考虑动态频率响应的风-光-抽蓄系统短期优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑动态频率响应的风

【技术实现步骤摘要】
考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电力调度，特别是一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法。

技术介绍

[0002]风能和太阳能固有的波动性、间歇性和不确定性特征，使得系统安全平稳运行以及新能源消纳面临巨大挑战。另外，由于功率解耦控制，风电场和光伏电站缺乏惯性响应能力。因此，随着常规能源逐渐被新能源替代，系统频率响应能力将进一步减弱。
[0003]我国颁布的关于风电场和光伏电站并网的相关技术规定明确指出，风电场和光伏电站应具备参与系统调频、调峰和备用的能力。研究表明，风电机组能够像常规机组一样进行模拟惯量控制和下垂控制，进而参与频率调节。通过采用虚拟同步机控制策略，可以使得光伏机组以频率下垂控制方式运行，从而为系统提供频率支撑。另外，风电场和光伏电站也可以通过部分弃风弃光来提供备用。但大多数文献在模型中考虑的是风火互补发电系统，并没有考虑光伏电站以及储能电站的频率调节作用。而且，未计及风电、光伏提供备用的能力。随着可再生能源渗透率的提高，要求抽水蓄能机组也应具备参与电网频率调节的能力。部分文献对风电
‑
抽蓄互补或光伏
‑
抽蓄互补系统参与调频展开研究，却鲜有文献研究风
‑
光
‑
抽蓄系统的动态频率响应问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法，从而解决高比例新能源并网背景下系统不确定性增加以及调频能力减弱的问题，并提高可再生能源的消纳水平。
[0005]技术方案：本专利技术所述的一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法，包括以下步骤：
[0006](1)预先建立风
‑
光
‑
抽蓄系统的动态频率响应等值模型，由系统动态频率响应等值模型推导出系统频率指标的解析表达式，并将其转化为不等式约束，所述频率指标包括频率变化率、最低点频率偏差和准稳态频率偏差。
[0007](2)预先建立考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度模型；所述短期优化调度模型包括以系统上网电量最大为目标的目标函数和对应的约束条件。
[0008](3)当抽蓄机组装机容量增加并考虑系统动态频率约束时，所述短期优化调度模型达到增加系统上网电量，减少弃风弃光电量以及增强系统频率响应能力的目标。抽蓄机组分担了风电场和光伏电站预留备用的任务，使得系统弃风弃光电量减少，有效提高了可再生能源消纳水平，而且随着抽蓄电站装机容量的增加，系统上网电量随之增加，考虑动态频率响应后，通过合理的机组启停计划，能够有效应对扰动情况下系统频率的快速跌落，能够将最低点频率偏差、准稳态频率偏差限制在允许范围内，降低了低频减载的可能性，有利于系统更快地恢复频率稳定。
[0009]所述动态频率响应等值模型包括发电工况下动态频率响应等值模型和抽水工况下动态频率响应等值模型；
[0010]抽水工况下，风
‑
光
‑
抽蓄系统频率响应时域表达式为：
[0011][0012][0013]发电工况下，风
‑
光
‑
抽蓄系统频率响应时域表达式为：
[0014][0015][0016]其中，H
w
、H
v
分别表示风电场、光伏电站的虚拟惯性时间常数；H
s
表示系统惯性时间常数；K
W
、K
V
、K
J
分别表示t时段风电场、光伏电站、抽蓄电站的机械功率增益；R
j
表示调速器的调差系数；T
w
表示抽蓄机组水流时间常数；R
w
、R
v
分别表示风电场、光伏电站的下垂系数；D表示系统阻尼系数；ΔP表示t时段系统功率缺额。
[0017]步骤(1)中所述的频率指标具体为：
[0018]频率变化率：
[0019]抽水工况下最低点频率偏差：
[0020][0021]发电工况下最低点频率偏差：
[0022][0023]抽水工况下准稳态频率偏差：
[0024]发电工况下准稳态频率偏差：
[0025]当系统发生功率扰动，上述指标需满足以下约束：
[0026][0027]其中，H
w
、H
v
分别表示风电场、光伏电站的虚拟惯性时间常数；H
s
表示系统惯性时间常数；K
W
、K
V
、K
J
分别表示t时段风电场、光伏电站、抽蓄电站的机械功率增益；R
j
表示调速器的调差系数；T
w
表示抽蓄机组水流时间常数；R
w
、R
v
分别表示风电场、光伏电站的下垂系数；D表示系统阻尼系数；f
