术介绍
新能源发电具有间隙性和随机性特点，为了最大限度消纳新能源电力，必须要根据新能源电站有功出力预测性能、新能源电站和常规机组的实时运行调节性能以及经济环保性能，并考虑新能源电站和常规机组有功出力对电网在线安全稳定特性的影响程度进行在线调度。专利“一种新能源发电在线接纳能力评估方法”(申请号：201410456673.8)构建了以调度周期内所有时段的新能源有功出力之和最大为目标，考虑调度周期内各个时段常规机组有功出力上下限约束、变压器和稳定断面有功潮流约束、电网有功注入平衡约束和新能源发电装机容量约束的优化模型，该方法一方面没有考虑调峰约束，另一方面也没有给出稳定断面有功限额是如何获得的。专利“计及电量交易计划的发电厂并网有功功率实时控制方法”(申请号：201610627240.3)中同样也没有给出稳定断面有功限额是如何获得的。实际上稳定断面的限额不仅与电网设备投/停状态和负荷分布相关，还与新能源电站及常规机组的出力相关，因此，在没有计算出新能源电站和常规机组的出力且经过电网安全稳定校核之前是不能确定稳定断面限额的。采用当前时刻的离线限额或者在线限额来计算未来时刻新能源有功出力最大值，必然存在计算精度难以保障的缺陷。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对现有技术中的不足，提出一种计及电网静态、暂态和动态安全约束以及调峰约束的新能源有功出力最大值在线计算方法。本专利技术的基本原理在于：在预估电网稳定断面限额区间的基础上，通过求解考虑稳定断面限额约束和调峰约束的新能源有功出力最大化模型，并对优化结果进行静态安全校核，根据静态安全校核结果修正电网稳定断面限额区间，通过迭代就可以得到计及电网静态安全约束和调峰约束的新能源有功出力最大值。再以此运行状态下稳定断面有功作为相应稳定断面的限额上限，通过暂态和动态安全校核，根据校核结果修正电网稳定断面限额所处区间，结合考虑稳定断面限额约束和调峰约束的新能源有功出力最大化模型求解的迭代，最终可以得到计及电网静态、暂态和动态安全约束以及调峰约束的新能源有功出力最大值。在优化目标中将新能源电站有功出力预测性能和调节性能作为新能源有功出力的加权系数，有利于新能源有功调控指令能够更有效执行；在优化目标中将新能源电站、常规机组经济环保性能及其有功出力对电网在线安全稳定裕度的影响程度，分别作为新能源电站有功出力和常规机组有功出力的加权系数，有利于统筹考虑电网输电能力充分率和电网经济环保性能的综合最佳。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：1)根据电网调控管辖权限，将电网划分为内网和外网，其中本调控中心管辖的电网称为内网，与内网相联的其它电网称为外网，设电网当前运行时刻为t0，将电网当前运行状态记为S0，将t0时刻本调控中心监控且与新能源发电相关的稳定断面集记为A，将在线评估周期记为T，将(t0+T)时刻本调控中心监控且与新能源发电相关的稳定断面集记为B，将S0下B中第i个稳定断面关联的静态安全校核故障集记为F0i，将S0下B中各个稳定断面关联的静态安全校核故障集的并集记为F0，分别针对S0进行F0中各个故障的静态安全校核，得到内网中各个新能源场站和常规机组有功出力对电网静态安全裕度的在线灵敏度，将静态安全校核标志设置为0，进入步骤2)；所述常规机组是指内网中除新能源场站之外其它电站的发电机；2)针对B中各个稳定断面，分别进行以下处理后进入步骤3)；若B中第i个稳定断面属于A∩B且F0i中所有故障都能保持静态安全，则通过公式(1)估算其在(t0+T)时刻的在线限额区间上限和下限，分别记为Psc.lmt.i.u、Psc.lmt.i.d，并将Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d的校核标志都设置为0；若B中第i个稳定断面属于A∩B且F0i中至少有一个故障不能保持静态安全，则通过公式(2)估算Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d，并将Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d的校核标志都设置为0；若B中第i个稳定断面属于则通过公式(3)估算Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d，并将Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d的校核标志都设置为0；式中，SC为B中稳定断面总数，Pε为设定的新能源有功出力最大值的计算精度，Psc.i.0为t