【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气工程，尤其是涉及一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法。
技术介绍
1、新能源在电力系统中的占比不断提高导致系统中各类型的调节需求持续增长，影响电力系统的安全运行。为了准确分析电力系统的灵活调节资源充裕度，需要将各类资源与各类系统灵活调节需求相匹配。
2、目前现有研究主要分析储能为系统提供灵活调节价值的调节能力，但考虑到储能的技术特点导致其给电力系统提供的正向调节量和反向调节量需在一定比例范围内，且系统调节需求难以与储能特性相匹配，因此有必要研究如何准确分析储能的灵活调节价值以及研究如何将各类资源与各类系统调节需求相对应，分析其削弱新能源的影响与维持系统安全稳定运行的裕度。
3、但是，不同类型调节资源所能够提供的灵活性种类和大小如何分析，系统中的灵活调节资源的调节能力是否能够满足全部的电力系统调节需求都需要进行进一步的研究。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术基于数学形态学理论，以解决新型电力系统中的灵活性资源满足系统灵活性调节需求的效果(即灵活调节资源充裕度)难以准确分析的问题为目标，提出一种基于数学形态学的电力系统灵活调节资源充裕度分析方法，以达成分析电力系统灵活调节资源充裕度的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，包括如下步骤：
4、(1)根据所研究电力系统中的实际数据，包括负荷和新能源出力的
5、(2)将所有日的剩余净负荷曲线使用改进ap聚类算法进行聚类，形成聚类后的场景；对各场景下剩余净负荷曲线进行形态学分解，得到分别对应于调频需求和爬坡需求的不同时间尺度分量；
6、(3)使用形态学分解方法分解所得到的调频需求和爬坡需求，分析所研究电力系统中各时刻调频需求和爬坡需求的满足情况，计算各场景下的调节能力评估指标与灵活调节资源充裕度，统计各个场景下的系统灵活调节资源充裕度。
7、进一步地，所述步骤(1)中所研究电力系统作为无穷大系统考虑，且忽略线路损耗。
8、进一步地，所述步骤(1)中燃煤机组出力分析，具体为，将使用加权的净负荷与燃煤机组出力差值的绝对值之和最小作为目标函数：
9、
10、其中，rt为各个时刻的权重，t为时刻，i为机组编号，t为时段总数，i为燃煤机组总数，pi,t为t时刻机组i的出力，lj,t为t时刻系统的净负荷；所述权重rt和净负荷lj,t由下式表示：
11、
12、lj,t＝lt-pw,t-ps,t；
13、其中，r+为燃煤机组出力大于净负荷时的权重，r-为燃煤机组出力小于净负荷时的权重，权重值可根据系统中的调节资源种类和调节能力决定，lt为t时刻系统的负荷，pw,t为t时刻系统中所有风电机组出力之和，ps,t为t时刻系统中所有光伏机组出力之和；
14、约束条件包括机组出力上下限约束和爬坡约束：
15、(3.1)机组出力上下限约束
16、
17、其中，pimax为机组i的出力上限，pimin为机组i的出力下限；
18、(3.2)机组爬坡约束
19、
20、
21、其中，为机组i在t时刻的向上爬坡功率上限，为机组i在t时刻的向下爬坡功率下限；
22、分解出燃煤机组出力曲线后仍然不满足净负荷要求的部分，称为剩余净负荷ls,t，剩余净负荷曲线可由下式求得：
23、
24、由于目标函数各时刻权重和绝对值的引入，上述约束条件所建立的火电机组出力分析模型为一混合整数非线性规划问题；需将该问题中的非线性部分进行线性化求解，即将采用如下方式来实现问题的线性化：
25、引入一个辅助变量zt、一个辅助0-1变量δt和一个常数m对问题中的非线性部分进行线性化处理，其中δt用于表示pi,t和lj,t之间的关系，线性化过程如下：
26、
27、
28、
29、
30、
31、
32、进一步地，所述步骤(3)中形态学分解方法，具体为：使用形态学分解的方法对剩余净负荷曲线根据其不同波动速率进行不同频率下的波动性分解，得到不同频率的电力系统灵活调节需求，用于和各类具有不同调节能力的调节资源相匹配；具体为：将电力系统剩余负荷曲线分解为反映系统中长期调节需求的低频分量和短期调节需求的高频分量；所述低频分量涉及慢波动，而高频分量处理迅速变化，即调频需求；再利用形态学滤波器的运算子和元素结构的设计进一步捕获曲线不同局部峰谷特性，并选择一种局部峰值算法，从而实现获得不同波动变化分解结果，具体步骤如下：
