一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，包括：选取各项电源性能指标；计算各项电源性能指标的参数值；运用改进的

【技术实现步骤摘要】
一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法


[0001]本专利技术属于大电网安全稳定控制领域，具体涉及一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法
。

技术介绍

[0002]随着新能源渗透率的不断攀升，电网惯性响应能力下降，大功率有功冲击将导致频率急剧变化，甚至可能引发连锁性事故，导致系统崩溃，电网的安全稳定运行面临着新的困难与挑战
。
[0003]在目前的紧急频率控制措施中，存在着以下几点问题：
[0004]第一，切除手段的颗粒性
。
如今占主导性地位的控制手段仍为切机切负荷，或在此基础上根据各个发电机组或者负荷的切除成本
、
控制性能的差异，以经济性为目标进行紧急控制策略的优化
。
然而，单纯的切除措施具有颗粒性，存在着欠切或过切的风险，无可避免地会带来经济损失甚至社会影响
。
[0005]第二，控制手段的单一性
。
随着新型电力系统的建成，出于经济性与系统稳定性的考虑，在进行切机时一般优先切除新能源机组
。
实际上，在满足一定的气候条件下，由逆变器控制的新能源机组具有出色的快速调控能力，通过“以调代切”的方法可以大大降低紧急控制的成本及社会影响
。
实践证明，光伏电站与储能电站的快速调控技术可满足百毫秒内的快速功率响应，风机在一定的控制方式下也可通过快速功率调控实现频率支撑
。
[0006]第三，机组选择的简单性
。
在实际的工程运用中，对于具备调控能力的新能源机组的功率控制指令一般仅按照当前最大可调节容量进行等比例分配或按照事先确定好的场站优先级进行满额分配，考虑因素较为单一，而可控资源的响应速度
、
地理位置等因素在紧急控制问题中同样重要，需要进行综合的控制性能量化评估
。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，通过改进
AHP
‑
MARCOS
方法从多个电源性能指标对控制资源的控制性能进行综合量化，考虑了控制策略的多样性，解决了系统级紧急频率控制的机组处理优先级问题，充分挖掘新能源机组的紧急控制潜力，可显著提高电网的可靠性与经济性
。
[0008]技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，包括如下步骤：
[0009]S1
：选取参与紧急频率控制性能评估的各项电源性能指标；
[0010]S2
：计算各个待评估控制手段对应步骤
S1
中选取的各项电源性能指标的参数值；
[0011]S3
：运用改进的
AHP
方法建立判断矩阵，计算各项电源性能指标的权重；
[0012]S4
：通过
MARCOS
方法，根据各控制手段的电源性能指标的参数值及其权重计算控制性能综合量化指标；
[0013]S5
：按照综合量化指标依次组合控制手段，直至匹配到大电网下发的需要切除或
调控的功率总量，列出初步紧急控制策略表；当某一控制资源的直接切除手段与连续调控手段同时出现在策略表中时，选择直接切除；
[0014]S6
：根据风光储的动态响应特性建立系统响应模型；
[0015]S7
：通过系统响应模型对初步紧急控制策略表进行优化，直至频率满足安全要求，输出最终控制策略表
。
[0016]进一步地，所述步骤
S1
中各项电源性能指标包括距离系数
、
控制资源的控制代价系数
、
控制资源的功率响应时间和功率恢复系数
。
[0017]进一步地，所述步骤
S1
中，
[0018]距离系数的表达如下：
[0019][0020]其中，
z
pj
为距离薄弱点的电气距离，
z
qj
为距离故障点的电气距离；
η
j
为频率稳定裕度，通过下式计算，
[0021]η
j
＝
[f
e.j
‑
(f
cr
‑
kT
cr
)]×
100
％
[0022]式中，
f
cr
表示频率偏移稳定门槛值；
f
e.j
表示频率跌落过程中母线节点
j
的频率极值；
T
cr
为频率偏移持续时间限制；
k
为频率偏移持续时间转换为频率的折算因子；
[0023]控制代价系数的表达如下：
[0024][0025]式中，
C
in
为设备投资成本，
P
a
为可调节容量，
C
s
为机组启停成本；
[0026]功率响应时间的表达如下：
[0027]定义控制资源通过快速调控达到目标功率的响应时间或通过直接切机完成指令的断路器响应时间为
[0028]功率恢复系数的表达如下：
[0029][0030]式中，
n
为一段时间内的采样数量，
p
i
为第
i
个采样间隔的功率，
p
i
为新能源场站进行调控后达到的目标值
。
[0031]进一步地，所述步骤
S3
中运用改进的
AHP
