[发明专利]一种考虑规模化风电波动特性的电力系统实时平衡方法

权利要求书

1.一种考虑规模化风电波动特性的电力系统实时平衡方法，其特征在于，包括：

步骤S1：实时获取电力系统的超短期电力负荷预测曲线P_L、调度口径风电总出力的超短期功率预测曲线P_W和电力系统各类机组运行数据；

其中，P_L＝[P_L1,P_L2,…P_LN]，P_W＝[P_W1,P_W2,…P_WN]，N为采样点个数且N为正整数，所述电力系统各类机组至少包括：电力系统中自动发电控制机组、非自动发电控制机组、抽水蓄能机组、联络线机组；

步骤S2：根据步骤S1获取的电力系统的超短期电力负荷预测曲线P_L和调度口径风电总出力的超短期功率预测曲线P_W计算电力系统的净负荷功率曲线P_LD；

其中，P_LD＝P_L-P_W，P_LD＝[P_LD(1),P_LD(2),…,P_LD(N)]；

步骤S3：根据步骤S2得到的净负荷功率曲线P_LD计算净负荷功率波动量ΔP_LD的最大正向波动ΔP_LD+和最大正向波动出现时刻T₊，以及最大反向波动ΔP_LD-和最大反向波动出现时刻T_-；

其中，ΔP_LD(j-1)＝P_LD(j)-P_LD(j-1)，2≤j≤N，ΔP_LD+＝MAX(ΔP_LD1,ΔP_LD2,…,ΔP_LD(N-1))，ΔP_LD-＝MIN(ΔP_LD1,ΔP_LD2,…,ΔP_LD(N-1))；

当ΔP_LD+＝ΔP_LDk,1≤k≤N-1时，T₊＝k×ΔT，当ΔP_LD-＝ΔP_LDh,1≤h≤N-1时，T_-＝h×ΔT，ΔT为采样时间间隔；

步骤S4：根据步骤S1获得的电力系统各类机组运行数据，分析电力系统中各类机组的安全约束条件，并确定符合安全约束条件的各类机组在最大正向波动ΔP_LD+出现时刻T₊和最大反向波动ΔP_LD-出现时刻T_-的快速调节能力；

步骤S5：将步骤S3获得的净负荷功率最大正反波动需求与步骤S4获得的电力系统中各类机组的快速调节能力进行匹配，得到最佳的电力系统实时平衡方案；

步骤S5具体为：

步骤S5.1：判断步骤S4得到的自动发电控制机组的快速调节能力是否满足步骤S3获得的净负荷功率最大正反波动需求，若满足则调用自动发电控制机组完成调节，得到最佳的电力系统实时平衡方案，若不满足执行步骤S5.2；

步骤S5.2：根据自动发电控制机组的快速调节能力确定剩余的净负荷功率最大正反波动需求，判断非自动发电控制机组的快速调节能力是否满足剩余的净负荷功率最大正反波动需求，若满足则调用非自动发电控制机组完成调节，得到最佳的电力系统实时平衡方案，若不满足执行步骤S5.3；

步骤S5.3：根据自动发电控制机组和非自动发电控制机组的快速调节能力确定剩余的净负荷功率最大正反波动需求，判断抽水蓄能电站的快速调节能力是否满足剩余的净负荷功率最大正反波动需求，若满足则调用抽水蓄能电站完成调节，得到最佳的电力系统实时平衡方案，若不满足执行步骤S5.4；

步骤S5.4：根据自动发电控制机组、非自动发电控制机组和抽水蓄能电站的快速调节能力确定剩余的净负荷功率最大正反波动需求，判断调度范围内水电、风电最大可弃电出力是否满足剩余的净负荷功率最大正反波动需求，若满足则弃水弃风完成调节，得到最佳的电力系统实时平衡方案，若不满足执行步骤S5.5；

步骤S5.5：根据自动发电控制机组、非自动发电控制机组和抽水蓄能电站的快速调节能力确定弃水弃风后剩余的净负荷功率最大正反波动需求，判断联络线机组的快速调节能力是否满足剩余的净负荷功率最大正反波动需求，若满足则调用联络线机组完成调节，得到最佳的电力系统实时平衡方案，若不满足执行步骤S5.6；

步骤S5.6：根据自动发电控制机组、非自动发电控制机组、抽水蓄能电站和联络线机组的快速调节能力确定弃水弃风后剩余的净负荷功率最大正反波动需求，判断系统中未开机火电机组启停调峰是否满足剩余的净负荷功率最大正反波动需求，若满足则启停火电机组完成调节，得到最佳的电力系统实时平衡方案，若不满足执行步骤S5.7；