b
表示额定频率；表示最大允许频率变化率；Δf
lim
表示低频减载触发频率；Δf
ss,lim
表示最大允许准稳态频率偏差；ΔP表示t时段系统功率缺额。
[0028]步骤(2)中所述的目标函数为：
[0029][0030]所述约束条件包括：
[0031]风光出力约束：0≤P
i,t
≤P
i,N
[0032]Pu
i,t
＝μ
i,t
+1.96σ
i,t
[0033]Pl
i,t
＝μ
i,t
‑
1.96σ
i,t
[0034]P
i,max,t
＝min{Pu
i,t
,P
i,N
}
[0035]P
i,min,t
＝max{0,Pl
i,t
}
[0036]P
i,min,t
≤P
i,t
≤P
i,max,t
[0037][0038][0039]抽蓄机组出力约束：
[0040][0041]抽蓄机组运行工况约束：
[0042][0043]抽蓄机组备用约束：
[0044][0045][0046][0047]抽蓄电站水量约束：
[0048]X
min
≤X
t
≤X
max
[0049]X
NT
＝X0[0050]备用需求约束：
[0051][0052][0053]动态频率响应约束：
[0054][0055][0056][0057][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预先建立风
‑
光
‑
抽蓄系统的动态频率响应等值模型，由系统动态频率响应等值模型推导出系统频率指标的解析表达式，并将其转化为不等式约束，所述频率指标包括频率变化率、最低点频率偏差和准稳态频率偏差；(2)预先建立考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度模型；所述短期优化调度模型包括以系统上网电量最大为目标的目标函数和对应的约束条件；(3)当抽蓄机组装机容量增加并考虑系统动态频率约束时，所述短期优化调度模型达到增加系统上网电量，减少弃风弃光电量以及增强系统频率响应能力的目标。2.根据权利要求1所述的一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法，其特征在于，所述动态频率响应等值模型包括发电工况下动态频率响应等值模型和抽水工况下动态频率响应等值模型；抽水工况下，风
‑
光
‑
抽蓄系统频率响应时域表达式为：抽蓄系统频率响应时域表达式为：发电工况下，风
‑
光
‑
抽蓄系统频率响应时域表达式为：抽蓄系统频率响应时域表达式为：其中，H
w
、H
v
分别表示风电场、光伏电站的虚拟惯性时间常数；H
s
表示系统惯性时间常数；K
W
、K
V
、K
J
分别表示t时段风电场、光伏电站、抽蓄电站的机械功率增益；R
j
表示调速器的
调差系数；T
w
表示抽蓄机组水流时间常数；R
w
、R
v
分别表示风电场、光伏电站的下垂系数；D表示系统阻尼系数；ΔP表示系统功率缺额。3.根据权利要求1所述的一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法，其特征在于，步骤(1)中所述的频率指标具体为：频率变化率：抽水工况下最低点频率偏差：发电工况下最低点频率偏差：抽水工况下准稳态频率偏差：发电工况下准稳态频率偏差：当系统发生功率扰动，上述指标需满足以下约束：其中，H
w
、H
v
分别表示风电场、光伏电站的虚拟惯性时间常数；H
s
表示系统惯性时间常数；K
W
、K
V
、K
J
分别表示t时段风电场、光伏电站、抽蓄电站的机械功率增益；R
j
表示调速器的调差系数；T
w
表示抽蓄机组水流时间常数；R
w
、R
v
分别表示风电场、光伏电站的下垂系数；D表示系统阻尼系数；f
b
表示额定频率；表示最大允许频率变化率；Δf
lim
表示低频减载触发频率；Δf
ss,lim
表示最大允许准稳态频率偏差；ΔP表示系统功率缺额。4.根据权利要求1所述的一种考虑动态频率响应的风
‑
光
‑
抽蓄系统短期优化调度方法，其特征在于，步骤(2)中所述的目标函数为：所述约束条件包括：风光出力约束：0≤P
i,t
≤P
i,N
Pu
i,t
＝μ
i,t
+1.96σ
i,t
Pl
i,t
＝μ
i,t
‑
1.96σ
i,t
P
i,max,t
＝min{Pu
i,t
,P
i,N
}P
i,min,t
＝max{0,Pl
i,t
}
P
i,min,t
≤P
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊，张秋艳，葛远裕，段佳南，邢单玺，徐志诚，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：