考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法。构建电力系统，获取发电机组和需求响应资源各自的频率响应参数和代价参数；构建电力系统的频率动态模型；构建电力系统的调频备用分配优化模型；建立目标函数的高阶非线性的频率安全约束；使用高维模型表达方法转换为低阶二次的频率安全约束；使用麦考密克包络处理进而使用商用求解器对求解，对需求响应资源进行调频备用分配。本发明专利技术方法能够保证电力系统运行在频率指标上的安全性，使得电力系统经受一定的功率扰动后仍能保证频率运行在可承受范围内。后仍能保证频率运行在可承受范围内。后仍能保证频率运行在可承受范围内。

【技术实现步骤摘要】
考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法


[0001]本专利技术涉及了一种调频备用分配方法，具体涉及了一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法。

技术介绍

[0002]随着以新能源为主体的新型电力系统建设推进，电力系统新能源渗透率逐步提高，系统转动惯量出现明显下降，系统频率稳定面临新的风险。长久以来，电力系统依赖火电机组提供充足的调频备用来保证系统功率失衡时的安全稳定。因此，制定电力系统机组组合和代价调度方案时，频率安全约束是最典型的约束之一。然而，频率安全约束高度非线性化，无法直接求解含该约束的优化问题。随着新能源渗透率逐步提高，发电侧调频资源稀缺性进一步凸显，通过需求响应技术发掘负荷侧灵活资源的调频潜力成为研究热点。目前一些需求侧响应资源已经可以用于一次调频中，但由于负荷设备的频率动态特性与传统火电机组有所区别，导致系统频率响应特性发生改变，使得原本就高阶非线性的频率安全约束变得更为复杂，这给调度系统分配需求响应资源调频备用带来了困难。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术所提供一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法。根据该方法进行调频备用方案制定，能够保证系统运行在频率指标上的安全性，系统经受一定的功率扰动后仍能保证频率运行在可承受范围内。能够在实现电力系统频率安全稳定的前提下，保证一定的代价。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]方法包括以下步骤：
[0006]步骤1)构建电力系统，包括电力系统的调度系统、发电机组、输电网和需求响应资源，获取发电机组和需求响应资源各自的频率响应参数和代价参数。
[0007]步骤2)根据发电机组和需求响应资源的频率响应参数，构建电力系统的频率动态模型。
[0008]步骤3)根据发电机组和需求响应资源的代价参数，构建电力系统的调频备用分配优化模型，包括目标函数和约束条件。
[0009]根据频率动态模型，建立目标函数的复杂高阶非线性的频率安全约束。
[0010]步骤4)使用高维模型表达(HDMR)方法将目标函数的复杂高阶非线性的频率安全约束转换为低阶二次的频率安全约束。
[0011]步骤5)使用麦考密克包络处理目标函数的低阶二次的频率安全约束，进而使用商用求解器gurobi对目标函数进行求解，根据求解结果对需求响应资源进行调频备用分配。
[0012]所述的步骤1)中，若干发电机组成发电机组。
[0013]需求响应资源包括储能电池集群、变频空调集群和电动汽车集群；若干储能电池组成储能电池集群，若干变频空调组成变频空调集群，若干电动汽车组成电动汽车集群；电
动汽车为接入电力系统的正在充电的电动汽车，充电过程中，可通过减少电动汽车的充电功率或对需求响应资源进行反向充电进行调频。
[0014]所述的步骤2)中，支撑电力系统的频率安全的调节功率由发电机组和需求响应资源共同提供，根据发电机组和需求响应资源的频率响应参数，构建的电力系统的频率动态模型如下所示：
[0015]2HsΔf(s)+DΔf(s)＝ΔP
G
(s)+ΔP
DR
(s)
‑
ΔP
D
(s)
[0016]其中，H和D分别表示电力系统的惯性和负载阻尼，s表示频率动态模型的频域中的算子，Δf(s)表示电力系统的频率偏移，ΔP
G
(s)表示发电机组的出力变化量，ΔP
DR
(s)表示需求响应资源的功率稳定功率支撑量，ΔP
D
(s)表示电力系统的功率扰动。
[0017]表示电力系统的惯性环节；
[0018]发电机组的出力变化量ΔP
G
(s)如下所示：
[0019][0020]其中，R表示发电机组的下垂控制系数，1/R表示发电机组的一次调频控制参数；F
HP
表示发电机组的高压涡轮段的功率比，T
RH
表示发电机组的再热式汽轮机的再热时间常数，T
G
表示发电机组的调速器参数，T
CH
表示发电机组的涡轮参数；R、F
HP
、T
RH
、T
G
和T
CH
即为发电机组的频率响应参数。
[0021]表示频率动态模型中发电机组的一次调频环节，表示频率动态模型中发电机组的调速器环节，表示频率动态模型中发电机组的再热式汽轮机环节；发电机组的出力变化量ΔP
G
(s)即为一次调频环节、调速器环节和再热式汽轮机环节的数值相乘结果。
[0022]所述的需求响应资源的功率稳定功率支撑量ΔP
DR
(s)为变频空调集群的功率变化量ΔP
IAC
(s)、储能电池集群的功率变化量ΔP
B
(s)和电动汽车集群的功率变化量ΔP
EV
(s)通过加法器相加获得。
[0023]变频空调集群安装在房间内，变频空调集群的功率变化量ΔP
IAC
(s)如下所示：
