一种考虑多种调频资源的调频容量需求分配方法组成比例

本发明专利技术提出一种考虑多种调频资源的调频容量需求分配方法，属于电力系统自动发电控制领域。该方法首先以模型驱动的方式计算在不同储能调频资源占比下的储能调频资源对传统调频资源的替代比；然后，对于未来任一AGC考核时段，以数据驱动的方式根据历史数据计算该时段储能调频资源折算为传统调频资源后的调频容量需求，并根据替代比获取使得替代后总调频资源容量达到该调频容量需求的所有调频资源分配组合方案；最后，从所有组合方案中选取使得总调频资源成本最低的方案作为该未来该时段的调频容量需求分配方案。本发明专利技术可考虑多种调频资源调节特性差异，充分发挥储能调频资源优良的调节性能。

A demand allocation method of FM capacity considering multiple FM resources

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多种调频资源的调频容量需求分配方法
本专利技术属于电力系统自动发电控制(AGC)领域，具体涉及一种考虑多种调频资源的调频容量需求分配方法。
技术介绍
可再生能源出力具有较强的波动性，随着可再生能源的大量接入，电力系统有功不平衡的幅值和频次都呈增长趋势。储能相对于传统可再生能源，具有更快的调节速度，因此在调频方面具有更高的效能，即单位容量的储能调频资源能够在不损害调频表现的前提下替代多个单位容量的火电、水电等调频资源(下文统称为传统调频资源)。目前，大多数电力市场仍然以传统调频资源为主，已有方法根据AGC控制区的历史数据建立调频表现、传统调频资源容量和净负荷波动的相关关系，再根据未来净负荷标准差的预测结果计算传统调频资源的容量需求。近年来越来越多的储能装置参与调频服务，储能调频资源与传统调频资源调节能力有较大差异，单位容量的储能调频资源能够等效替代多个单位容量的传统调频资源，因而在计算调频容量需求时需区分储能调频资源与传统调频资源，而已有方法在计算调频容量需求时不能区分储能调频资源与传统调频资源。>
技术实现思路
...

【技术保护点】
1.一种考虑多种调频资源的调频容量需求分配方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)计算在不同储能调频资源占比下的储能调频资源对传统调频资源替代比；具体步骤如下：/n1-1)将前一年中每月15号之前的一个工作日和15号之后的一个非工作日作为典型日，共得到24个典型日构成典型日集合；按照AGC考核单位时间长度Γ，将所有典型日划分为对应的AGC典型考核时段；/n对每一个AGC典型考核时段，选取该时段内每一个离散时间点的负荷功率、风电发电功率和光伏发电功率数据，计算该时段内每一个离散时间点的净负荷：/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑多种调频资源的调频容量需求分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)计算在不同储能调频资源占比下的储能调频资源对传统调频资源替代比；具体步骤如下：
1-1)将前一年中每月15号之前的一个工作日和15号之后的一个非工作日作为典型日，共得到24个典型日构成典型日集合；按照AGC考核单位时间长度Γ，将所有典型日划分为对应的AGC典型考核时段；
对每一个AGC典型考核时段，选取该时段内每一个离散时间点的负荷功率、风电发电功率和光伏发电功率数据，计算该时段内每一个离散时间点的净负荷：



其中，q表示AGC典型考核时段编号，分别为第q个AGC典型考核时段中第k个离散时间点净负荷和负荷功率，分别为该时段第k个离散时间点风电发电功率和光伏发电功率；离散时间点数据的采样周期与AGC的指令周期τ相同，每个AGC考核时段包含K＝Γ/τ个AGC指令周期，K为每个时段内的离散时间点的采样总数；
计算每个离散时间点的净负荷波动表达式如下：



其中，为第q个AGC典型考核时段的净负荷均值，计算表达式为：



每个AGC典型考核时段内所有离散时间点的净负荷波动构成的序列组成该时段的净负荷波动
1-2)建立优化模型求解AGC典型考核时段净负荷波动为储能调频资源容量占系统总调频容量比例为η时，该AGC控制区的调频容量需求所述优化模型以和η为输入变量，以最小化该AGC控制区的调频容量需求为优化目标，表达式如下：



s.t.



