CN109742788B - 一种新能源电站并网性能评价指标修正方法 - Google Patents

一种新能源电站并网性能评价指标修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新能源电站并网性能评价指标修正方法，该方法包括将电网的运行数据传送至关键断面识别模块的电网运行数据接口、根据电网运行数据接口传送的数据确定关键断面的关键断面识别模块、提供辅助决策的电网辅助控制决策模块、将新能源电站的运行数据传送至新能源电站并网性能评价软件模块的新能源电站运行数据接口、根据新能源电站运行数据对新能源电站的并网性能进行评价的新能源电站并网性能评价软件模块、建模的支持向量机模型模块以及能对评价指标进行排序的新能源电站并网特性评价指标自适应修正模块。

Description

一种新能源电站并网性能评价指标修正方法
技术领域
本发明涉及一种评价指标修正方法，具体涉及一种新能源电站并网性能评价指标修正方法。
背景技术
大规模新能源发电接入给电网调度和和运行控制带来新的挑战，在新能源电站并网之前，对其并网性能进行试验和评估是目前保障大规模新能源接入后电网安全稳定运行的重要手段。然而，受容量和技术限制，现阶段只能对逆变器或发电单元开展试验和现场试验，新能源电站并网性能现阶段尚无法进行现场试验，需要借助仿真手段解决。
新能源电站并网性能评价基于电站各类运行数据，分析清洁能源电站故障穿越性能、有功控制性能、无功控制性能、电能质量、电网适应性等多方面的并网特性，并对其进行评价；并基于评估分析结果，结合新能源领域已发布的国标、行标中并网可量化指标，对新能源电站的运行情况进行综合评价，给出辅助性建议。
新能源发电并网标准的相关指标的制定需要具有较高的普适性和一定的时效性，我国不同区域新能源发展的速度不尽相同，加之网架坚强程度也差异悬殊，从而导致不同地理位置、不同时间阶段，对评价指标的要求存在差异。为了能够合理且科学地对区域电网接入的新能源电站并网性能进行评价，因地因时制宜地建立相应的评价指标体系是新能源电站并网性能评价可信与否的极其重要的一环。目前，对于新能源电站并网性能评价的依据都是已颁布标准里的固定参数，缺乏时效性，同时也难以计及区域电网的运行特性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种新能源电站并网性能评价指标修正方法。该方法主要由以下系统构成：
(1)电网运行数据接口：将电网的运行数据传送至关键断面识别模块；
(2)关键断面识别模块:根据电网运行数据接口传送的数据确定关键断面，并将结果输出至电网辅助控制决策模块和支持向量机模型模块；
(3)电网辅助控制决策模块：根据关键断面识别模块输出的结果并依照国家标准提供辅助决策，并将决策结果输出至支持向量机模型模块；
(4)新能源电站运行数据接口：将新能源电站的运行数据传送至新能源电站并网性能评价软件模块；
(5)新能源电站并网性能评价软件模块：根据新能源电站运行数据，依照国家标准对新能源电站的并网性能进行评价，并将评价结果输出至支持向量机模型模块；
(6)支持向量机模型模块：根据接收到的评价结果，结合关键断面识别模块和电网辅助控制决策模块的输出结果进行建模。
(7)新能源电站并网特性评价指标自适应修正模块：对支持向量机模型模块所建立的模型进行求解，对评价指标进行排序并输出排序后的结果。
进一步地，通过所述关键断面识别模块与所述电网运行数据接口对区域电网机电暂态仿真模型的参数进行辨识和在线修正。
进一步地，所述关键断面识别模块具有电网模型的建立、关键断面的判断、安全主题的选择、关键断面的确定4个功能，其中安全主题包括电压稳定、频率稳定、次同步振荡、低频振荡、谐波谐振。
进一步地，所述关键断面识别模块根据关键断面判断模块的输出结果和安全主题选择模块的输出结果确定关键断面，其中，安全主题选择模块的输出结果的优先级别高于关键断面判断模块的输出结果。
进一步地，所述电网辅助控制决策模块中具有运行样本仿真、电网关键特征选择、断面辅助控制决策、电网辅助控制决策4个功能。
进一步地，所述关键断面辅助控制决策，包括电力系统继电保护动作、电网稳控装置动作、电网关键断面线路解列。
进一步地，所述支持向量机模型模块根据关键断面识别模块和电网辅助控制决策模块输出的电网运行状态样本(Xi，Yi)建立规范化后的线性分类面