[0024][0025]其中，θ
P
表示变频空调集群的运行功率常系数，A表示变频空调集群的等效一次调频控制参数，即等效为发电机组的1/R，T
a
表示等效调速器时间常数，T
a
＝(C
room
V
room
ρ
A
)/H
r
，C
room
、V
room
、ρ
A
分别表示安装有变频空调集群的房间的比热容、体积和空气密度，H
r
表示房间内外的等效热传递系数，T
c
表示变频空调集群的压缩机的时间常数，Φ
IAC
表示等效控制器参数，Φ
IAC
＝θ
Q
/H
r
，θ
Q
表示变频空调集群的运行功率常系数，C(s)表示变频空调集群的PI控制器参数，C(s)＝α+β/s，α和β分别表示变频空调集群的PI控制器的比例系数和积分系数；θ
P
、A、T
a
、T
c
、Φ
IAC
和C(s)即为变频空调集群的频率响应参数。
[0026]表示频率动态模型中变频空调集群的热力
‑
电力模型环
节，表示频率动态模型中变频空调集群的压缩机环节；
‑
θ
P
A表示频率动态模型中变频空调集群的PI控制器环节；变频空调集群的功率变化量ΔP
IAC
(s)即为热力
‑
电力模型环节、压缩机环节和PI控制器环节的数值相乘结果。
[0027]储能电池集群的功率变化量ΔP
B
(s)如下所示：
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1)构建电力系统，包括电力系统的调度系统、发电机组、输电网和需求响应资源，获取发电机组和需求响应资源各自的频率响应参数和代价参数；步骤2)根据发电机组和需求响应资源的频率响应参数，构建电力系统的频率动态模型；步骤3)根据发电机组和需求响应资源的代价参数，构建电力系统的调频备用分配优化模型，包括目标函数和约束条件；根据频率动态模型，建立目标函数的高阶非线性的频率安全约束；步骤4)使用高维模型表达(HDMR)方法将目标函数的高阶非线性的频率安全约束转换为低阶二次的频率安全约束；步骤5)使用麦考密克包络处理目标函数的低阶二次的频率安全约束，进而使用商用求解器gurobi对目标函数进行求解，根据求解结果对需求响应资源进行调频备用分配。2.根据权利要求1所述的一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法，其特征在于：所述的步骤1)中，若干发电机组成发电机组；需求响应资源包括储能电池集群、变频空调集群和电动汽车集群；若干储能电池组成储能电池集群，若干变频空调组成变频空调集群，若干电动汽车组成电动汽车集群。3.根据权利要求2所述的一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法，其特征在于：所述的步骤2)中，根据发电机组和需求响应资源的频率响应参数，构建的电力系统的频率动态模型如下所示：2HsΔf(s)+DΔf(s)＝ΔP
G
(s)+ΔP
DR
(s)
‑
ΔP
D
(s)其中，H和D分别表示电力系统的惯性和负载阻尼，s表示频率动态模型的频域中的算子，Δf(s)表示电力系统的频率偏移，ΔP
G
(s)表示发电机组的出力变化量，ΔP
DR
(s)表示需求响应资源的功率稳定功率支撑量，ΔP
D
(s)表示电力系统的功率扰动；发电机组的出力变化量ΔP
G
(s)如下所示：其中，R表示发电机组的下垂控制系数，1/R表示发电机组的一次调频控制参数；F
HP
表示发电机组的高压涡轮段的功率比，T
RH
表示发电机组的再热式汽轮机的再热时间常数，T
G
表示发电机组的调速器参数，T
CH
表示发电机组的涡轮参数；R、F
HP
、T
RH
、T
G
和T
CH
即为发电机组的频率响应参数。4.根据权利要求3所述的一种考虑频率安全约束的需求响应资源调频备用分配方法，其特征在于：所述的需求响应资源的功率稳定功率支撑量ΔP
DR
(s)为变频空调集群的功率变化量ΔP
IAC
(s)、储能电池集群的功率变化量ΔP
B
(s)和电动汽车集群的功率变化量ΔP
EV
(s)通过加法器相加获得；变频空调集群安装在房间内，变频空调集群的功率变化量ΔP
IAC
(s)如下所示：
其中，θ
P
表示变频空调集群的运行功率常系数，A表示变频空调集群的等效一次调频控制参数，T
a
表示等效调速器时间常数，T
a
＝(C
room
V
room
ρ
A
)/H
r
，C
room
、V
room
、ρ
A
分别表示安装有变频空调集群的房间的比热容、体积和空气密度，H
r
表示房间内外的等效热传递系数，T
c
表示变频空调集群的压缩机的时间常数，Φ
IAC
表示等效控制器参数，Φ
IAC
＝θ
Q
/H
r
，θ
Q
表示变频空调集群的运行功率常系数，C(s)表示变频空调集群的PI控制器参数，C(s)＝α+β/s，α和β分别表示变频空调集群的PI控制器的比例系数和积分系数；θ
P
、A、T
a
、T
c
、Φ
IAC
和C(s)即为变频空调集群的频率响应参数；储能电池集群的功率变化量ΔP
B
(s)如下所示：其中，T
B
表示储能电池的响应时间常数，R
B
表示储能电池的调差系数，表示储能电池集群的响应特征，表示储能电池集群的频率响应系数；T
B
和R
B
即为储能电池集群的频率响应参数；电动汽车集群的功率变化量ΔP
EV
(s)如下所示：其中，T
EV
表示电动汽车集群的响应时间常数表示电动汽车集群的响应特征；K
EV
表示电动汽车集群的频率响应系数，R
EV
表示电动汽车的调差系数；T
EV

【专利技术属性】
技术研发人员：叶承晋，姚宇，丁一，宋永华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：