步骤S5.7：采取直接切除负荷的方法，维持电力系统安全稳定运行；

步骤S5.6中判断系统中未开机火电机组启停调峰是否满足剩余的净负荷功率最大正反波动需求的约束公式为：

D_RHΔTS≤ΔP_shortage≤U_RHΔTS

式中，ΔP_shortage表示剩余的净负荷功率最大正反向波动需求，U_RH表示未开机火电机组上爬坡速率，D_RH表示未火电机组下爬坡速率，S表示未开机火电机组台数。

2.根据权利要求1所述的电力系统实时平衡方法，其特征在于，所述步骤S4中各类机组的安全约束条件具体为：

A、自动发电控制机组安全约束条件包括：

a1、出力安全约束条件：

式中：表示自动发电控制机组n在t时刻的出力，和分别表示自动发电控制机组n的最大和最小出力，表示自动发电控制机组n在t时刻的可调节裕度；

a2、自动发电控制机组中火力发电机组爬坡率安全约束条件：

D_Rn^agcΔT≤ΔP_n^agc≤U_Rn^agcΔT

式中：D_Rn^agc表示自动发电控制机组n的下降爬坡速率，U_Rn^agc表示自动发电控制机组n的上升爬坡速率，单位为MW/min，表示机组的可调节裕度；

a3、自动发电控制机组中水力发电机组水位安全约束条件：

式中：W_ol表示自动发电控制机组中水电机组i的初始水位，W_lmax和W_lmin分别表示该水电机组i的最大和最小水位，P_ui^agc(t)表示该水电机组i在t时刻的实际出力，ΔP_ui^agc(t)表示该水电机组i在t时刻的可调节裕度，η_Gl表示水电机组平均电量转换系数，η_sl表示水电机组平均水量转换系数；

B、非自动发电控制机组安全约束条件包括：

b1、出力安全约束条件：

P_nmin-P_n(t)≤ΔP_n(t)≤P_nmax-P_n(t)

式中：P_n(t)表示非自动发电控制机组n在t时刻的出力，P_nmax和P_nmin分别表示该机组n的最大和最小出力，ΔP_n(t)表示该机组n在t时刻的可调节裕度；

b2、非自动发电控制机组中火力发电机组爬坡率安全约束条件：

D_RnΔT≤ΔP_n≤U_RnΔT

式中：D_Rn表示非自动发电控制机组n的下降爬坡速率，U_Rn表示该机组n的上升爬坡速率，单位为MW/min，ΔT表示采样时间间隔，ΔP_n表示机组的可调节裕度；

b3、非自动发电控制机组中水力发电机组水位安全约束条件：

式中：W_lo表示非自动发电控制机组中水电机组i的初始水位，W_lmax和W_lmin分别表示该水电机组i的最大和最小水位，P_ui(t)表示该水电机组i在t时刻的实际出力，ΔP_ui(t)表示该水电机组i在t时刻的可调节裕度，η_Gl表示水电机组平均电量转换系数，η_sl表示水电机组平均水量转换系数；

C、抽水蓄能电站安全约束条件包括：

c1、输出功率安全约束条件：

式中：K_S的取值为1或0，当K_S等于1时表示t时刻抽水蓄能电站处于抽水工况，当K_S等于0时表示t时刻抽蓄电站处于非抽水工况，K_G的取值为1或0，当K_G等于1时表示t时刻抽水蓄能电站处于发电工况，当K_G等于0时表示t时刻抽水蓄能电站处于非发电工况，P_G(t)表示t时刻抽水蓄能电站的输出功率，ΔP_G(t)表示t时刻抽水蓄能电站的可调节裕度，P_h表示抽水蓄能电站发电机组的额定功率，P_Gmin表示抽水蓄能电站发电机组的最低出力；

c2、抽水蓄能电站库容安全约束条件：

式中：W_o表示抽水蓄能电站上水库初始水量，W_max和W_min分别表示抽水蓄能电站上水库最大和最小水量，P_G(t)表示抽水蓄能电站发电机组在t时刻的实际出力，ΔP_G(t)表示该抽水蓄能电站在t时刻的可调节裕度，η_G表示抽水蓄能电站平均电量转换系数，η_s表示抽水蓄能电站平均水量转换系数；

D、联络线机组安全约束条件包括：

联络线机组安全传输功率安全约束条件：

P_tiemin-P_tie(t)≤ΔP_tie(t)≤P_tiemax-P_tie(t)

式中：P_tiemax和P_tiemin分别表示联络线机组安全传输规定的最大和最小传输功率，P_tie(t)表示t时刻联络线机组的实际传输功率，ΔP_tie(t)表示t时刻联络线机组传输功率的可调节裕度。