一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型制造技术

本发明专利技术属于电力系统运行技术领域，尤其涉及一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型。包括通过建立考虑频率安全的机组组合模型实现电力电量平衡，其中，机组组合模型包括目标函数的建立以及系统运行约束；其中，目标函数最小化开机成本、发电成本和切负荷惩罚成本之和；系统运行约束包括：电力平衡约束，常规机组功率范围约束，常规机组启停约束，常规机组爬坡约束，电力平衡约束，线路潮流约束，系统备用约束，可再生能源弃能约束以及系统频率支撑参数约束。本发明专利技术考虑临时能量支撑的机组提供的支撑能量与吸收的能量相等，并考虑其吸收的功率与长期能量备用风电机组提供的功率相等避免了频率二次跌落。供的功率相等避免了频率二次跌落。供的功率相等避免了频率二次跌落。

【技术实现步骤摘要】
一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型


[0001]本专利技术属于电力系统运行
，尤其涉及一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型。

技术介绍

[0002]近年来，国家持续加大节能减排及淘汰落后产能的力度，能耗和环保标准越来越高。钢铁、建材、石油、化工等众多高耗能领域的工业型微网无疑是工业节能工作的重点，这些工业型微网集中供应电能、蒸汽等各类负荷需求，资源能源消耗量大，生态环境问题比较突出。迫切需要加快构建科技含量高、资源消耗少，环境污染低的绿色发展模式。
[0003]目前保证储能电站辅助电网系统的频率质量最重要的手段之一就是AGC系统，一个完整的AGC控制策略通常包括确定总调节功率的控制策略(即AGC控制器)和总调节功率的指令分配策略两部分。其中，从当前研究来看，采取的主要是基于区域控制偏差(ACE)的控制方式，但是此方法由于开环控制结果存在超调，将导致系统稳态频率偏差和稳态误差逐渐累积，可能在负荷突变很大或者频繁变动时造成频率恢复特性很差。
[0004]目前，大多情况下并没有建立考虑频率安全的机组组合模型实现电力电量平衡，因此在吸收的功率与长期能量备用风电机组提供的功率不相等时会出现频率二次跌落。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出一种的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案具体步骤如下：
[0007]一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，包括通过建立考虑频率安全的机组组合模型实现电力电量平衡，其中，机组组合模型包括目标函数的建立以及系统运行约束；
[0008]其中，目标函数最小化开机成本、发电成本和切负荷惩罚成本之和；
[0009]系统运行约束包括：电力平衡约束，常规机组功率范围约束，常规机组启停约束，常规机组爬坡约束，电力平衡约束，线路潮流约束，系统备用约束，可再生能源弃能约束以及系统频率支撑参数约束。
[0010]进一步地，所述的目标函数的表达式为：
[0011][0012]其中，和分别为发电机g在t时刻的开机指示0
‑
1变量和发电功率；u等于1时表示机组启动，和分别为对应的机组启动成本和单位发电成本；表示节点n的切负荷量，θ
L
是切负荷对应的单位惩罚成本。
[0013]进一步地，所述电力平衡约束：
[0014][0015]其中和分别是可再生能源场站w在时刻t的预测功率和弃风弃光功率。
[0016]进一步地，所述常规机组功率范围约束：
[0017][0018]其中x是表示常规机组启停状态的0
‑
1变量，其等于1表示机组处于运行状态，和分别是机组最大、最小出力。
[0019]进一步地，所述常规机组启停约束：
[0020][0021][0022][0023]其中，v是表示机组停机的0
‑
1变量，其为1表示此时刻机组由运行转为停机，和分别表示系统的最小启动持续时间和最小停机持续时间。
[0024]进一步地，所述常规机组爬坡约束：
[0025][0026][0027]其中，和分别表示机组的上爬坡速率极限和下爬坡速率极限。
[0028]进一步地，所述电力平衡约束：
[0029][0030][0031]其中，P
t
表示t时刻各节点注入功率组成的向量，类似地，P
tG
、P
tW,F
、P
tW,C
、D
t
、D
tCur
分别是t时刻各对应功率组成的向量，M
G
是系统的节点
‑
发电机关联向量，其行数为系统节点数，列数为系统常规机组数，类似地，M
W
是系统的节点
‑
可再生能源场站关联向量，1
T
是一个所有元素全为1的行向量，其维度等于系统的节点数。
[0032]进一步地，所述线路潮流约束：
[0033][0034]其中，F
L,max
是系统中所有线路的容量组成的向量，P
t
表示t时刻各节点注入功率组
成的向量，G是潮流转移分布因子矩阵，其行数为系统中线路的数量，列数为系统中节点的数量。
[0035]进一步地，所述系统备用约束：
[0036][0037]其中，是可再生能源场站w在时刻t的预测功率，r
L
和r
W
