一种电力系统的风光储鲁棒配置方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种电力系统的风光储鲁棒配置方法及装置，能够提升电力系统的安全性和稳定性。方法包括：创建风光储鲁棒配置模型；其中风光储鲁棒配置模型包括事故后系统频率响应模型、用于参与事故后频率支撑的储能装置、两阶段目标函数、事故前系统运行约束条件以及事故后系统运行约束条件，其中两阶段目标函数中的第一阶段目标函数为风电和光伏机组规划成本、水电开关机成本和储能日历老化成本，两阶段目标函数中的第二阶段目标函数为最劣场景下的水电机组运行成本和储能循环老化成本；将风光储鲁棒配置模型转换为混合整数线性规划MILP优化模型；基于预设的双层循环算法对MILP优化模型进行求解，输出配置结果。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统的风光储鲁棒配置方法及装置
本专利技术涉及能源经济计算领域，尤其涉及一种电力系统的风光储鲁棒配置方法及装置。
技术介绍
在当前全球能源安全问题突出、环境污染问题严峻的大背景下，大力发展风电、太阳能发电、水电等可再生能源，实现能源生产向可再生能源转型，是全球能源与经济实现可持续发展的重大需求。可再生能源近年来发展迅猛，2030年前可再生能源的发电量占比将达30％以上。一方面，可再生能源消纳面临严峻局面，大量弃风弃光，造成了极大的浪费；另一方面，高比例可再生能源并网将成为电力系统的必然发展趋势和未来重要特征。在可再生能源革命驱动下，对高比例可再生能源电力系统开展深入的理论研究，为大型可再生能源电站并网和高比例可再生能源电力系统规划与运行奠定理论基础，对促进高比例可再生能源消纳，减少弃水、弃风、弃光电量，提高整个能源系统效率等具有重要意义。更进一步，对于部分水电资源丰富的地区，可以探索建立全清洁能源供电的电力系统，研究全清洁能源下的电源配置方案，实现真正的“清洁供电”。当前，电力系统在发生低频事故后参与频率支撑按电源划分，一般有传统同步机，可再生能源电站和储能。传统同步机转子转速与系统频率自然耦合，依靠释放转子中储存的动能进行惯性响应，并通过调速器进行一次调频。然而，随着可再生能源渗透率的不断提高，火电机组逐渐退役，传统同步机提供的频率支撑能力占比将越来越小。可再生能源电站主要通过虚拟惯量控制和功率备用控制向电力系统注入功率以提供频率支撑，其中，功率备用控制使风机减载运行来预留紧急备用，然而，这种方式使风机偏离最大功率点运行，会造成一定的弃风问题；虚拟惯量控制通过释放储存在风机转子中的动能提供频率支撑，然而,这种方式可能会导致系统频率二次跌落，影响系统运行的安全性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力系统的风光储鲁棒配置方法及装置，能够提升电力系统的安全性和稳定性。第一方面，本专利技术实施例提供一种电力系统的风光储鲁棒配置方法，包括：创建风光储鲁棒配置模型；其中所述风光储鲁棒配置模型包括事故后系统频率响应模型、用于参与事故后频率支撑的储能装置、两阶段目标函数、事故前系统运行约束条件以及事故后系统运行约束条件，所述两阶段目标函数中的第一阶段目标函数为风电和光伏机组规划成本、水电开关机成本和储能日历老化成本，所述两阶段目标函数中的第二阶段目标函数为最劣场景下的水电机组运行成本和储能循环老化成本；将所述风光储鲁棒配置模型转换为混合整数线性规划MILP优化模型；基于预设的双层循环算法对所述MILP优化模型进行求解，输出配置结果；其中所述双层循环算法中的内层循环用于寻找所述最劣场景，所述双层循环算法中的外层循环用于求解包含所有已获得场景下的机组组合方案。可选地，所述事故后系统频率响应模型包括的约束条件的公式如下：-Δfmax≤Δf(t)≤Δfmax；(4)式中，H为系统总惯量，d为负载阻尼系数，Δf(t)为频率变化，Pg,it、分别为事故前后处理，公式(1)为系统频率变化率和频率低点的约束条件，公式(2)为事故后各机组的故障状态的约束条件，若mit＝1，则机组i正常，若mit＝0，则机组i故障。Dit、Δf、f0、fdb分别为机组调速器下垂系数、系统频率变化量、系统正常频率和死区频率。当事故发生后，若机组i故障或未故障但事故前满发，则机组i不参与系统频率支撑；若系统频率下降并未超出死区频率，则所有机组不参与一次调频；若系统频率下降超过死区频率，则系统中未故障且未满发机组按下垂系数Dit增加出力。可选地，所述储能装置参与事故后频率支撑的模式为：事故发生后向电力系统注入最大有功功率，减小同步发电机调频能力负担的剩余功率缺额，以确保系统频率变化量和频率最小值不越限。