一种基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法包括：根据多直流送出电网频率特性建立频率稳定约束；基于频率稳定和安全运行约束建立多直流送出电网的优化调度模型；求解优化调度模型，计算最大送电能力。本文提出的一种计及频率约束的多直流送出电网的最大送电能力估计方法，通过频率稳定约束的多直流送出电网优化调度模型，理论推导刻画了多直流送出电网的频率稳定约束，通过优化调度模型线性化为混合整数规划问题，并基于求解结果给出最大送电能力计算方法，为电网运行规划提供参考，保证系统的安全稳定运行，避免新能源占比过高和直流外送功率过大带来的送端电网频率稳定性问题。电网频率稳定性问题。电网频率稳定性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法。

技术介绍

[0002]大型新能源基地通常远离负荷中心，大型新能源基地存在大规模、远距离输送至负荷中心的客观需求，可靠、低损耗的直流输电技术是承担远距离、大容量输电的主要手段。随着特高压直流系统数量和容量的增大，送端电网逐渐演变成新能源高渗透率的多直流送出电网，考虑到多直流送出场景下系统的频率稳定约束，确定送端电网可承受的最大直流外送规模是保障多直流送出电网安全稳定运行的重要前提，随着新能源渗透率的增加，电网呈现低惯量电力系统特征，面对大负荷和大功率直流时存在难以满足频率稳定性的要求的问题。为此，频率约束下的最大送电规模成为近年来的焦点问题。虽然已经有大量关于最大送电能力计算方法的研究成果，但现有方法并未考虑到直流接入对电网频率稳定性的影响，现有优化调度模型对多直流送出电网也不能完全适用。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术解决的技术问题是：随着新能源渗透率的增加，电网呈现低惯量电力系统特征，面对大负荷和大功率直流时存在难以满足频率稳定性的要求的问题
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法，包括：
[0007]根据多直流送出电网频率特性建立频率稳定约束；
[0008]基于频率稳定和安全运行约束建立多直流送出电网的优化调度模型；
[0009]求解优化调度模型，计算最大送电能力。
[0010]作为本专利技术所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法的一种优选方案，其中：：所述频率的稳定性用三个指标来衡量，包括：RoCoF，最大频率偏差，和静态频率偏差；
[0011]RoCoF的大小与系统惯性及缺失功率有关，表示为：
[0012][0013]式中，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率，H
sys
为系统等值转子惯性时间常数；在一定的情况下，系统惯量越大，频率变化速度越慢，系统发生频率失稳
的风险更小；
[0014]当最大直流系统发生N
‑
1故障，假设丢失功率为则静态频率偏差为：
[0015][0016]式中，D
sys
为系统等值阻尼系数，K
sys
为系统等值调差系数的倒数，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率。
[0017]作为本专利技术所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法的一种优选方案，其中：所述多直流送出电网的频率稳定约束的建立公式表示为：
[0018][0019]其中：为第i个机组的额定容量，H
i
为第i个机组的转子惯性时间常数，N
g
为同步发电机的数量，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率，v
Rc
为临界RoCoF值，y
i
为第i个机组的开机状态，Δf
sc
为临界静态频率偏差，D
i
表示第i个机组的阻尼系数，K
i
表示第i个机组调差系数的倒数；
[0020]所述频率稳定约束进一步表示为：
[0021][0022][0023]式中，为第i个机组的额定容量，H
i
为第i个机组的转子惯性时间常数，N
b
为系统中所有母线的数量，N
d
为换流母线的数量，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率，v
Rc
为临界RoCoF值，y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，Δf
sc
为临界静态频率偏差，D
i
表示第i个机组的阻尼系数，K
i
表示第i个机组调差系数的倒数，T为规划时间尺度。
[0024]作为本专利技术所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法的一种优选方案，其中：所述安全运行约束包括：功率平衡约束、同步发电机出力约束、同步发电机爬坡率约束、最小开/关时间限制、同步发电机的启动和关机约束；
[0025]所述功率平衡约束表示为：
[0026][0027]式中，N
g
为同步发电机的数量，N
l
为负荷的数量，N
d
为直流数量，P
gi,t,k
为同步发电
机i在时刻t与场景k下的输出功率，P
li,t
为负荷i在时刻t的大小，为直流i在时刻t的大小，T为规划时间尺度，共有N
s
+1个场景；
[0028]所述同步发电机出力约束表示为：
[0029][0030]式中，为同步发电机i出力下限，为同步发电机i出力上限，y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，P
gi,t,k
为同步发电机i在时刻t与场景k下的输出功率。
[0031]所述同步发电机爬坡率约束表示为：
[0032][0033]式中，分别为同步发电机i最大上坡率和最小下坡率，T为规划时间尺度，P