33、(4.1)确定基本的元素结构为三角波形即λlb＝{0,1,0}，通过改变λl确定不同的时间尺度，λl的选取范围如下：
34、
35、其中，in是两个相邻局部峰值的间隔；
36、(4.2)确定元素结构三角波动性的高度λh，计算方法如下：
37、
38、其中，β选取为小于1的正数，快速爬坡资源越多，取值越大；pmax和pmin分别为最大和最小峰值；
39、在对运算子进行设计时，需要捕获曲线不同局部峰谷特性曲线以及快速爬坡阶段特性，因此选择结合四类基本计算的混合形态学滤波器，表达式如下：
40、
41、其中，f为输入信号，λg为元素结构三角波动性的局部峰值，表示开运算，是先腐蚀后膨胀的组合，·表示闭运算，是先膨胀后腐蚀的组合，膨胀和腐蚀是形态学分解中的两个基本操作；
42、根据上述的元素结构设计方法和运算子的设计通过如下公式得到分解结果：
43、f·omf·g＝plow_f；
44、phigh_f＝f-plow_f；
45、其中，omf为混合形态学滤波器，g为基于局部峰值算法的元素结构，plow_f和phigh_f分别代表使用元素结构(g)分解出的低频分量和高频分量；
46、使用(-g)的元素结构通过如下公式得到分解结果：
47、
48、
49、其中，和分别代表使用元素结构(-g)分解出的低频分量和高频分量；
50、通过选择不同结构元素进行分解得到的时间尺度低频分量其数值决定储能的充放电动作；如果其数值选择最小值，则储能需要进行放电动作；如果其数值选择区间最大值，则储能需要进行充电动作；因此在低频分量数值需要结合储能特性进行选择；此外，所述元素结构的设计使得低频分量趋向于对爬坡的跟踪，对于储能趋向于进行放电操作的情况，需要选取元素结构(g)，此时的低频分量选取区间最小值；对于储能趋向于进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中所研究电力系统作为无穷大系统考虑，且忽略线路损耗。
3.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中燃煤机组出力分析，具体为，将使用加权的净负荷与燃煤机组出力差值的绝对值之和最小作为目标函数：
4.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中形态学分解方法，具体为：使用形态学分解的方法对剩余净负荷曲线根据其不同波动速率进行不同频率下的波动性分解，得到不同频率的电力系统灵活调节需求，用于和各类具有不同调节能力的调节资源相匹配；具体为：将电力系统剩余负荷曲线分解为反映系统中长期调节需求的低频分量和短期调节需求的高频分量；所述低频分量涉及慢波动，而高频分量处理迅速变化，即调频需求；再利用形态学滤波器的运算子和元素结构的设计进一步捕获曲线不同局部峰谷特性，并选
5.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中的调节能力评估指标，具体为：由于调频能力不足概率能够反应系统满足调频需求能力的缺失程度，可用如下公式表示：
6.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中灵活调节资源充裕度是将电力系统灵活调节资源充裕度定义为各类电力系统调节需求的最小满足情况，使用如下公式表示：
...【技术特征摘要】
1.一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中所研究电力系统作为无穷大系统考虑，且忽略线路损耗。
3.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中燃煤机组出力分析，具体为，将使用加权的净负荷与燃煤机组出力差值的绝对值之和最小作为目标函数：
4.根据权利要求1所述的一种基于数学形态学的电力系统调节资源充裕度分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中形态学分解方法，具体为：使用形态学分解的方法对剩余净负荷曲线根据其不同波动速率进行不同频率下的波动性分解，得到不同频率的电力系统灵活调节需求，用于和各类具有不同调节能力的调节资源相...
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