可选地，所述两阶段目标函数的公式如下：式中，I,K,M分别为待规划储能、风电、光伏节点集合；分别为日历老化和循环老化配置成本系数；Δτ为调度时间间隔；SUi,t、SDi,t为机组启停成本；Cwind为单位容量风电机组规划成本；Csolar为单位容量光伏机组规划成本；Cost为最严重场景的运行费用；cgi,p、Pgi,t,p分别为水电机组分段成本系数和出力水平；η为储能功率损失系数；PESS,dis,i,t、PESS,ch,i,t分别为储能稳态运行时的充放电功率。可选地，所述事故前系统运行约束条件包括储能运行约束、功率平衡约束、线路潮流约束、机组出力约束、机组爬坡约束以及机组启停及启停成本约束。可选地，所述事故后系统运行约束条件的公式如下：式中，为事故后储能装置放电功率；PESS,dis,i,t、PESS,ch,i,t分别为事故前储能放电功率和充电功率；ΔPMloss(t)为所有的储能装置释放所有剩余电力以应对突发事件时的电力系统剩余电力短缺；ΔPloss,max为电力系统中的意外故障引起的原始电力短缺；ΔEi,t为储能装置参与频率支撑所需能量；Δt1为储能装置参与一次调频的持续时间；Ei,t和Ei,in分别为t时刻储能装置存储能量和储能装置规划能量容量。第二方面，本专利技术实施例提供一种电力系统的风光储鲁棒配置装置，包括：创建模块，用于创建风光储鲁棒配置模型；其中所述风光储鲁棒配置模型包括事故后系统频率响应模型、用于参与事故后频率支撑的储能装置、两阶段目标函数、事故前系统运行约束条件以及事故后系统运行约束条件，所述两阶段目标函数中的第一阶段目标函数为风电和光伏机组规划成本、水电开关机成本和储能日历老化成本，所述两阶段目标函数中的第二阶段目标函数为最劣场景下的水电机组运行成本和储能循环老化成本；转换模块，用于将所述风光储鲁棒配置模型转换为混合整数线性规划MILP优化模型；处理模块，用于基于预设的双层循环算法对所述MILP优化模型进行求解，输出配置结果；其中所述双层循环算法中的内层循环用于寻找所述最劣场景，所述双层循环算法中的外层循环用于求解包含所有已获得场景下的机组组合方案。可选地，所述储能装置参与事故后频率支撑的模式为：事故发生后向电力系统注入最大有功功率，减小同步发电机调频能力负担的剩余功率缺额，以确保系统频率变化量和频率最小值不越限。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。第四方面，本专利技术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上述方法。本专利技术实施例提供的电力系统的风光储鲁棒配置方法及装置，提出了考虑频率支撑能力的全清洁能源电力系统风光储鲁棒优化配置模型，充分考虑了储能装置对电力系统的频率支撑作用，有助于提升电力系统的安全性和稳定性。同时，引入两阶段鲁棒优化方法处理风光出力的不确定，使得调度计划能够准确分配用于应对风光出力不确定性和应对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统的风光储鲁棒配置方法，其特征在于，包括：/n创建风光储鲁棒配置模型；其中所述风光储鲁棒配置模型包括事故后系统频率响应模型、用于参与事故后频率支撑的储能装置、两阶段目标函数、事故前系统运行约束条件以及事故后系统运行约束条件，所述两阶段目标函数中的第一阶段目标函数为风电和光伏机组规划成本、水电开关机成本和储能日历老化成本，所述两阶段目标函数中的第二阶段目标函数为最劣场景下的水电机组运行成本和储能循环老化成本；/n将所述风光储鲁棒配置模型转换为混合整数线性规划MILP优化模型；/n基于预设的双层循环算法对所述MILP优化模型进行求解，输出配置结果；其中所述双层循环算法中的内层循环用于寻找所述最劣场景，所述双层循环算法中的外层循环用于求解包含所有已获得场景下的机组组合方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力系统的风光储鲁棒配置方法，其特征在于，包括：
创建风光储鲁棒配置模型；其中所述风光储鲁棒配置模型包括事故后系统频率响应模型、用于参与事故后频率支撑的储能装置、两阶段目标函数、事故前系统运行约束条件以及事故后系统运行约束条件，所述两阶段目标函数中的第一阶段目标函数为风电和光伏机组规划成本、水电开关机成本和储能日历老化成本，所述两阶段目标函数中的第二阶段目标函数为最劣场景下的水电机组运行成本和储能循环老化成本；
将所述风光储鲁棒配置模型转换为混合整数线性规划MILP优化模型；
基于预设的双层循环算法对所述MILP优化模型进行求解，输出配置结果；其中所述双层循环算法中的内层循环用于寻找所述最劣场景，所述双层循环算法中的外层循环用于求解包含所有已获得场景下的机组组合方案。