ACE[k-1]＝BΔf[k-1]
























πs[k]＝π[k]-πg[k]
ΔPg[k]＝πg[k]
Ps[k]＝min{max{πs[k],Psm[k]},PsM[k]}
e[k]＝e[k-1]-Ps[k]δ












式中，Δf是系统频率偏差，是ACE考核指标中A2指标所规定的限值，B表示系统频率响应常数，IACE表示ACE的PI滤波积分项，为传统调频资源的爬坡速率上限，λ为调频资源到达最大调频容量允许的最长时间，为储能调频资源容量，为第k个离散时间点传统调频资源向上最大可调功率，为第k个离散时间点传统调频资源向下最大可调功率，PsM[k]为第k个离散时间点储能调频资源向上最大可调功率，Psm[k]为第k个离散时间点储能调频资源向下最大可调功率，eM和em分别为储能资源电量的最大值与最小值，e[k]为第k个离散时间点储能资源电量，π[k]为第k个离散时间点系统调节功率需求，πg[k]和πs[k]分别为第k个离散时间点分配给传统机组与储能资源的调节功率，ΔPg[k]和Ps[k]分别为传统调频资源与储能资源实际承担的调节功率，rg[k]和rnl[k]分别为第k个离散时间点传统调频资源和净负荷的变化率，a[k]为第k个离散时间点计算频率偏差所需的常数，D为系统负荷阻尼常数，H为系统惯性常数；
1-3)选取任一AGC典型考核时段q，令储能调频资源占比η的取值以1％作为步长从0％取到100％，根据该时段对应的净负荷波动利用步骤1-2)建立的模型，计算储能调频资源占比为η时系统在该时段调频容量需求
1-4)重复步骤1-3)，对步骤1-1)的每一个AGC典型考核时段，计算储能调频资源占比为η时系统在每个时段调频容量需求得到对应的
根据下式计算在不同η下储能调频资源相对于传统调频资源的替代比：



其中，Q为AGC典型考核时段的总数；
2)选取未来任一AGC考核时段记为F时段，根据历史数据计算该时段储能调频资源折算为传统调频资源后的调频容量需求；具体步骤如下：
2-1)收集自动发电控制AGC控制区内过去N年的历史数据；所述历史数据包括：每分钟负荷功率、每分钟风电发电功率、每分钟光伏发电功率，每个AGC考核时段的A2指标、每个AGC考核时段的传统调频资源容量和储能调频资源容量；
2-2)根据步骤2-1)中每个AGC考核时段的传统调频资源容量和储能调频资源容量Psh，得到历史数据中每个AGC考核时段对应的储能调频资源占比ηh值；其中，h为历史数据的时段编号；



根据步骤1)的结果，获取在该ηh值下对应的储能调频资源相对于传统调频资源的替代比，将历史数据中每个AGC考核时段的储能调频资源折算为传统调频资源，得到折算后历史数据中每个AGC考核时段的总调频容量Pｒn′；每个AGC考核时段的折算根据下式进行：



2-3)计算历史数据中每个AGC考核时段内的负荷标准差δh,l：



式中，Z表示以1分钟为采样周期时每个AGC考核时段内离散时间点个数，z为第z个离散时间采样点，Plh[z]为时段h中第z分钟的负荷功率；Plh，avg为时段h内的负荷均值，计算方式如下：



计算历史数据中每个AGC考核时段内光伏发电功率的标准差：



其中，为时段h中第z分钟的光伏发电功率，为时段h内光伏发电功率的均值，计算方式为：



计算历史数据中每个AGC考核时段内风电发电功率的均值：



其中，为时段h中第z分钟的风电发电功率；
2-4)将历史数据中每个AGC考核时段的A...

【专利技术属性】
技术研发人员：周前，胡泽春，刘礼恺，程亮，朱寰，吴盛军，汪成根，赵静波，陈哲，岑炳成，黄成，
申请(专利权)人：江苏省电力有限公司电力科学研究院，清华大学，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32