gi,t,k
为同步发电机i在时刻t与场景k下的输出功率，共有N
s
+1个场景；
[0034]所述最小开/关时间限制表示为：
[0035][0036]式中，y
i,t
‑1为机组i在t
‑
1时刻的状态标志，开机为1，关机为0；y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，开机为1，关机为0；T
up
是同步发电机的最小开机时间；T
down
是同步发电机的最小关停时间；T为规划时间尺度，N
g
为常规机组的数量；
[0037]所述同步发电机的启动和关机约束表示为：
[0038][0039]式中，y
i,t
‑1为机组i在t
‑
1时刻的状态标志，开机为1，关机为0；y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，开机为1，关机为0；o
i,t
为机组i在t时刻的启动动作，启动为1，不启动为0；u
i,t
为机组i在t时刻的关停动作，关停为1，不关停为0；T为规划时间尺度，N
g
为常规机组的数量。
[0040]作为本专利技术所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法的一种优选方案，其中：所述N...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法，其特征在于，包括：根据多直流送出电网频率特性建立频率稳定约束；基于频率稳定和安全运行约束建立多直流送出电网的优化调度模型；求解优化调度模型，计算最大送电能力。2.如权利要求1所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法，其特征在于：所述频率的稳定性用三个指标来衡量，包括：RoCoF，最大频率偏差，和静态频率偏差；RoCoF的大小与系统惯性及缺失功率有关，表示为：式中，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率，H
sys
为系统等值转子惯性时间常数；在一定的情况下，系统惯量越大，频率变化速度越慢，系统发生频率失稳的风险更小；当最大直流系统发生N
‑
1故障，假设丢失功率为则静态频率偏差为：式中，D
sys
为系统等值阻尼系数，K
sys
为系统等值调差系数的倒数，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率。3.如权利要求1所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法，其特征在于：所述多直流送出电网的频率稳定约束的建立公式表示为：其中：为第i个机组的额定容量，H
i
为第i个机组的转子惯性时间常数，N
g
为同步发电机的数量，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率，v
Rc
为临界RoCoF值，y
i
为第i个机组的开机状态，Δf
sc
为临界静态频率偏差，D
i
表示第i个机组的阻尼系数，K
i
表示第i个机组调差系数的倒数；所述频率稳定约束进一步表示为：所述频率稳定约束进一步表示为：
式中，为第i个机组的额定容量，H
i
为第i个机组的转子惯性时间常数，N
b
为系统中所有母线的数量，N
d
为换流母线的数量，代表各种N
‑
1故障下可能丢失的最大直流功率，v
Rc
为临界RoCoF值，y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，Δf
sc
为临界静态频率偏差，D
i
表示第i个机组的阻尼系数，K
i
表示第i个机组调差系数的倒数，T为规划时间尺度。4.如权利要求1所述的基于计及频率约束的电网最大送电能力计算方法，其特征在于：所述安全运行约束包括：功率平衡约束、同步发电机出力约束、同步发电机爬坡率约束、最小开/关时间限制、同步发电机的启动和关机约束；所述功率平衡约束表示为：式中，N
g
为同步发电机的数量，N
l
为负荷的数量，N
d
为直流数量，P
gi,t,k
为同步发电机i在时刻t与场景k下的输出功率，P
li,t
为负荷i在时刻t的大小，为直流i在时刻t的大小，T为规划时间尺度，共有N
s
+1个场景；所述同步发电机出力约束表示为：式中，为同步发电机i出力下限，为同步发电机i出力上限，y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，P
gi,t,k
为同步发电机i在时刻t与场景k下的输出功率；所述同步发电机爬坡率约束表示为：式中，分别为同步发电机i最大上坡率和最小下坡率，T为规划时间尺度，P
gi,t,k
为同步发电机i在时刻t与场景k下的输出功率，共有N
s
+1个场景；所述最小开/关时间限制表示为：式中，y
i,t
‑1为机组i在t
‑
1时刻的状态标志，开机为1，关机为0；y
i,t
为机组i在t时刻的状态标志，开机为1，关机为0；T
up
是同步发电机的最小开机时间；T
down
是同步发电机的最小关停时间；T为规划时间尺度，N
g
为常规机组的数量；所述同步发电机的启动和关机约束表示为：式中，y
i,t
‑1为机组i在t
‑
1时刻的状态标志，开机为1，关机为0；y
i,t
为机组i在t时刻的状
态标志，开机为1，关机为0；o
i,t
为机组i在t时刻的启动动作，启动为1，不启动为0；u
i,t
为机组i在t时刻的关停动作，关停为1，不关停为0；T为规划时间尺度，N
g
为常规机组的数量。5.如权利要求2所述的基于计及频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义宣，李玲芳，孙鹏，黄莹，游广增，吴琛，王国腾，申雪，刘民伟，黄润，余强，周术明，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：