【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统优化调度，具体涉及一种考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法。
技术介绍
1、随着以风电和光伏为代表的间歇性可再生能源装机容量占比不断增大，电网弃风弃光问题突出，因此，如何在电网现有间歇性可再生能源装机容量的情况下评估间歇性可再生能源出力的鲁棒可行域尤为重要。此外，为应对能源和环境问题，各国的间歇性可再生能源装机规模在电力系统中占比不断增大，进一步导致系统原以同步机组提供的惯量下降。一方面，惯量作为频率安全的重要指标之一，现有诸多学者对频率约束建模进行了深入研究，但是主要是从电力系统优化运行和调度角度考虑的，在电网间歇性可再生能源消纳能力评估模型中尚未考虑频率相关约束问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，采用该方法配有电力电子储能系统的间歇性可再生能源电场可以为系统提供虚拟惯量和一次频率响应备用容量，有效提高系统的惯量支撑和调频能力。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，包括以下步骤：
4、步骤1：获取电力系统的结构参数、负荷数据、同步发电机组参数和间歇性可再生能源电场参数；
5、步骤2：根据系统频率偏差动力学一阶常系数微分方程，构建可编程的系统频率约束；
6、步骤3：定义间歇性可再生能源出力鲁棒可行域，建立系统运行风险模型，然后建立计及频率约束的
7、步骤4：将步骤3建立的评估模型转化为可求解的紧凑数学模型，采用c&cg算法通过求解器进行求解，并得出评估结果。
8、所述步骤1中，
9、电力系统的结构参数包括：电抗参数、系统各节点的编号、线路传输容量；
10、负荷数据包括系统各节点的调度周期负荷参数；
11、同步发电机组参数包括：各机组编号、接入节点编号、装机容量、机组爬坡功率、启停时间、最小和最大技术出力、各机组惯量时间常数、最大备用容量；
12、间歇性可再生能源电场参数包括：各电场接入节点编号、预测出力和装机容量。
13、所述步骤2包括以下步骤：
14、步骤2.1：系统频率偏差动力学一阶常系数微分方程表达式如下：
15、
16、式(1)中，为系统时段t提供的聚合惯量，单位mws/hz；δf(k)为有功扰动后时段k的频率偏差；为负荷阻尼率；ptl为时段t的系统总负荷水平；ng为同步机组总数；为常规机组i时段k提供的功率调整；nre为可控间歇性可再生能源电场总数；为可控间歇性可再生能源电场时段k提供的功率调整；ptdis为时段t的负荷扰动，经典取值为5％或10％的有功负荷；i表示第i台同步机组编号；j表示第j台间歇性可再生能源编号；k表示第k时段。
17、步骤2.2：设同步机组和可控间歇性可再生能源电场的一次频率响应都随时间线性增加，并且它们的调整时间相同；则调整功率约束能够表示为：
18、
19、式(2)中：kdb为采用下垂控制时频率死区时间；kd为响应时长；为同步机组i时段t提供的一次频率响应备用容量；为可控间歇性可再生能源电场j时段t提供的一次频率响应备用容量。
20、步骤2.3：构建系统频率约束，系统频率约束包括频率变化率约束、频率偏差约束和准稳态频率约束；
21、①：频率变化率约束：
22、当k＝0+时，系统频率变化率最大，因此由式(1)和式(2)联立可推导出，频率变化率约束：
23、
24、其中：
25、
26、式(3)、式(4)中，rocofmax为系统允许最大频率变化率；为系统时段t提供的聚合惯量；为可控间歇性可再生能源电场时段t提供的聚合惯量；为同步机组i惯量时间常数(s)；pigmax为常规机组i装机容量；xi,t为同步机组i时段t运行状态；为间歇性可再生能源电场j时段t可提供虚拟惯量时间常数；为间歇性可再生能源电场j的装机容量；uj,t为可控间歇性可再生能源电场j时段t备用状态；fn为系统正常工作频率；t为总调度时段。
27、②：频率偏差约束：
28、频率最低点发生在时间kdb≤k≤kd+kdb内，将系统调整功率约束带入至微分方程中，并在时段[0,k]对k积分，有：
29、
30、式(5)中：δfdb为采用下垂控制的频率死区；rt为系统时段t的总备用容量；ptl为时段t的系统总负荷水平。
31、当时，系统达到频率最低点；因此达到频率最低点时间knadir表示为：
32、
33、联合式(5)和式(6)可得频率最大偏差|δfnadir|：
34、
35、式(7)中，δfmax为允许最大频率偏差。
36、为了可编程，等效为：
37、
38、式(8)中，αt为引入的辅助常数，可采用solve函数求解得到αt，由于存在0-1变量与连续变量相乘，因此采用大m法将上式等效为：
39、
40、式(9)中，ng为同步机组数；pimax表示同步机组i的装机容量；xi,t表示同步机组i在时段t的运行状态变量；nre表示间歇性可再生能源电场数；表示间歇性可再生能源电场j的惯量时间常数；表示间歇性可再生能源电场j的装机容量；uj,t表示间歇性可再生能源电场j在时段t引入的辅助变量；xi,t表示同步机组i在时段t引入的辅助变量；uj,t表示间歇性可再生能源电场j在时段t是否提供备用容量和虚拟惯量的二进制变量；m为极大正实数。
41、③：准稳态频率约束：
42、当时间k＞＞kd+kdb时，频率变化率且有kd+kdb≤k，则将系统调整功率约束带入至微分方程得：
43、
44、式(10)中：δfqssf为准稳态频率偏差；为允许的最大准稳态频率偏差。
45、所述步骤3包括以下步骤：
46、步骤3.1：定义间歇性可再生能源出力鲁棒可行域：当确定了间歇性可再生能源出力边界时，无论间歇性可再生能源在可行域内如何波动都不会给系统运行带来损失。若间歇性可再生能源出力大于最大允许上限时，为了安全运行系统会产生弃风弃光现象；若间歇性可再生能源出力小于最小允许下限时，为了系统安全运行会产生甩负荷现象。因此，采用以下双层模型等效：
47、
48、式(11)中，和分别为间歇性可再生能源电场j时段t取最小出力边界和最大出力边界的状态变量；分别表示间歇性可再生能源电场出力最差情况下，弃风弃光和切负荷量最小；为间歇性可再生能源电场j时段t的弃风弃光功率；nl为负荷节点总数；为负荷j时段t的切负荷功率。
49、鲁棒可行域模型的约束条件如下：
50、1)采用如下算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤1中，
3.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤3.1中，鲁棒可行域模型的约束条件如下：
6.根据权利要求4所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤4中，将步骤3的步骤3.3的模型转化为可求解的紧凑数学模型，紧凑数学模型如下：
7.根据权利要求6所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：采用C&CG算法将原问题划分为主问题和子问题，具体迭代求解过程包括如下步骤：>
8.根据权利要求7所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：其中,主问题表述为：
...【技术特征摘要】
1.考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤1中，
3.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪，陈嘉迅，谭凯尹，王秋杰，李振兴，翁汉琍，罗晟丰，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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