一种高比例风电电力系统日前-日内联合调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高比例风电电力系统日前

【技术实现步骤摘要】
一种高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统优化调度策略领域，更具体地，涉及一种高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法及系统。

技术介绍

[0002]推动风电等可再生能源的大规模、高质量发展，是构筑我国能源安全屏障、推进能源低碳绿色转型的关键举措。对于高比例风电电力系统(即风电装机比例达到30％～50％的电力系统)，一方面传统同步发电机数量减少，使得系统的惯性响应源与一次调频源更加稀缺；另一方面风电呈现出随机性强、波动性大、低惯量等特征，其大规模并网加剧了系统的功率扰动。
[0003]因此，在高比例风电电力系统机组组合与优化调度过程中考虑频率安全约束，通过合理制定机组启停及出力计划，保障系统在运行阶段拥有充足的惯量支撑与一次调频资源，使系统在预想功率扰动作用下有能力将频率指标维持在安全范围内，对于提升高比例风电电力系统的频率安全水平具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法及系统，旨在解决高比例风电电力系统具有转动惯量低、调频能力弱、易受扰动等特征，容易引发频率安全问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法，包括以下步骤：
[0006]步骤A：构建小功率扰动及大功率扰动下系统动态频率响应模型并求解动态频率响应指标；所述小功率扰动形式为系统内负荷及风电的最大误差阶跃功率扰动，所述大功率扰动形式为系统内负荷最大误差阶跃功率扰动、风电最大误差阶跃功率扰动、火电机组单机故障阶跃功率扰动三者的叠加，所述频率响应指标包括初始频率变化率、稳态频差和最大频差；
[0007]步骤B：计及火电机组运行约束、电池储能运行约束、系统运行约束，以火电机组运行成本、火电机组开机成本、弃风惩罚成本之和最小为优化目标，构建日前调度模型；计及火电机组运行约束、电池储能运行约束、系统运行约束，以火电机组运行成本、火电机组备用成本、弃风惩罚成本之和最小为优化目标，构建日内调度模型；
[0008]步骤C：求解所述日前调度模型以及日内调度模型得到满足优化目标的高比例风电电力系统优化调度结果。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0010]所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0011]所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行如第一
方面所述的高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法。
[0012]针对高比例风电电力系统的转动惯量低、调频能力弱、易受扰动等特征导致系统频率安全水平下降的问题，本专利技术考虑火电机组及电池储能的调频作用，分别构建了预想小功率扰动及大功率扰动下的系统动态频率响应模型，在此基础上提出一种计及动态频率响应约束的日前
‑
日内联合调度策略。与现有技术相比，本专利技术的主要优势如下：
[0013]1)本专利技术所提出的火电机组斜坡备用阶梯化方法，能够实现备用响应函数的降阶，且简化后系统动态频率响应模型精度基本不受影响，为推导大功率扰动下的动态频率响应指标奠定了基础。
[0014]2)本专利技术所提出的小功率扰动及大功率扰动下系统动态频率响应指标计算方法，全方位地描述了高比例风电电力系统遭受各类功率扰动下的频率响应特性，可用作评价系统抵御频率波动风险能力的指标。
[0015]3)本专利技术所提出的计及动态频率响应约束的日前
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日内联合调度策略，能够合理安排火电机组、电池储能的运行计划，使得系统在小功率扰动及大功率扰动下均具有维持频率安全水平的能力。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1提供的一种高比例风电电力系统日前
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日内联合调度方法的流程图。
[0017]图2为本专利技术实施例1步骤A的小功率扰动下的系统动态频率响应模型。
[0018]图3为本专利技术实施例1步骤A的大功率扰动下的系统动态频率响应模型。
[0019]图4为本专利技术实施例1步骤A的火电机组正备用响应曲线。
[0020]图5为本专利技术实施例2步骤B的系统拓扑图。
[0021]图6为本专利技术实施例2步骤B的日前负荷预测曲线。
[0022]图7为本专利技术实施例2步骤B的日内负荷预测曲线。
[0023]图8为本专利技术实施例2步骤B的风电场1日前功率预测曲线。
[0024]图9为本专利技术实施例2步骤B的风电场1日内功率预测曲线。
[0025]图10为本专利技术实施例2步骤B的风电场2日前功率预测曲线。
[0026]图11为本专利技术实施例2步骤B的风电场2日内功率预测曲线。
[0027]图12为本专利技术实施例2步骤C的火电机组启停计划。
[0028]图13为本专利技术实施例2步骤C的火电机组出力及备用计划，其中，(a)、(b)、(c)分别表示机组出力、机组正备用、机组负备用。
