一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略制造技术

本发明专利技术涉及一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，尤其涉及一种基于布谷鸟搜索算法的风电参与调频的电网低频防御策略。其可以有效的对当前电网低频事件进行防御体系构建，为电网频率稳定打造可靠防线。包括以下步骤：步骤1、在电网仿真软件中搭建风电机组参与电网调频模型并输入相关参数进行电网低频事件仿真；步骤2、构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数；步骤3、进行负荷切除计算，使得目标函数达到较小值；步骤4、输出结果，得到优化后的减载量用于该风火比例下的电网低频防御策略；步骤5、更改电网模型中风火比例，再次进行上述步骤计算，得到不同风火比例下的电网低频防御策略。电网低频防御策略。电网低频防御策略。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略


[0001]本专利技术涉及一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，尤其涉及一种基于布谷鸟搜索算法的风电参与调频的电网低频防御策略。

技术介绍

[0002]频率稳定是保证电力系统安全稳定运行的重要防线，频率也是衡量电力系统电能质量的重要指标之一。当前新能源机组大规模并网，在很大程度上减少了电力系统的惯量，对电网的安全稳定造成了负面影响，如何协调逐年增高的新能源占比和不断降低的系统惯量是现在我们需要重点考虑的问题，风电机组在考虑频率响应环节和虚拟惯量控制环节时可以释放出风电机组隐藏的惯性，使电网中的风电机组可以协助火电机组共同参与电网调频。
[0003]为了保证电网频率的最后一道防线安全稳固，需要制定低频防御策略，大规模风电机组参与系统一次调频会对电网低频减载策略制定与实施过程产生较大的影响。对于低频防御策略的制定可以从公式角度进行理论推导确定减载量，也可以通过数值仿真分析的方法来优化减载量，即在电力系统仿真软件中搭建风电机组参与电网调频的模型，编辑电气元件参数，设置故障，进而完成低频防御计算。
[0004]目前针对低频防御策略的研究主要是针对火电机组或火电机组以及考虑频率响应环节的风电机组，而对于考虑虚拟惯量控制的风电机组参与电网调频的低频防御策略是需要研究的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于布谷鸟搜索算法的风电参与调频的电网低频防御策略。其在电网模型与运行方式准确的情况下，考虑风电机组参与电网一次调整能力，在电网仿真软件中搭建风电机组参与电网调频模型并输入相关参数进行电网低频事件仿真；构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数；基于布谷鸟搜索算法优化风电参与电网调频下的切除负载量并基于仿真模型中电网当前运行状态下的参与电网调频的风电机组占比进行负荷切除计算，使得目标函数达到较小值；更改电网模型中风火比例，再次进行计算，得到不同风火比例下的电网低频防御策略，可以为风电参与调频下的电网低频事件提供防御策略，使系统其余部分可以迅速恢复接近额定频率继续运行，为电网频率稳定打造可靠防线。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤：
[0007]步骤1、在电网仿真软件中搭建风电机组参与电网调频模型并输入相关参数进行电网低频事件仿真；
[0008]步骤2、根据步骤1构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数；
[0009]步骤3、基于布谷鸟搜索算法优化风电参与电网调频下的切除负载量并基于仿真模型中电网当前运行状态下的参与电网调频的风电机组占比进行负荷切除计算，使得目标
函数达到较小值；
[0010]步骤4、输出结果，得到优化后的减载量用于该风火比例下的电网低频防御策略；
[0011]步骤5、更改电网模型中风火比例，再次进行上述步骤计算，得到不同风火比例下的电网低频防御策略。
[0012]进一步地，步骤1包括：
[0013]步骤1.1、确定可参与电网调频的风电机组类型；
[0014]步骤1.2、在数据库中调用风电机组模型，加入到区域电网模型中；
[0015]步骤1.3、对风电机组频率响应模块以及虚拟惯量控制模块进行参数设置，使风电机组具备响应频率能力；
[0016]步骤1.4、对风电机组频率响应模块以及虚拟惯量控制模块参数进行优化辨识，使得仿真结果更符合实际；
[0017]步骤1.5、设置各机组出力情况。
[0018]进一步地，步骤2中，所述构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数中：目标函数模型包括：
[0019]步骤2.1、定义评价指标，用于评价事故前电网频率与切除负载后电网恢复频率的差值，评价指标包括电网初始频率降低值差值，频率回升值差值以及频率峰谷差值；
[0020]步骤2.2、建立目标评价函数；
[0021]步骤2.3、进行考虑风电参与调频下的低频事件试验，以风电不参与调频下的切除负载方案作为基础进行低频减载计算，获取上述的评价指标值带入目标函数进行计算，得到该减载量下的目标函数值。
[0022]进一步地，步骤3包括：
[0023]步骤3.1、基于待优化减载量给定算法参数；
[0024]步骤3.2、随机初始化鸟蛋的种群，产生初始解，计算对应的初始适应度值；
[0025]步骤3.3、使用Levy飞行更新解，产生新的鸟蛋，计算适应度值；
[0026]步骤3.4、比较适应度值，得到候选解；
