含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法及分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法及调度分析装置，通过设置最大频率变化率约束、准稳态约束和频率最低点约束，其中，最大频率变化率约束用于约束电力系统在t＝0

【技术实现步骤摘要】
含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法及分析装置


[0001]本专利技术属于电气工程
，更具体地，涉及一种含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法及分析装置。

技术介绍

[0002]在新能源电源逐步替代传统常规电源的发展趋势下，电力系统发展逐步呈现“高比例新能源、高比例电力电子设备”的特征。与以往传统同步机组占主导的电力系统不同，“双高”电力系统的频率稳定特性将发生变化，系统故障后的频率变化将会更加明显，甚至会引发系统频率崩溃等问题，对电力系统安全稳定运行提出了新的要求，需在运行层面部署足够的频率响应支撑资源。为保证系统受扰后的动态频率安全，一方面，新能源需要为电力系统提供频率响应支撑；另一方面，需在电力系统机组组合模型中考虑频率安全约束。已有研究未能全面计及各同步机组和风电场的惯量与一次调频能力差异，导致系统存在频率指标越限的安全隐患。如何保证各时段下系统受扰后的频率安全，成为调度人员亟需解决的难题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法及分析装置，其目的在于计及各同步机组和风电场的惯量与一次调频能力差异，保证各时段下系统受扰后的频率安全。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法，包括：
[0005]获取电力系统中各元件的参数，所述电力系统的元件包括同步机组、风电场、电网和电负荷；
[0006]构建频率安全机组组合模型的频率安全约束，所述频率安全约束包括最大频率变化率约束、准稳态约束和频率最低点约束，其中，所述最大频率变化率约束用于约束电力系统在t＝0
+
时刻的频率变化率不超过设定的系统最大频率变化率允许值，所述准稳态约束用于约束电力系统在t＝∞时刻的频率变化率为零且频率偏差不超过准稳态最大频率偏差允许值，所述频率最低点约束用于约束电力系统的频率偏差小于设定的系统最大频率偏差允许值且电力系统在频率最低点的频率变化率为零；
[0007]构建频率安全机组组合模型的目标函数，所述目标函数为最小化电力系统运行成本；
[0008]求解所述频率安全机组组合模型，得到电力系统在受到有功扰动后的频率响应策略。
[0009]在其中一个实施例中，所述目标函数的具体形式为：
[0010][0011]其中，k为时段编号，i为同步机组编号，分别为同步机组i在第k时段的燃料成本、开机成本与停机成本，c
cur
为弃风惩罚系数，为风电场j在第k时段的弃风率，为风电场在第k时段的最大出力，Δk为单个时段的时长。
[0012]在其中一个实施例中，所述最大频率变化率约束的具体形式为：
[0013][0014]其中，i为同步机组编号，j为风电场编号，ΔP0为系统受扰的响应有功功率，为系统最大频率变化率允许值，U
Gi
表示同步机组i的启停状态，取值为0表示关机，为1表示开机，H
Gi
为同步机组i的惯性时间常数，H
Wj
为风电场j的虚拟惯性时间常数。
[0015]在其中一个实施例中，所述准稳态约束的具体形式为：
[0016][0017]其中，i为同步机组编号，j为风电场编号，ΔP0为系统受扰的响应有功功率，表示准稳态最大频率偏差允许值，U
Gi
表示同步机组i的启停状态，取值为0表示关机，为1表示开机，K
Gi
表示同步机组i的一次调频功率增益系数，K
Wj
表示风电场j的虚拟一次调频功率增益系数，K
D
为系统负荷阻尼系数。
[0018]在其中一个实施例中，所述频率最低点约束的具体形式为：
[0019][0020]其中，i为同步机组编号，j为风电场编号，ΔP0为系统受扰的响应有功功率，时刻t
m
为系统频率跌落至最低的时刻，为系统频率跌落至最低时的同步机组i的一次调频响应，K
Wj
表示风电场j的虚拟一次调频功率增益系数，Δf
max
为系统最大频率偏差允许值，K
D
为系统负荷阻尼系数。
[0021]在其中一个实施例中，对一次调频响应做线性化处理，将所述频率最低点约束的具体形式优化为：
[0022][0023][0024]其中，是的下界，表示一次调频响应的线性化结果，U
Gi
表示同步机组i的启停状态，取值为0表示关机，为1表示
开机，K
Gi
表示同步机组i的一次调频功率增益系数，为系统惯量H
sys
的下界，H
Gi
为同步机组i的惯性时间常数，T
Gi
为同步机组i的一次调频响应时间常数。
[0025]在其中一个实施例中，通过对可行域进行松弛，以最小化系统惯量为目标求解获得。