方法建立判断矩阵，判断矩阵的表达式为：
[0032][0033]其中，
t
i
为两指标之间的标度值
。
[0034]使用传统
AHP
法进行权重计算时，一旦判断矩阵无法满足一致性检验则会导致庞大的计量
。
本专利技术采用改进
AHP
法，判断矩阵
R
不需要进行一致性检验，且计算量显著减小，方法简洁，便于实际操作
。
[0035]进一步地，所述步骤
S3
中各项电源性能指标的权重的计算公式为：
[0036][0037]其中，
α
i
为第
i
项指标的权重值；表示矩阵
R
中第
i
行所有元素的乘积
。
[0038]进一步地，所述步骤
S4
中控制性能综合量化指标的计算过程为：
[0039]A1
：收集专家意见，对各设备在评价指标下进行评分，构造评价矩阵
X
；
[0040]A2
：根据评价矩阵
X
利用
MARCOS
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：选取参与紧急频率控制性能评估的各项电源性能指标；
S2
：计算各个待评估控制手段对应步骤
S1
中选取的各项电源性能指标的参数值；
S3
：运用改进的
AHP
方法建立判断矩阵，计算各项电源性能指标的权重；
S4
：通过
MARCOS
方法，根据各控制手段的电源性能指标的参数值及其权重计算控制性能综合量化指标；
S5
：按照综合量化指标依次组合控制手段，直至匹配到大电网下发的需要切除或调控的功率总量，列出初步紧急控制策略表；
S6
：根据风光储的动态响应特性建立系统响应模型；
S7
：通过系统响应模型对初步紧急控制策略表进行优化，直至频率满足安全要求，输出最终控制策略表
。2.
根据权利要求1所述的一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，所述步骤
S1
中各项电源性能指标包括距离系数
、
控制资源的控制代价系数
、
控制资源的功率响应时间和功率恢复系数
。3.
根据权利要求2所述的一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，距离系数的表达如下：其中，
z
pj
为距离薄弱点的电气距离，
z
qj
为距离故障点的电气距离；
η
j
为频率稳定裕度，通过下式计算，
η
j
＝
[f
e.j
‑
(f
cr
‑
kT
cr
)]
×
100
％式中，
f
cr
表示频率偏移稳定门槛值；
f
e.j
表示频率跌落过程中母线节点
j
的频率极值；
T
cr
为频率偏移持续时间限制；
k
为频率偏移持续时间转换为频率的折算因子；控制代价系数的表达如下：式中，
C
in
为设备投资成本，
P
a
为可调节容量，
C
s
为机组启停成本；功率响应时间的表达如下：定义控制资源通过快速调控达到目标功率的响应时间或通过直接切机完成指令的断路器响应时间为功率恢复系数的表达如下：
式中，
n
为一段时间内的采样数量，
p
i
为第
i
个采样间隔的功率，
p
i
为新能源场站进行调控后达到的目标值
。4.
根据权利要求1所述的一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，所述步骤
S3
中运用改进的
AHP
方法建立判断矩阵，判断矩阵的表达式为：其中，
t
i
为两指标之间的标度值
。5.
根据权利要求4所述的一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，所述步骤
S3
中各项电源性能指标的权重的计算公式为：其中，
α
i
为第
i
项指标的权重值；表示矩阵
R
中第
i
行所有元素的乘积
。6.
根据权利要求5所述的一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，所述步骤
S4
中控制性能综合量化指标的计算过程为：
A1
：收集专家意见，对各设备在评价指标下进行评分，构造评价矩阵
X
；
A2
：根据评价矩阵
X
利用
MARCOS
方法，计算各设备效用函数
K
；
A3
：根据效用函数值大小进行排序，输出排序结果
。7.
根据权利要求1所述的一种基于电源性能指标的多元频率控制策略构建方法，其特征在于，所述步骤
S6
中系统响应模型包括发电机组一次调频模型
、
系统等效惯性模型和风光储响应模型，具体如下：发电机组一次调频模型式中，
M
I
，
M
J
分别为汽轮机组和水轮机组数量；为第
i
台汽轮机组和第
j
台水轮机组额定容量；
X
i
，
X
j
表示机组是否打开；
Y
i
，
Y
j
表示机组是...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕冉，郭明星，兰莉，王素，虞婧，邹婕，王敏，王冰，傅质馨，高航，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：