分别为系统的负荷备用率和可再生能源备用率，该式表示系统的发电容量应大于考虑负荷备用和可再生能源备用需求的总功率。
[0038]进一步地，所述可再生能源弃能约束：
[0039][0040][0041]其中，是可再生能源场站w在时刻t的预测功率，是可再生能源场站w在时刻t的弃风弃光功率，Ω
W,T
和Ω
W,P
分别表示提供临时能量支撑的风电场的集合以及提供长期能量备用的风电场的集合，并假设风电场降载10％以提供长期能量备用。
[0042]进一步地，所述系统频率支撑参数约束：
[0043][0044][0045][0046][0047][0048]其中，a、b、d分别为频率事件中风电临时功率支撑的最大功率、常规同步机组最大响应功率、风电长期功率支撑的最大功率，表示风电运行功率与其能提供的最大临时功率支撑之间的系数，表示同步机组的容量与其最大频率响应功率之间的系数，表示风电弃能功率与其能提供的最大长期功率支撑之间的系数，式(15)约束了提供临时能量支撑的风电机组的最大响应功率，式(16)和(17)约束了同步机组提供的最大频率响应功率，式(18)约束了提供长期能量备用的风电机组的最大响应功率；考虑临时能量支撑的机组提供的支撑能量与吸收的能量相等，并考虑其吸收的功率与长期能量备用风电机组提供的功率相等以避免频率二次跌落，推导得到式(19)。
[0049]且综上所述，由于采用了上述技术方案，专利技术的有益技术效果是：
[0050]一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，在约束了提供临时能量支撑的风电机组的最大响应功率的同时约束了同步机组提供的最大频率响应功率，从而提供了长期能量备用的风电机组的最大响应功率。与此同时，考虑临时能量支撑的机组提供的支撑能量与吸收的能量相等，并考虑其吸收的功率与长期能量备用风电机组提供的功率相等避免了频率二次跌落。
附图说明
[0051]图1为本专利技术的风电机组与同步机协同支撑频率的响应策略图。
具体实施方式
[0052]为了使专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对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用以解释专利技术，并不用于限定专利技术。
[0053]一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，包括通过建立考虑频率安全的机组组合模型实现电力电量平衡，其中，机组组合模型包括目标函数的建立以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，其特征在于，包括通过建立考虑频率安全的机组组合模型实现电力电量平衡，其中，机组组合模型包括目标函数的建立以及系统运行约束；其中，目标函数最小化开机成本、发电成本和切负荷惩罚成本之和；系统运行约束包括：电力平衡约束，常规机组功率范围约束，常规机组启停约束，常规机组爬坡约束，线路潮流约束，系统备用约束，可再生能源弃能约束以及系统频率支撑参数约束。所述的目标函数的表达式为：其中，和分别为发电机g在t时刻的开机指示0
‑
1变量和发电功率；u等于1时表示机组启动，和分别为对应的机组启动成本和单位发电成本；表示节点n的切负荷量，θ
L
是切负荷对应的单位惩罚成本。2.根据权利要求1所述的一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，其特征在于，所述电力平衡约束：其中和分别是可再生能源场站w在时刻t的预测功率和弃风弃光功率；分别是可再生能源场站w在时刻t的预测功率和弃风弃光功率；其中，P
t
表示t时刻各节点注入功率组成的向量，类似地，P
tG
、P
tW,F
、P
tW,C
、D
t
、分别是t时刻各对应功率组成的向量，M
G
是系统的节点
‑
发电机关联向量，其行数为系统节点数，列数为系统常规机组数，类似地，M
W
是系统的节点
‑
可再生能源场站关联向量，1
T
是一个所有元素全为1的行向量，其维度等于系统的节点数。3.根据权利要求1所述的一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，其特征在于，所述常规机组功率范围约束：其中x是表示常规机组启停状态的0
‑
1变量，其等于1表示机组处于运行状态，和分别是机组最大、最小出力。4.根据权利要求1所述的一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，其特征在于，所述常规机组启停约束：
其中，v是表示机组停机的0
‑
1变量，其为1表示此时刻机组由运行转为停机，和分别表示系统的最小启动持续时间和最小停机持续时间。5.根据权利要求1所述的一种含频率约束及可再生能源调频的电力电量平衡模型，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，王定美，赵龙，吕清泉，张金平，马志程，高鹏飞，沈渭程，韩旭杉，马彦宏，邵冲，张珍珍，张健美，赵连斌，陈明，马卫卫，保承家，李津，吴国栋，刘丽娟，张睿骁，张彦琪，甄文喜，赵炜，沈琛云，陈柏旭，刘海伟，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：