规模风电并网加剧了不同区域间惯量分布不均的问题，给多区域系统的频率安全防御带来挑战。本发明专利技术提出一种兼顾风电出力不确定性与多区域频率动态安全的两阶段风险调度模型。第一阶段基于条件风险价值理论协同优化多区域系统的运行成本与运行风险，并求得风电可接纳安全边界。第二阶段在恶劣风电场景下进行多区域频率动态安全校核。将备用容量解耦为非事故备用与事故备用，分别嵌套于两阶段模型中，实现求解思路的清晰化。最后通过列与约束生成算法求解此两阶段优化问题。算例仿真验证表明，本发明专利技术所提模型和方法能有效提升多区域系统的频率响应能力，保证安全经济运行。保证安全经济运行。保证安全经济运行。
【技术实现步骤摘要】
一种考虑多区域频率动态安全的风险调度方法
[0001]本专利技术涉及电力系统风险调度与频率安全防御领域，具体是指一种考虑多区域频率动态安全的风险调度方法。
技术介绍
[0002]截至2020年底，我国风电装机已达2.81亿千瓦。到2030年我国风电装机容量还将得到进一步提升。由于风电机组本身不具有同步惯量和调频能力，大量接入替代同步机组后将导致系统频率响应特性变差，抗功率扰动能力下降，频率安全问题突出，如2015年9月9日我国华东电网发生锦苏直流双极闭锁，2016年南澳发生“9
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28”大停电，2019年英国发生“8
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9”大停电等。这些频率失稳事故的发生主要归因于新能源机组大规模并网导致的电力系统惯量支撑能力不足，而多区域互联系统通过联络线进行功率交互，可以实现不同区域间的调频资源互济。因此研究在规模风电接入背景下的多区域电网调度计划中计及频率安全防御，对于前瞻性预防频率失稳事故的发生具有重要意义。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种考虑多区域频率动态安全的风险调度方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种考虑多区域频率动态安全的风险调度方法，包括以下方法：
[0005]S1，从初始时刻频率下降速率、最低点频率偏差以及准稳态频率偏差三项指标出发，构建多区域频率动态安全约束集。
[0006]S2，将多区域频率动态安全约束集引入到日前风险调度模型中，拆解为基于风电预测值的日前风险调度与考虑风电不确定性以及多区域频率安全的预想扰动校验，也可简化表示成预调度
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再调度的双层优化，前者侧重经济性，后者侧重安全性，能够实现二者的平衡考虑。
[0007]针对风电出力不确定性与受扰后多区域频率变化不一致的问题，将备用容量解耦为非事故备用与事故备用两部分，前者用于正常运行状态时应对风电出力的波动，后者用于系统产生大功率缺额场景下的紧急调频。其中非事故备用放在第一阶段机组组合部分求解，用来应对风电基于预测值上下的波动，事故备用容量的设计主要体现在一次调频备用上，放于第二阶段预想扰动校验部分予以求解，二者职责分明。两阶段问题相互耦合，进行交替求解，通过调度的手段实现不同区域间的惯性互济，协调多区域系统的经济性与安全性。
[0008]S3，预调度阶段根据风电预测值调度火电出力与非事故备用以及区域联络线的传输功率，其目标为最小化各区域子系统的总运行成本、非事故备用成本与运行风险。采用分段线性化函数表征火电机组的运行成本与启动成本。
[0009]S4，预调度阶段的约束条件包括火电机组有功出力上下限约束，火电机组最小启
停时间约束，火电机组爬坡约束，正负备用约束，风电出力限制约束，有功功率平衡约束，送、受端电网直流潮流约束，区域联络线约束。本专利技术基于直流联络线灵活可控的特点，所建模型中考虑的区域联络线类型为直流联络线。
[0010]S5，基于鲁棒优化的思想，在风电容许消纳区间内最恶劣风电场景下，采用预想功率缺额的形式进行多区域频率动态安全校验。将第二阶段调度的max
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min双层优化问题采用强对偶理论转换为max单层问题，为使对偶问题可解，在约束条件中引入表征弃风、失负荷的松弛变量，以最小化松弛变量与一次调频备用容量为目标函数。当所引入的两项松弛变量循环迭代为零时，表示在第一阶段求出的风电容许消纳区间内的最恶劣场景下不会产生弃风与切负荷，间接达到优化风电容许消纳区间的目的。松弛变量收敛为零是判断两阶段调度迭代停止的标志。
[0011]S6，再调度阶段约束条件包括基础功率调整约束与频率安全校验约束两大部分。
[0012]在第二阶段的频率安全校验问题中，假设功率缺额与负荷突增产生的效果相同，将预想扰动量设为每时段内区域总负荷量的10％进行校验，结合第一阶段求得的机组启停情况，通过安排一次调频备用容量来保障区域电力系统的动态频率安全。
[0013]由于需要解决多区域系统风电出力不确定性与频率安全防御两方面的问题，为了分工清晰，需要将备用容量拆分为非事故备用与事故备用，其中，非事故备用旨在应对风电出力的不确定性，事故备用旨在应对大功率缺额事件下的频率安全问题，其中事故备用主要以一次调频备用体现。一次调频备用变量主要存在于多区域频率动态安全约束集中，此外还包括一次调频备用的上下限约束。