0时刻B中第i个稳定断面的有功，若t0时刻B中第i个稳定断面的在线限额已经通过计算得到，则Psc.lmt.i.0为t0时刻B中第i个稳定断面的在线限额，否则，Psc.lmt.i.0为t0时刻B中第i个稳定断面的离线限额，Psc.lmt.i.1为(t0+T)时刻B中第i个稳定断面的离线限额，a1、a2为设定参数，a1大于1，a2小于1，(a1+a2)>2；3)通过求解综合考虑新能源电站有功出力预测性能、新能源电站和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组实时运行调节性能及经济环保性能，以及新能源电站和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组有功出力对电网在线安全裕度灵敏度，计及电网稳定断面限额约束和调峰约束的新能源有功出力最大化模型，得到内网中各个新能源场站有功出力和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组有功出力，进入步骤4)；4)分别将t0时刻内网中各个负荷、新能源电站和常规机组的功率因数作为(t0+T)时刻内网中相应的负荷、新能源电站和常规机组的功率因数，根据(t0+T)时刻各个负荷节点的有功负荷预测值和通过步骤3)计算得到的各个新能源电站、常规机组的有功出力，计算出各个负荷节点的无功负荷和各个新能源电站和常规机组的无功出力，结合(t0+T)时刻内网设备投/停计划及各回对外联络线注入内网的有功计划值，以及(t0+T)时刻外网的计划运行方式，生成包括内网和外网在内的(t0+T)时刻电网运行状态，记为S1，并将S1下B中第i个稳定断面的有功潮流记为Psc.i.1，进入步骤5)；5)若静态安全校核标志为0，则进入步骤6)，否则，进入步骤10)；6)将S1下B中第i个稳定断面关联的静态安全校核故障集记为Fsi，将S1下B中各个稳定断面关联的静态安全校核故障集的并集记为Fs，分别针对S1进行Fs中各个故障的静态安全校核，更新内网中各个新能源场站和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组有功出力对电网静态安全裕度的在线灵敏度，进入步骤7)；7)针对B中各个稳定断面，分别进行以下处理后进入步骤8)：若S1下Fsi中所有故障都能保持静态安全，则将Psc.lmt.i.d更新为Psc.i.1，并将Psc.lmt.i.d的校核标志设置为1，否则，将Psc.lmt.i.u更新为Psc.i.1，并将Psc.lmt.i.u的校核标志设置为1；若Psc.lmt.i.u的校核标志为0且(Psc.lmt.i.u-Psc.lmt.i.d)≤Pε/SC，则将Psc.lmt.i.u更新为(a1Psc.i.1+Pε/SC)；若Psc.lmt.i.u的校核标志为0且则将Psc.lmt.i.u更新为Psc.i.1，并将Psc.lmt.i.u本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.计及电网运行约束的新能源有功出力最大值在线计算方法，其特征在于，包括以下

【技术特征摘要】
1.计及电网运行约束的新能源有功出力最大值在线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据电网调控管辖权限，将电网划分为内网和外网，其中本调控中心管辖的电网称为内网，与内网相联的其它电网称为外网，设电网当前运行时刻为t0，将电网当前运行状态记为S0，将t0时刻本调控中心监控且与新能源发电相关的稳定断面集记为A，将在线评估周期记为T，将(t0+T)时刻本调控中心监控且与新能源发电相关的稳定断面集记为B，将S0下B中第i个稳定断面关联的静态安全校核故障集记为F0i，将S0下B中各个稳定断面关联的静态安全校核故障集的并集记为F0，分别针对S0进行F0中各个故障的静态安全校核，得到内网中各个新能源场站和常规机组有功出力对电网静态安全裕度的在线灵敏度，将静态安全校核标志设置为0，进入步骤2)；所述常规机组是指内网中除新能源场站之外其它电站的发电机；2)针对B中各个稳定断面，分别进行以下处理后进入步骤3)；若B中第i个稳定断面属于A∩B且F0i中所有故障都能保持静态安全，则通过公式(1)估算其在(t0+T)时刻的在线限额区间上限和下限，分别记为Psc.lmt.i.u、Psc.lmt.i.d，并将Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d的校核标志都设置为0；若B中第i个稳定断面属于A∩B且F0i中至少有一个故障不能保持静态安全，则通过公式(2)估算Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d，并将Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d的校核标志都设置为0；若B中第i个稳定断面属于则通过公式(3)估算Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d，并将Psc.lmt.i.u和Psc.lmt.i.d的校核标志都设置为0；式中，SC为B中稳定断面总数，Pε为设定的新能源有功出力最大值的计算精度，Psc.i.0为t0时刻B中第i个稳定断面的有功，若t0时刻B中第i个稳定断面的在线限额已经通过计算得到，则Psc.lmt.i.0为t0时刻B中第i个稳定断面的在线限额，否则Psc.lmt.i.0为t0时刻B中第i个稳定断面的离线限额，Psc.lmt.i.1为(t0+T)时刻B中第i个稳定断面的离线限额，a1为大于1的设定参数，a2为小于1的设定参数，并有(a1+a2)>2；3)通过求解综合考虑新能源电站有功出力预测性能、新能源电站和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组实时运行调节性能及经济环保性能，以及新能源电站和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组有功出力对电网在线安全裕度灵敏度，计及电网稳定断面限额约束和调峰约束的新能源有功出力最大化模型，得到内网中各个新能源场站有功出力和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组有功出力，进入步骤4)；4)分别将t0时刻内网中各个负荷、新能源电站和常规机组的功率因数作为(t0+T)时刻内网中相应的负荷、新能源电站和常规机组的功率因数，根据(t0+T)时刻各个负荷节点的有功负荷预测值和通过步骤3)计算得到的各个新能源电站、常规机组的有功出力，计算出各个负荷节点的无功负荷和各个新能源电站和常规机组的无功出力，结合(t0+T)时刻内网设备投/停计划及各回对外联络线注入内网的有功计划值，以及(t0+T)时刻外网的计划运行方式，生成包括内网和外网在内的(t0+T)时刻电网运行状态，记为S1，并将S1下B中第i个稳定断面的有功潮流记为Psc.i.1，进入步骤5)；5)若静态安全校核标志为0，则进入步骤6)，否则，进入步骤10)；6)将S1下B中第i个稳定断面关联的静态安全校核故障集记为Fsi，将S1下B中各个稳定断面关联的静态安全校核故障集的并集记为Fs，分别针对S1进行Fs中各个故障的静态安全校核，更新内网中各个新能源场站和适应新能源电站有功出力最大化的常规机组有功出力对电网静态安全裕度的在线灵敏度，进入步骤7)；7)针对B中各个稳定断面，分别进行以下处理后进入步骤8)：若S1下Fsi中所有故障都能保持静态安全，则将Psc.lmt.i.d更新为Psc.i.1，并将Psc.lmt.i.d的校核标志设置为1，否则，将Psc.lmt.i.u更新为Psc.i.1，并将Psc.lmt.i.u的校核标志设置为1；若Psc.lmt.i.u的校核标志为0且(Psc.lmt.i.u-Psc.lmt.i.d)≤Pε/SC，则将Psc.lmt.i.u更新为(a1Psc.i.1+Pε/SC)；若Psc.lmt.i.u的校核标志为0且则将Psc.lmt.i.u更新为Psc.i.1，并将Psc.lmt.i.u的校核标志设置为1；若Psc.lmt.i.d的校核标志为0且(Psc.lmt.i.u-Psc.lmt.i.d)≤Pε/SC，则将Psc.lmt.i.d更新为(a2Psc.i.1-Pε/SC)；8)若(t0+T)时刻B中各个稳定断面在线限额区间上限和下限的校核标志都为1且在线限额区间长度都小于等于Pε/SC，则将静态安全校核标志设置为1，进入步骤9)，否则，返回步骤3)；9)针对B中各个稳定断面，分别将Psc.lmt.i.d更新为(a2Psc.lmt.i.u-Pε/SC),并将Psc.lmt.i.d的校核标志设置为0，进入步...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泰山，汪马翔，汪宁渤，王昊昊，段慧，马彦宏，张昊天，陈钊，丁坤，赵龙，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南瑞集团有限公司，国网甘肃省电力公司，甘肃省电力公司风电技术中心，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32