计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法技术

本发明专利技术公开了惯量响应领域的计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，包括如下步骤：建立新能源机组出力不确定性模型；建立惯量响应负荷模型；根据建立的新能源出力不确定性模型与惯量响应负荷模型，建立计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷参与的机组组合模型。本发明专利技术方法深入挖掘负荷侧惯量响应负荷在电网故障后支撑电网频率变化率的可能性，并在日前机组组合方案中计及系统最小惯量约束，分别建立新能源机组出力不确定性模型与惯量响应负荷模型，然后在机组组合优化中纳入惯量响应负荷资源，并考虑新能源机组出力不确定情况下该新型惯量响应资源参与系统运行的优势，为电力系统运行安全性与经济性的提高提供了新思路。高提供了新思路。高提供了新思路。

【技术实现步骤摘要】
计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法


[0001]本专利技术属于惯量响应领域，具体涉及计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法。

技术介绍

[0002]惯性是物体的固有属性，表现为对运动状态改变的抵抗作用，电力系统惯性表现为对外来扰动引发频率变化的抵抗作用，是系统频率稳定的重要保障。然而随着大规模新能源、储能等电力电子设备接入电网，大容量跨区直流输电技术投入使用，使得高比例电力电子电力系统惯性在形式以及响应特点上已经有别于传统同步电网，传统同步发电机逐渐被替代，而通过换流器与电网相连的新能源使其功率与频率解耦，导致电力系统惯量水平逐渐降低。为了应对由新能源渗透率增加导致的系统安全运行水平降低，新的惯量响应资源——惯量响应负荷亟需被挖掘。同时，由于惯量响应中大量控制行为的参与，惯量响应不再是系统在元件物理规律主导下的自然响应，而成为系统辅助服务的重要组成部分。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1、建立新能源机组出力不确定性模型；
[0007]步骤2、建立惯量响应负荷模型；
[0008]步骤3、根据步骤1建立的新能源出力不确定性模型与步骤2建立的惯量响应负荷模型，建立计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷参与的机组组合模型。
[0009]优选地，所述步骤1中新能源机组出力不确定性模型如下：
[0010][0011]式中，为t时刻新能源机组实际出力与计划出力误差量；为t时刻新能源机组出力不确定性系数；为第m台火新能源机组的总容量；为第n台火电机组的总容量；为第n台火电机组在t时刻的发电出力；为第n台火电机组在t时刻的开机状态，和分别表示火电机组在t时刻处于开机/关机状态；为第m台新能源机组在t
‑
1时刻的开机状态，和分别表示新能源机组
在t
‑
1时刻处于开机/关机状态；M为新能源机组总台数；N为火电机组总台数。
[0012]优选地，所述步骤2中惯量响应负荷模型如下：
[0013]ΔP(s)＝ksΔω(s)
[0014]式中，ΔP(s)为拉普拉斯域惯量响应负荷响应量；k为惯量响应负荷线性响应策略的对应斜率；Δω(s)为拉普拉斯域的频率偏差。
[0015]优选地，所述步骤3中机组组合模型如下：
[0016]min Cost＝C
E
+C
NEW
+C
SG
+C
SNEW
+C
IG
+C
IL
‑
B
FR
[0017]式中：C
E
与C
NEW
分别为火电机组与新能源机组发电成本；C
SG
与C
SNEW
分别为火电机组与新能源机组启动成本；C
IG
、C
IL
分别为火电机组转动惯量、惯量响应负荷补偿成本；B
FR
为惯量响应效果的补偿收益。
[0018]优选地，所述机组组合模型包括负荷平衡约束、最小惯量约束、出力上下限约束、机组开机最小出力约束和爬坡约束。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1、本专利技术方法深入挖掘负荷侧惯量响应负荷在电网故障后支撑电网频率变化率的可能性，并在日前机组组合方案中计及系统最小惯量约束，分别建立新能源机组出力不确定性模型与惯量响应负荷模型，然后在机组组合优化中纳入惯量响应负荷资源，并考虑新能源机组出力不确定情况下该新型惯量响应资源参与系统运行的优势，为电力系统运行安全性与经济性的提高提供了新思路。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术实施例中方法流程结图；
[0023]图2是本专利技术实施例中电力系统的电负荷日前预测数据以及1d(24h)内各时段的电价图；