2.根据权利要求1所述的电力系统的风光储鲁棒配置方法，其特征在于，所述事故后系统频率响应模型包括的约束条件的公式如下：









-Δfmax≤Δf(t)≤Δfmax；(4)
式中，H为系统总惯量，d为负载阻尼系数，Δf(t)为频率变化，Pg,it、分别为事故前后处理，公式(1)为系统频率变化率和频率低点的约束条件，公式(2)为事故后各机组的故障状态的约束条件，若mit＝1，则机组i正常，若mit＝0，则机组i故障。Dit、Δf、f0、fdb分别为机组调速器下垂系数、系统频率变化量、系统正常频率和死区频率。当事故发生后，若机组i故障或未故障但事故前满发，则机组i不参与系统频率支撑；若系统频率下降并未超出死区频率，则所有机组不参与一次调频；若系统频率下降超过死区频率，则系统中未故障且未满发机组按下垂系数Dit增加出力。


3.根据权利要求1所述的电力系统的风光储鲁棒配置方法，其特征在于，所述储能装置参与事故后频率支撑的模式为：事故发生后向电力系统注入最大有功功率，减小同步发电机调频能力负担的剩余功率缺额，以确保系统频率变化量和频率最小值不越限。


4.根据权利要求1所述的电力系统的风光储鲁棒配置方法，其特征在于，所述两阶段目标函数的公式如下：






式中，I,K,M分别为待规划储能、风电、光伏节点集合；分别为日历老化和循环老化配置成本系数；Δτ为调度时间间隔；SUi,t、SDi,t为机组启停成本；Cwind为单位容量风电机组规划成本；Csolar为单位容量光伏机组规划成本；Cost为最严重场景的运行费用；cgi,p、Pgi,t,p分别为水电机组分段成本系数和出力水平；η为储能功率损失系数；PESS,dis,i,t、PESS,ch,i,t...

【专利技术属性】
技术研发人员：董凌，李延和，梅生伟，魏韡，陈来军，乔鲁鹏，曹阳，王茂春，陈春萌，徐有蕊，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：青海;63