[发明专利]一种风电并网下考虑动态频率约束的机组组合优化方法

说明书

本发明一种风电并网下考虑动态频率约束的机组组合优化方法，属于电力系统运行调度领域；本发明在传统机组组合模型基础上考虑动态频率约束以提高大规模风电并网后的频率稳定性，根据风机响应机理，建立风电并网系统频率响应模型，推导出动态频率量化评估指标，构建计及动态频率约束的风电并网系统机组组合优化模型。本发明具有确保大规模风电并网后电力系统的频率稳定的优点和效果，能有效改善电力系统动态频率响应，提高系统频率稳定，进而为大规模风电并网提供指导依据。

技术领域

本发明属于电力系统运行调度领域，尤其涉及一种风电并网下考虑动态频率约束的机组组合优化方法。

背景技术

以风电为代表的新能源发电在电力系统中的占比逐渐增加，预计在2020年，我国风电并网装机规模将达到2.1亿kW以上，占比将增加至总发电容量的11％。虽然大规模风电接入系统可有效缓解能源危机，但风电出力呈现出的不确定性以及风电机组对电网表现出的低惯量特征给电网频率稳定带来了挑战。

传统电力系统中，供电侧主要由出力较为平稳的火电机组构成，需求侧负荷投切时，系统频率发生波动。大规模风电并网后，供电侧出力平稳性降低，系统稳态频率波动幅度增大，需提高电力系统备用容量以平抑风电出力波动。但与此同时，备用容量的提升将降低系统运行的经济效益。另一方面，大规模风电并网后，风电机组的低惯量特征使电网存在动态频率稳定问题。随着风电在电力系统中渗透率逐渐提高，风电机组的接入替代了部分火电机组，系统惯量水平降低，致使电网动态频率稳定受到威胁。惯量降低将削弱系统对扰动功率的抵抗能力。在系统发生功率缺额情况下，低惯量系统频率变化速度较快，频率跌落幅度较大，一旦频率跌落至低频减载保护装置整定值，减载动作将引发系统大面积停电。

大规模风电并网下，传统的机组组合策略仅考虑系统的功率平衡约束、机组最大与最小出力约束、机组最小启停时间约束以及稳态情况下的潮流约束。传统的机组组合策略不包含系统频率约束，该策略下发生扰动时系统频率存在越限的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种风电并网下考虑动态频率约束的机组组合优化方法，以解决针对风电并网条件下传统机组组合策略缺少考虑动态频率约束而导致的扰动时系统频率存在越限的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种风电并网下考虑动态频率约束的机组组合优化方法的具体技术方案如下：

本发明在传统机组组合模型基础上考虑动态频率约束以提高大规模风电并网后的频率稳定性。根据风机响应机理，建立风电并网系统频率响应模型，推导出动态频率量化评估指标。构建计及动态频率约束的风电并网系统机组组合优化模型，该模型基于以下目标函数以及约束条件：

本发明目标函数定义为系统发电成本最低：

式中：T为调度周期小时数；P_s,i,t和P_w,i,t分别为第i台火电机组和第i个风场在t时刻的发电功率；U_s,i,t为第i个火电机组在t时刻的运行状态；n和m为火电机组台数和风电场个数；a_i、b_i和c_i为第i台火电机组发电成本系数；k_i为第i个风场的运维成本系数；B_i为第i台火电机组开机成本。

本发明约束条件有：

U_s,i,tP_s,i,min≤P_s,i,t≤U_s,i,tP_s,i,max (3)

-R_i,down≤P_s,i,t-P_s,i,(t-1)≤R_i,up (4)