【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统频率控制，尤其涉及一种市场环境下分布式电力系统频率控制方法。
技术介绍
1、随着大量分布式新能源发电接入电网，传统的集中式电力系统控制方法难以应对新能源发电的剧烈变化。为了应对新能源给电网造成的影响，可利用电力市场机制，利用电价对电力系统中的参与者的发电量进行调控，实现电力的供需平衡，维持电力系统的安全经济运行。电力系统的频率是反映系统运行状态的重要指标，传统分级电力系统频率控制方法难以在发电波动剧烈的环境下在维持系统频率的同时满足电力生产的经济性要求；同时，由于分布式新能源往往由多家厂商运营，电力市场的引入使得对分布式新能源发电难以统一调度，给电网运行的安全性和经济性带来了进一步挑战。因此，研究在电力市场环境下的电力系统频率控制方法不仅可以有效应对新能源发电的波动，又能够实现发电厂商的市场化运营，增强市场各方与电网互动的积极性，帮助电网实现安全经济运行。
2、传统的电力系统频率控制采用分级控制架构，在三个不同时间尺度上对电力系统的频率进行调控。一次调频可以快速应对短时出现的电力系统负荷波动，降低负荷变化对频率造成的影响；二次调频也被称为自动发电控制，可以应对时间较长、变化较大的电力负荷，做到频率的无差调节；三次调频通过获取负荷水平和发电节点的发电能力，求解最优潮流分配各节点的发电功率，实现电网经济运行。然而分级控制难以在新能源发电变化剧烈的情况下快速响应，无法实现电网的经济运行。
3、近些年来，研究者提出了打破分级调控的跨时间尺度控制方法，以经济性指标为指导，利用分布式算法在线对各
4、因此，本领域的技术人员致力于开发一种在电力市场环境下实现电力系统频率分布式控制的方法，既能克服分级调频控制方法在波动剧烈的新能源发电条件下损失经济性的问题，又能充分尊重电力系统各主体的利益诉求。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：现有的电力系统频率控制方法关注于电力系统中各主体的整体利益，而未考虑每个主体的利益诉求，未能利用电力市场对各发电主体进行调控；传统的电力系统频率控制方法采用分级调控模式，这种调节方法需要集中式求解最优潮流问题，无法适应波动剧烈的新能源发电。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种市场环境下分布式电力系统频率控制方法，包括以下步骤：
3、步骤1、建立电力市场的交易模型；
4、步骤2、利用广义纳什博弈理论对电力市场的交易模型进行分析，给出在电力市场条件下各发电主体的博弈模型；
5、步骤3、利用鞍点动力学方法设计分布式控制算法，实现对电力系统的频率控制，实时根据电力系统的运行情况调整各节点发电量，使最终各节点的发电量达到了博弈的均衡点。
6、进一步地，所述步骤1还包括建立电力系统的动力学模型。
7、进一步地，所述建立电力系统的动力学模型包括以下步骤：
8、步骤1.2、建立电力系统动力学方程；
9、步骤1.2、对所述电力系统动力学方程进行矩阵化。
10、进一步地，所述步骤1.1中所述电力系统动力学方程由如下的微分方程进行描述：
11、
12、
13、
14、式中，θi表示第i个节点的电压角度偏移量，ωi表示第i个节点的角频率偏移量，mi为第i个节点的转动惯量，di表示阻尼系数，bij表示线路(i,j)的导纳，和分别表示发电节点集合和负荷节点集合，ng,nl分别为发电节点和负荷节点的数量，ni表示与节点i相连的节点集合，pim表示节点i的不可控注入功率，pic表示可控负载；
15、所述步骤1.2中对所述电力系统动力学方程进行矩阵化，得到如下的结果
16、
17、
18、0＝plm-plc-dlωl-γlrbrtθ (11)
19、
20、式中，θ,ω,ωg,ωl,为对应变量θi,ωi,pim,pic组成的列向量；mg,dg,dl,b,k为对应变量mi,di,bij,ki组成的对角矩阵；γg,γl分别为发电节点和负荷节点对应的系数矩阵，其取值分别为i和0分别为单位矩阵和零矩阵；r为电力系统的关联矩阵，其取值如下
21、
22、进一步地，所述建立电力市场的交易模型包括：
23、按照需求越高电力价格越高的原则设计电价机制如下：
24、
25、式中，b和a是电力市场的常数；
26、利用上述电价，每个节点具有如下的优化目标
27、
28、式中，为由于偏离用电计划产生的电力成本。
29、进一步地，所述步骤2中所述各发电主体的博弈模型包括：
30、建立如下含有约束的广义纳什博弈问题模型：
31、
32、s.t. 0＝ω (17)
33、
34、
35、
36、式中，式(17)表示要求恢复电力系统的额定频率，式(18)表示要求稳态时角速度的变化量为0；式(19)表示各线路上的功率受到上下限约束，其中，p,分别为线路的功率上下限，brtθ为计算得到的各线路上的实际功率；式(20)表示可控负荷量约束，pic,分别为节点i的可控容量上下限，xi为各个节点的状态变量，对于发电节点，其状态变量为xi＝(ωi,θi)，对于负载节点，其状态变量为xi＝θi，x-i表示除了i之外的所有其他节点的状态变量，表示除了i之外的所有其他节点的控制变量，式(17)-(19)为公共约束，式(20)为局部约束。
37、进一步地，所述步骤2中所述各发电主体的博弈模型还包括：
38、建立变分均衡问题模型：
39、对于任意节点
40、
41、即，((p1c)*,(p2c)*,...(pnc)*,x*1,x*2,...,x*n)是式(16)-(20)的广义纳什均衡解；
42、对于各节点博弈的目标函数fi(xi,pic)，其梯度为
43、
44、将各个节点的梯度聚合成整体的梯度变量如下：
45、
46、式中，α为αi组成的对角矩阵，即α＝diag(α1,α2,...,αn)，1为元素全为1的列向量；
47、变分均衡为如下变分问题的解
48、
49、式中，pc为满足约束的任意取值，(pc)*为变分问题的解，<·,·>为内积。
50、进一步地，所述步骤3包括：
51、将式(9)-(12)写成只含有变量(θ,ωg,pc)的形式：
【技术保护点】
1.一种市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤1还包括建立电力系统的动力学模型。
3.如权利要求2所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述建立电力系统的动力学模型包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤1.1中所述电力系统动力学方程由如下的微分方程进行描述：
5.如权利要求4所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述建立电力市场的交易模型包括：
6.如权利要求5所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤2中所述各发电主体的博弈模型包括：
7.如权利要求6所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤2中所述各发电主体的博弈模型还包括：
8.如权利要求7所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：
9.如权利要求8所述的市
10.如权利要求9所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述改进的控制策略如下：
...【技术特征摘要】
1.一种市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤1还包括建立电力系统的动力学模型。
3.如权利要求2所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述建立电力系统的动力学模型包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述步骤1.1中所述电力系统动力学方程由如下的微分方程进行描述：
5.如权利要求4所述的市场环境下分布式电力系统频率控制方法，其特征在于，所述建立电力市场的交易模型包括：
6.如权利要求5...
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