[0029]图14为本专利技术实施例2步骤C的电池储能功率及备用计划。
[0030]图15为本专利技术实施例2步骤C的场景A电池储能紧急功率支撑计划。
[0031]图16为本专利技术实施例2步骤C的动态频率响应指标对比，其中，(a)、(b)、(c)分别表示初始频率变化率、稳态频差、最大频差。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并
不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0033]在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0034]实施例1
[0035]参阅图1，结合图2至图4，本专利技术提供了一种高比例风电电力系统日前
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日内联合调度方法。该方法包括：
[0036]为实现上述目的，本专利技术主要包括以下步骤：
[0037]步骤A：构建小功率扰动及大功率扰动下系统动态频率响应模型并求解动态频率响应指标；所述小功率扰动形式为系统内负荷及风电的最大误差阶跃功率扰动，所述大功率扰动形式为系统内负荷最大误差阶跃功率扰动、风电最大误差阶跃功率扰动、火电机组单机故障阶跃功率扰动三者的叠加，所述频率响应指标包括初始频率变化率、稳态频差和最大频差；
[0038]步骤B：计及火电机组运行约束、电池储能运行约束、系统运行约束，以火电机组运行成本、火电机组开机成本、弃风惩罚成本之和最小为优化目标，构建日前调度模型；计及火电机组运行约束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比例风电电力系统日前
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日内联合调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：构建小功率扰动及大功率扰动下系统动态频率响应模型并求解动态频率响应指标；所述小功率扰动形式为系统内负荷及风电的最大误差阶跃功率扰动，所述大功率扰动形式为系统内负荷最大误差阶跃功率扰动、风电最大误差阶跃功率扰动、火电机组单机故障阶跃功率扰动三者的叠加，所述频率响应指标包括初始频率变化率、稳态频差和最大频差；步骤B：计及火电机组运行约束、电池储能运行约束、系统运行约束，以火电机组运行成本、火电机组开机成本、弃风惩罚成本之和最小为优化目标，构建日前调度模型；计及火电机组运行约束、电池储能运行约束、系统运行约束，以火电机组运行成本、火电机组备用成本、弃风惩罚成本之和最小为优化目标，构建日内调度模型；步骤C：求解所述日前调度模型以及日内调度模型得到满足优化目标的高比例风电电力系统优化调度结果。2.根据权利要求1所述的高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法，其特征在于，所述步骤A中，小功率扰动下系统动态频率响应模型的传递函数如下式所示：式中，P
Lde
为负荷预测最大误差；N
W
为系统内风电场数量；为风电场n的出力预测最大误差；κ
L
、λ
L
、α
L
、β
L
为小功率扰动下系统动态频率响应模型传递函数的变换系数，具体计算方法如下：式中，k
G
为系统等效惯性系数；分别为系统内电池储能的等效虚拟惯量、频率下垂系数；μ
equ
、分别为系统内火电机组的等效调差、比例、积分系数；k
Ld
为负荷频率响应系数；为额定频率下的负荷功率。3.根据权利要求2所述的高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法，其特征在于，所述步骤A中，小功率扰动下系统动态频率响应指标为：1)初始频率变化率2)稳态频差3)最大频差其取值受β
L
与α
L2
之间的大小关系影响，分情况讨论：
①
β
L
＞α
L2
且其中
②
β
L
＞α
L2
且其中其中
③
β
L
＝α
L2
④
β
L
＜α
L2
式中，τ
os
为从扰动发生开始到系统频差达到最大值时所经过的时间。4.根据权利要求3所述的高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法，其特征在于，所述步骤B中，日前调度模型的优化目标如下：minF
d
‑
a
＝C
G,run
+C
G,on
+C
wind
式中，C
G,run
为火电机组运行成本；C
G,on
为火电机组开机成本；C
wind
为弃风惩罚成本；各项成本的具体计算方法如下式所示：式中，T
d
‑
a
为日前调度总时长；为火电机组i的购电成本系数；为t时段火电机组i的有功出力；为火电机组i的单次开机成本；为t时段火电机组i的启停状态，开
机为1，否则为0；c
pen
为弃风惩罚成本系数；分别为t时段风电场n的预测出力、实际出力。5.根据权利要求2所述的高比例风电电力系统日前
‑
日内联合调度方法，其特征在于，所述步骤A中，大功率扰动下系统动态频率响应模型的传递函数如下式所示：式中，N
G
为系统内火电机组数量，下标m为故障火电机组编号，其取值在1～N
G
之间；为火电机组i备用阶梯化后的上升沿个数，则阶梯级数为编号范围为L
i
为火电机组i阶梯备用单级阶梯的高度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗世洪，王廷涛，姚福星，严道波，赵红生，蔡杰，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：