[0027]步骤3.5、将步骤3.4得到的候选解代入到风电参与调频的仿真计算中，获取各评价指标数值；
[0028]步骤3.6、代入到目标函数进行计算，舍去目标函数计算结果较大的候选解，保留目标函数值最小的候选解；
[0029]步骤3.7、更新鸟巢位置；
[0030]步骤3.8、更新初始解；
[0031]步骤3.9、终止准则：若达到最大允许迭代次数或经连续多次迭代计算后目标函数值没有改进，则停止计算，输出结果，得到最优减载量；
[0032]步骤3.10、若未满足终止准则，则重复第三步(步骤3.3)继续计算。
[0033]进一步地，步骤1中，所述在电网仿真软件中搭建风电机组参与电网调频模型并输入相关参数进行电网低频事件的仿真过程如下：
[0034]a.在电力系统仿真软件中搭建区域电网模型，适用于风电机组参与电网调频；
[0035]b.在仿真软件中，根据区域电网实际情况搭建电气元件模型，并设置参数；
[0036]c.设置电力系统运行方式；
[0037]d.设置低频事件故障；
[0038]e.进行考虑风电参与调频下的低频事件试验，以风电不参与调频下的切除负载方案作为基础进行低频减载计算，得到电网频率变化轨迹。
[0039]进一步地，步骤2中所述构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数过程如下：
[0040]a.指标体系如下：
[0041]电网初始频率降低值差值：为电网发生低频事件后频率从初始下降到最低点处，电网频率变化轨迹数值差绝对值；
[0042]频率回升值差值：为电网频率曲线达到波谷后频率回升至稳定状态处，电网频率变化轨迹数值差绝对值；
[0043]频率峰谷差值：为电网进行低频防御计算时电网频率轨迹数值在频率轴上的最大差值的绝对值；
[0044]b.目标函数定义式如下：
[0045]F＝λ1x1+λ2x2+λ3x
3 (1)
[0046]式(1)中：F代表目标函数；x
i
代表各评价指标；λ
i
代表各评价指标所对应的权重系数；多项式总共三项代表该目标函数定义式中包括的评价指标个数为三个。
[0047]进一步地，步骤3中，所述基于布谷鸟搜索算法优化风电参与电网调频下的切除负载量并基于仿真模型中电网当前运行状态下的参与电网调频的风电机组占比进行负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，其特征在于：，包括以下步骤：步骤1、在电网仿真软件中搭建风电机组参与电网调频模型并输入相关参数进行电网低频事件仿真；步骤2、根据步骤1构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数；步骤3、基于布谷鸟搜索算法优化风电参与电网调频下的切除负载量并基于仿真模型中电网当前运行状态下的参与电网调频的风电机组占比进行负荷切除计算，使得目标函数达到较小值；步骤4、输出结果，得到优化后的减载量用于该风火比例下的电网低频防御策略；步骤5、更改电网模型中风火比例，再次进行上述步骤计算，得到不同风火比例下的电网低频防御策略。2.根据权利要求1所述的一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，其特征在于：步骤1包括：步骤1.1、确定可参与电网调频的风电机组类型；步骤1.2、在数据库中调用风电机组模型，加入到区域电网模型中；步骤1.3、对风电机组频率响应模块以及虚拟惯量控制模块进行参数设置，使风电机组具备响应频率能力；步骤1.4、对风电机组频率响应模块以及虚拟惯量控制模块参数进行优化辨识，使得仿真结果更符合实际；步骤1.5、设置各机组出力情况。3.根据权利要求1所述的一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，其特征在于：步骤2中，所述构建用于评价切除负载前后频率恢复程度的目标函数中：目标函数模型包括：步骤2.1、定义评价指标，用于评价事故前电网频率与切除负载后电网恢复频率的差值，评价指标包括电网初始频率降低值差值，频率回升值差值以及频率峰谷差值；步骤2.2、建立目标评价函数；步骤2.3、进行考虑风电参与调频下的低频事件试验，以风电不参与调频下的切除负载方案作为基础进行低频减载计算，获取上述的评价指标值带入目标函数进行计算，得到该减载量下的目标函数值。4.根据权利要求1所述的一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，其特征在于：步骤3包括：步骤3.1、基于待优化减载量给定算法参数；步骤3.2、随机初始化鸟蛋的种群，产生初始解，计算对应的初始适应度值；步骤3.3、使用Levy飞行更新解，产生新的鸟蛋，计算适应度值；步骤3.4、比较适应度值，得到候选解；步骤3.5、将步骤3.4得到的候选解代入到风电参与调频的仿真计算中，获取各评价指标数值；步骤3.6、代入到目标函数进行计算，舍去目标函数计算结果较大的候选解，保留目标函数值最小的候选解；步骤3.7、更新鸟巢位置；步骤3.8、更新初始解；
步骤3.9、终止准则：若达到最大允许迭代次数或经连续多次迭代计算后目标函数值没有改进，则停止计算，输出结果，得到最优减载量；步骤3.10、若未满足终止准则，则重复第三步继续计算。5.根据权利要求1所述的一种考虑风电参与调频的电网低频防御策略，其特征在于：步骤1中，所述在电网仿真软件中搭建风电机组参与电网调频模型并输入相关参数进行电网低频事件的仿真过程如下：a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，孙俊杰，王超，贾祺，郝建成，李家珏，李欣蔚，袁鹏，张晓珩，刘宛菘，曾辉，叶鹏，李天岳，
申请(专利权)人：沈阳工程学院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：