[发明专利]一种考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置方法

权利要求书

1.一种考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：获取电力系统在不同安全裕度的快速频率响应频率最低点的限额信息；

S2：建立考虑不同安全裕度的快速频率响应备用配置模型，包括设置快速频率响应备用优化配置的目标函数和约束条件；

S3：获取传统调频机组与各类调频资源参与快速频率响应的协调关系；

S4：设计考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置流程；

为了同时满足以下两个条件:电力系统满足频率安全、在大功率缺失后不发生低频减载；在各类调频资源满足调配需求时，配置方案的经济性最好的情况下建立快速频率响应备用模型，其中快速频率响应备用模型采用如下方式建立：设置考虑安全裕度的快速频率响应备用配置模型的目标函数，预设多种快速调频资源的备用容量保证电力系统一次调频备用成本最低，其中快速频率响应备用配置模型的目标函数表达式为：

其中，u_i第i种调频手段是否参与快速调频，取值为1或0；c_i为第i种调频手段快速调频备用单位成本；R_i为第i种调频手段快速调频备用容量。

2.根据权利要求1所述的一种考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置方法，其特征还在于：设置快速频率响应备用优化配置的约束条件包括：

备用容量约束：各种快速频率响应资源备用容量应小于其最大容量限制，同时调用的各种快速频率响应资源备用容量的总和大于等于系统快速频率调整备用需求，则有：

R_i≤u_iR_max

∑R_i≥R_d

其中，R_max为各类快速频率响应备用允许的最大值，R_d为电力系统受到大功率缺失扰动下的备用需求；

备用响应时间约束：快速频率调整备用应该在频率达到最低点之前投入：

t_i≤t_min

其中，t_i为各种调频备用资源响应的时间，t_min为系统受到大功率缺失扰动后频率下降到最低点的时间；

机组爬坡约束：火电机组的出力拟合为在快速频率调整范围内简化为常数爬坡率ΔP_Gi(t)≈C_i·t；

其中，ΔP_G为发电机在频率动态响应过程中通过一次调频增发的功率，T表示发电机的时间常数，K是调速器的功频静特性系数，C_i是火电机组的简化爬坡率；

机组出力上限约束：传统的调频机组的功率小于机组出力的最大值；

P_Gi(t)≤P_Gimax

其中，P_Gi是各机组的实际出力，P_Gimax为第i台火电机组的最大出力，

频率安全约束：在电力系统中发生一次大功率缺失扰动后，频率的最低点不超过规定的安全裕度的限额，即

f_min≥SL_k

其中，f_min是电力系统最低点频率；SL_k是规定的安全裕度限额；

功率平衡约束：在大功率缺失下按照能量守恒原则，惯性完全释放使机组的有功出力之和与电力系统初始的功率缺失量相等，即

其中，ΔP_L为系统的功率缺额；t_min是频率达最大偏移时的时间。

3.根据权利要求1所述的一种考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置方法，其特征还在于：

传统调频机组与各类调频资源参与快速频率响应的协调关系为：

如果仅靠传统机组的快速频率调整能力能够满足系统的安全裕度要求，则不需要其他调频方式参与；

如果仅由传统机组进行的快速频率调整无法使频率最低点大于电力系统单次扰动下的快速频率响应频率最低点限额，则需计算出除传统机组外剩余的频率响应容量需求，由各类其他快速调频资源满足该需求。

4.根据权利要求1所述的一种考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置方法，其特征还在于：快速频率响应备用优化配置流程为：

S41：读取传统火电机组发电机的时间常数T、调速器的功频静特性系数K、电力系统的时间惯性常数H，可中断负荷、直流调制以及抽蓄切泵的调节时间t_i和成本c_i，计算频率达到最低点时的传统火电机组的等效爬坡C₁、C₂...C_N及时间t_min；

S42：计算在电力系统频率下降最低点时，各传统调频机组的有功出力P_Gi(t_min)，并判断机组出力是否在最大限制约束之内，即判断是否满足P_Gi(t_min)≤P_Gimax；

如果满足进行S43，若不满足，则返回至S41重新计算；

S43：求解最低点频率并进行安全校验；

利用S41计算得到的频率达到最低点时的机组等效爬坡C₁、C₂...C_N和时间t_min，根据频率最低点计算公式得到判断频率最低点的值是否满足频率安全约束，如果不满足，则对ΔP_L的值进行修正，直到

S44：计算满足电力系统安全裕度约束的备用需求：在最低点频率满足要求后，此时得到ΔP_L'为满足频率安全约束的系统有功缺额，进而计算得到满足系统安全裕度约束的快速频率响应备用需求R_d＝ΔP_L-ΔP_L'；

S45：反复迭代并判断可中断负荷、直流调制和抽蓄切泵这几种快速频率响应备用资源的容量是否满足快速频率响应模型中的容量约束R_i≤u_iR_max、∑R_i≥R_d；判断可中断负荷、直流调制和抽蓄切泵这几种快速频率响应备用资源的响应时间是否满足快速频率响应模型中的调节时间约束t_i≤t_min；同时这几种调节方式的备用成本是否满足快速频率响应模型中的成本之和最小的目标函数如果以上约束条件和目标函数均满足，则得到考虑安全裕度的快速频率响应备用优化配置。