[0024]图3是本专利技术实施例中四种不同的新能源机组出力不确定性场景。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1所示，本实施例提供计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，包括如下步骤：
[0027]步骤1、建立新能源机组出力不确定性模型：
[0028]新能源出力受自然影响具有人为不可控的出力不确定性。本专利技术建立下述新能源机组出力不确定性模型，考虑新能源机组实际出力与预测出力之间的误差；同时，新能源机组出力的不确定性会对日前发电计划的机组组合安排产生影响，新能源出力不确定性模型
要求所有已经开机的火电机组除了既定的发电计划之外，所预留的发电容量不小于开机的新能源机组可能的出力不确定容量，故新能源机组出力不确定性模型表达如下：
[0029][0030]式中，为t时刻新能源机组实际出力与计划出力误差量；为t时刻新能源机组出力不确定性系数；为第m台火新能源机组的总容量；为第n台火电机组的总容量；为第n台火电机组在t时刻的发电出力；为第n台火电机组在t时刻的开机状态，和分别表示火电机组在t时刻处于开机/关机状态；为第m台新能源机组在t
‑
1时刻的开机状态，和分别表示新能源机组在t
‑
1时刻处于开机/关机状态；M为新能源机组总台数；N为火电机组总台数。
[0031]步骤2、建立惯量响应负荷模型：
[0032]惯量响应负荷通过一定的控制策略，快速响应电网故障、灵活调节负荷水平。惯量响应负荷模型对电网故障后频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)进行响应，随着故障后电网RoCoF绝对值由大至小变化，惯量响应负荷响应量也与|df/dt|成正相关变化。在惯量响应阶段即将结束时，电网RoCoF绝对值逐渐趋向于0，惯量响应负荷响应量逐渐减小，最终也恢复至0。考虑响应量与电网RoCoF绝对值成线性关系，建立惯量响应负荷模型如下：
[0033]ΔP(s)＝ksΔω(s)
[0034]式中，ΔP(s)为拉普拉斯域惯量响应负荷响应量；k为惯量响应负荷线性响应策略的对应斜率；Δω(s)为拉普拉斯域的频率偏差。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立新能源机组出力不确定性模型；步骤2、建立惯量响应负荷模型；步骤3、根据步骤1建立的新能源出力不确定性模型与步骤2建立的惯量响应负荷模型，建立计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷参与的机组组合模型。2.根据权利要求1所述的计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，其特征在于，所述步骤1中新能源机组出力不确定性模型如下：式中，为t时刻新能源机组实际出力与计划出力误差量；为t时刻新能源机组出力不确定性系数；为第m台火新能源机组的总容量；为第n台火电机组的总容量；为第n台火电机组在t时刻的发电出力；为第n台火电机组在t时刻的开机状态，和分别表示火电机组在t时刻处于开机/关机状态；为第m台新能源机组在t
‑
1时刻的开机状态，和分别表示新能源机组在t
‑
1时刻处于开机/关机状态；M为新能源机组总台数；N为火电机组总台数。3.根据权利要求1所述的计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，其特征在于，所述步骤2中惯量响应负荷模型如下：ΔP(s)＝ksΔω(s)式中，ΔP(s)为拉普拉斯域惯量响应负荷响应量；k为惯量响应负荷线性响应策略的对应斜率；Δω(s)为拉普拉斯域的频率偏差。4.根据权利要求1所述的计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，其特征在于，所述步骤3中机组组合模型如下：min Cost＝C
E
+C
NEW
+C
SG
+C
SNEW
+C
IG
+C
IL
‑
B
FR
式中：C
E
与C
NEW
分别为火电机组与新能源机组发电成本；C
SG
与C
SNEW
分别为火电机组与新能源机组启动成本；C
IG
、C
IL
分别为火电机组转动惯量、惯量响应负荷补偿成本；B
FR
为惯量响应效果的补偿收益。5.根据权利要求4所述的计及新能源出力不确定性的惯量响应负荷机组组合方法，其特征在于，所述火电机组与新能源机组发电成本计算方式如下：
式中，为第n台火电机组在t时刻的发电出力；为第n台火电机组在t时刻的开机状态，和分别表示火电机组在t时刻处于开机/关机状态；为t时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，缪蔡然，夏宇翔，宋嘉雯，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：