[0014]S7，两阶段调度模型优化求解，考虑到风电出力不确定性与频率动态安全两方面的因素，将其拆分为风电预测场景下的机组组合主问题与风电预测误差场景下的安全可行性校核子问题，构建两阶段鲁棒优化模型，兼顾经济性与安全性。采用列与约束生成算法进行求解。
[0015]采用以上结构后，本专利技术具有如下优点：本专利技术针对规模风电接入场景下，多区域系统由于惯量分布不均导致受扰后不同区域间频率变化不一致的问题，提出一种兼顾风电出力不确定性与多区域频率动态安全的两阶段风险调度模型。其特点为：(1)将多区域电网风险调度与频率安全防御结合，基于鲁棒优化思想与条件风险价值理论，构建了日前调度与频率动态安全校核的两阶段风险调度模型；(2)提出备用容量解耦思想，将备用容量解耦为非事故备用与事故备用，分别嵌套于两阶段调度模型中，使得二者职责分明、求解思路清晰化。最后采用列与约束生成算法对调度模型进行求解，以修改的两区域12 节点互联系统与两区域RTS
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79系统为算例来测试所建模型的有效性。
附图说明
[0016]图1是本专利技术风电出力概率密度曲线的示意图。
[0017]图2是本专利技术电力系统动态频率特性的示意图。
[0018]图3是本专利技术电力系统频率动态时空分布特性的示意图。
[0019]图4是本专利技术不同区域频率振荡不一致情况的示意图。
[0020]图5是本专利技术C&CG算法求解的示意图。
[0021]图6是本专利技术算例1两区域12节点互联系统的示意图。
[0022]图7是本专利技术算例1中不同调度模式的经济成本比较的示意图。
[0023]图8是本专利技术算例1中送端系统不同风电占比的经济成本比较的示意图。
[0024]图9是本专利技术算例1中不同调度模式的最低点频率的示意图。
[0025]图10是本专利技术算例1中不同调度模式的正负备用配置情况的示意图。
[0026]图11是本专利技术算例1中风电场容许消纳区间的示意图。
[0027]图12是本专利技术算例2两区域RTS
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79系统的示意图。
[0028]图13是本专利技术算例2中不同调度模式的经济成本比较的示意图。
[0029]图14是本专利技术算例2中不同调度模式下两区域系统惯量分布的示意图。
[0030]图15是本专利技术算例2中不同调度模式的最低点频率的示意图。
[0031]图16是本专利技术算例2中不同调度模式下联络线功率传输的示意图。
[0032]图17是本专利技术算例2中不同优化方法的经济本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑多区域频率动态安全的风险调度方法，其特征在于：包括以下方法：S1，从初始时刻频率下降速率、最低点频率偏差以及准稳态频率偏差三项指标出发，构建多区域频率动态安全约束集。S2，将多区域频率动态安全约束集引入到日前风险调度模型中，拆解为基于风电预测值的日前风险调度与考虑风电不确定性以及多区域频率安全的预想扰动校验，也可简化表示成预调度
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再调度的双层优化，前者侧重经济性，后者侧重安全性，能够实现二者的平衡考虑。针对风电出力不确定性与受扰后多区域频率变化不一致的问题，将备用容量解耦为非事故备用与事故备用两部分，前者用于正常运行状态时应对风电出力的波动，后者用于系统产生大功率缺额场景下的紧急调频。其中非事故备用放在第一阶段机组组合部分求解，用来应对风电基于预测值上下的波动，事故备用容量的设计主要体现在一次调频备用上，放于第二阶段预想扰动校验部分予以求解，二者职责分明。两阶段问题相互耦合，进行交替求解，通过调度的手段实现不同区域间的惯性互济，协调多区域系统的经济性与安全性。S3，预调度阶段根据风电预测值调度火电出力与非事故备用以及区域联络线的传输功率，其目标为最小化各区域子系统的总运行成本、非事故备用成本与运行风险。采用分段线性化函数表征火电机组的运行成本与启动成本。S4，预调度阶段的约束条件包括火电机组有功出力上下限约束，火电机组最小启停时间约束，火电机组爬坡约束，正负备用约束，风电出力限制约束，有功功率平衡约束，送、受端电网直流潮流约束，区域联络线约束。本发明基于直流联络线灵活可控的特点，所建模型中考虑的区域联络线类型为直流联络线。S5，基于鲁棒优化的思想，在风电容许消纳区间内最恶劣风电场景下，采用预想功率缺额的形式进行多区域频率动态安全校验。将第二阶段调度的max
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min双层优化问题采用强对偶理论转换为max单层问题，为使对偶问题可解，在约束条件中引入表征弃风、失负荷的松弛变量，以最小化松弛变量与一次调频备用容量为目标函数。当所引入的两项松弛变量循环迭代为零时，表示在第一阶段求出的风电容许消...
【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，信向誉，吴宇航，顾雪平，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
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