[发明专利]一种源荷分布式协调的特高压直流受端电网频率调节方法

说明书

本发明提出了一种源荷分布式协调的特高压直流受端电网频率调节方法。本发明构建特高压直流受端电网模型，分别将多台光伏、储能和柔性负荷系统接入特高压直流受端电网模型的节点；在模型中模拟系统故障，通过不同故障情况下系统频率变化曲线拟合系统参数；构建系统频率最小值模型，并通过迭代法优化求解得到系统频率反馈系数，进而求得系统需求容量；分别通过光伏、储能和柔性负荷的可调容量构建各自的约束条件，通过各自的调节成本构建总调节成本，结合系统需求容量以总调节成本最小为优化目标，优化光伏系统、储能系统和柔性负荷的运行状态。本发明优点在于：充分运用电网中的调频资源，在保证频率跌落最低点的情况下对电网频率进行调节。

技术领域

本发明属于电力系统优化方法，具体地说是一种源荷分布式协调的特高压直流受端电网频率调节方法。

背景技术

特高压直流受端电网面临特高压直流闭锁后的频率和电压稳定风险。以锦苏直流为例，2015年9月29日锦苏直流双极闭锁故障，损失直流功率490万千瓦，故障后13秒系统频率下跌至49.557HZ；在某两次宾金直流闭锁事件中，分别给电网造成3.689GW和2GW的功率缺额，电网部分1000MW火电机组满负荷运行，机组一次调频裕度不足。

近年来，我国分布式光伏发展速度不断提高，分布式光伏密集接入特高压直流受端电网后，一方面，分布式光伏替代了常规电源，一定程度上降低了电压支撑能力及短路容量，增加了电网发生扰动时特高压直流发生换相失败甚至闭锁的可能性；另一方面，分布式光伏的耐频、耐压能力低，特高压直流闭锁后的系统频率电压波动，可能造成分布式光伏大规模无序脱网，进一步恶化系统的频率和电压，进而引发连锁反应，扩大事故范围，增大事故严重程度，甚至造成大面积停电。

在电力系统出现大量功率缺额，而电网中火电机组调频能力不足导致调频能力下降时，需要充分挖掘电网中的其他调频设备，在电网发生频率波动时为电网提供频率支撑。

储能设备的应用有望解决可再生能源的间歇性、不稳定性等问题。储能设备可以将电网中多余的电能吸收并存，并在电网发生功率缺额时释放电能。提高可再生能源的可控性与可利用率，并提供各类电力系统辅助服务。

选用空调温控负荷。在人体舒适度范围内，温控负荷的短时启停不会对用户的使用体验感带来明显影响，因而可将其纳入调频控制对象。当电网功率不足时，温控负荷提前结束工作状态，释放功率，当电网功率过剩时，温控负荷提前进入工作状态，吸收电网功率。

由于我们的调节主体较多，各调节主体调节特性各异，加之不同调节主体分布分散。本发明实施一种源荷分布式协调的特高压直流受端电网频率调节方法，协调电网中各调频主体在系统故障时的出力，以最小的调频成本达到缓解电网频率波动的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种源荷分布式协调的特高压直流受端电网频率调节方法，具体包括以下步骤：

步骤1：构建特高压直流受端电网模型，分别将多台光伏系统、多台储能系统、多台柔性负荷系统依次接入特高压直流受端电网模型的节点；

步骤2：在特高压直流受端电网模型中模拟系统故障，在系统故障发生后直至系统趋于稳态时每隔一定采样间隔时间对系统频率进行采样，根据采样的系统频率分别计算系统故障时刻的等效惯量、计算发电机的增益系数；

步骤3：构建系统频率最小值模型，进一步对系统频率最小值模型通过迭代法进行优化求解得到系统频率反馈系数，根据系统频率反馈系数、调节器调节系数计算储能的频率反馈系数、柔性负荷的频率反馈系数、光伏的频率反馈系数之和，进一步计算系统需求容量；

步骤4，通过光伏系统的可调容量构建光伏出力约束条件，通过储能系统的可调容量构建储能出力约束条件，通过柔性负荷的可调容量构建负荷约束条件，根据光伏系统的调节成本、储能系统的调节成本、柔性负荷的调节收益构建总调节成本，结合系统需求容量以总调节成本最小为优化目标，优化光伏系统的实际出力、储能系统的实际出力，以及柔性负荷的实际负荷；