[0026]在其中一个实施例中，频率安全机组组合模型的频率安全约束还包括，同步机组和风电场在提供一次调频响应过程中，一次调频响应支撑功率不能超过对应的备用容量。
[0027]在其中一个实施例中，所述频率安全机组组合模型还包括功率平衡约束、机组出力上/下限约束、风电场弃风约束、旋转备用约束、机组上/下爬坡容量约束、机组最小启/停机时间约束和线路容量约束。
[0028]按照本专利技术的另一方面，提供了一种含风电频率响应支撑的频率安全约束调度分析装置，包括：
[0029]参数获取单元，用于获取电力系统中各元件的参数，所述电力系统的元件包括同步机组、风电场、电网和电负荷；
[0030]约束条件构建单元，用于构建频率安全机组组合模型的频率安全约束，所述频率安全约束包括最大频率变化率约束、准稳态约束和频率最低点约束，其中，所述最大频率变化率约束用于约束电力系统在t＝0
+
时刻的频率变化率不超过设定的系统最大频率变化率允许值，所述准稳态约束用于约束电力系统在t＝∞时刻的频率变化率为零且频率偏差不超过准稳态最大频率偏差允许值，所述频率最低点约束用于约束电力系统的频率偏差小于设定的系统最大频率偏差允许值且电力系统在频率最低点的频率变化率为零；
[0031]目标函数构建单元，用于构建频率安全机组组合模型的目标函数，所述目标函数为最小化电力系统运行成本；
[0032]求解单元，用于求解所述频率安全机组组合模型，得到电力系统在受到有功扰动后的频率响应策略。
[0033]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0034]本专利技术提供的含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法及调度分析装置，通过构建频率安全机组组合模型，设置目标函数和约束条件，其中，约束条件包含了最大频率变化率约束、准稳态约束和频率最低点约束，这三条约束是在含风电频率响应支撑的系统频率响应等值模型的基础上，考虑各同步机组的惯量和一次调频能力差异所设定的约束，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法，其特征在于，包括：获取电力系统中各元件的参数，所述电力系统的元件包括同步机组、风电场、电网和电负荷；构建频率安全机组组合模型的频率安全约束，所述频率安全约束包括最大频率变化率约束、准稳态约束和频率最低点约束，其中，所述最大频率变化率约束用于约束电力系统在t＝0
+
时刻的频率变化率不超过设定的系统最大频率变化率允许值，所述准稳态约束用于约束电力系统在t＝∞时刻的频率变化率为零且频率偏差不超过准稳态最大频率偏差允许值，所述频率最低点约束用于约束电力系统的频率偏差小于设定的系统最大频率偏差允许值且电力系统在频率最低点的频率变化率为零；构建频率安全机组组合模型的目标函数，所述目标函数为最小化电力系统运行成本；求解所述频率安全机组组合模型，得到电力系统在受到有功扰动后的频率响应策略。2.如权利要求1所述的含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法，其特征在于，所述目标函数的具体形式为：其中，k为时段编号，i为同步机组编号，分别为同步机组i在第k时段的燃料成本、开机成本与停机成本，c
cur
为弃风惩罚系数，为风电场j在第k时段的弃风率，为风电场在第k时段的最大出力，Δk为单个时段的时长。3.如权利要求1所述的含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法，其特征在于，所述最大频率变化率约束的具体形式为：其中，i为同步机组编号，j为风电场编号，ΔP0为系统受扰的响应有功功率，为系统最大频率变化率允许值，U
Gi
表示同步机组i的启停状态，取值为0表示关机，为1表示开机，H
Gi
为同步机组i的惯性时间常数，H
Wj
为风电场j的虚拟惯性时间常数。4.如权利要求1所述的含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法，其特征在于，所述准稳态约束的具体形式为：其中，i为同步机组编号，j为风电场编号，ΔP0为系统受扰的响应有功功率，表示准稳态最大频率偏差允许值，U
Gi
表示同步机组i的启停状态，取值为0表示关机，为1表示开机，K
Gi
表示同步机组i的一次调频功率增益系数，K
Wj
表示风电场j的虚拟一次调频功率增益系数，K
D
为系统负荷阻尼系数。5.如权利要求1所述的含风电频率响应支撑的频率安全约束调度方法，其特征在于，所
述频率最低点约束的具体形式为：其中，i为同步机组编号，j为风电场编号，ΔP0为系统受扰的响应有功功率，时刻t
m
为系统频率跌落至最低的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：方家琨，李昆，艾小猛，姚伟，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：