ωTX+b＝0 (1)
其中Xi为第i个电网的运行状态，通常由关键电源出力、关键线路潮流、关键节点电压构成；Yi为在电网运行状态下该断面是否为关键断面的标志；ω,b 为变量；
根据分类间隔
Figure RE-GDA0001993075300000031
最大，建立如下的优化问题：
Figure RE-GDA0001993075300000032
进一步地，所述自适应修正模块对式(2)进行求解，在求解过程中，将约束项松弛，同时加入惩罚项，式(2)可修正后为
Figure RE-GDA0001993075300000033
式中，ξ为松弛因子，
Figure RE-GDA0001993075300000034
为惩罚项；
为保证式(3)在非线性数据下求解的效果，在求解过程中引入核函数。
此外，本发明还公开了一种运行上述系统的方法，该方法以发布的新能源电站并网量化指标为依据，采用新能源电站及电网实际运行数据与仿真结果，计及区域电网不同运行方式、不同安全主题、不同电网断面安全辅助决策对区域电网安全稳定的影响，通过建立支持向量机模型，对新能源电站并网性能评价指标进行排序和修正。
所述方法具体包括如下步骤：
步骤1：根据电网运行数据，建立区域电网机电暂态仿真模型；
步骤2：根据区域电网运行关键特征及其故障仿真的样本，确定区域电网关键断面辅助控制决策，并在此基础上，构造并建立区域电网安全辅助控制决策库；
步骤3：以公开发布的新能源电站并网量化指标为依据，结合新能源电站及电网实际运行数据与仿真结果，计及区域电网关键断面安全辅助决策，通过统计分析区域电网内新能源电站并网指标整体评价结果，建立支持向量机模型；
步骤4：以新能源电站并网性能评价的历史结果作为输入，通过支持向量机对各项评价指标进行排序和修正，并输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明技术方案中，既能考虑以发布标准中相关量化指标的通用性，又能计及区域电网不同运行方式、不同安全主题、不同电网断面安全辅助决策对区域电网安全稳定的影响。
2、本发明技术方案中，基于新能源电站及区域电网运行数据，通过滚动仿真分析，可以保证新能源电站并网性能评价指标的时效性，科学指导含新能源发电电力系统的运行，保障区域电网的安全稳定运行。
3、本发明技术方案中，新能源电站并网性能评价指标的排序和修正通过建立支持向量机模型完成，具有计算速度块、分类准确率高、泛化能力强都特点，程序设计简单、易于实现。
4、本发明技术方案中，新能源电站并网性能评价指标体系建立的基础是新能源电站并网性能评价的历史结果，这样，既可以立足电网安全稳定运行的实际需要，又可以充分考虑电站运行的实际诉求，从而可以有效支撑源网的协调运行。
附图说明
图1为本发明方案中新能源电站并网性能评价指标自适应修正方案示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述，但是本发明不仅限于以下具体实施方式。
本发明专利提供了一种新能源电站并网性能评价指标修正方法，下面将结合本专利申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。图1示出了新能源电站并网性能评价指标自适应修正方案示意图；
新能源电站并网性能评价指标修正方法的系统主要包括关键断面识别模块、电网辅助控制决策模块、支持向量机模型模块、电网运行数据接口、新能源电站运行数据接口、新能源电站并网性能评价软件模块、新能源电站并网性能评价指标自适应修正模块。
用户根据电网运行数据，建立区域电网机电暂态仿真模型，其中，仿真模型的参数可以通过关键断面识别模块与电网运行数据接口，进行辨识和在线修正。关键断面识别模块中主要包含电网模型、关键断面判断、安全主题选择、关键断面确定4个功能。其中，电网模型根据相关要求建立，例如DL755《电力系统安全稳定导则》和GB/T 26399《电力系统安全稳定控制技术导则》；关键断面判断中依照地理位置初步判定区域电网的关键断面；安全主题选择中，安全主题主要包括电压稳定、频率稳定、次同步振荡、低频振荡、谐波谐振等，选定安全主题后，程序按照安全主题设定边界条件，对区域电网进行仿真分析，并对结果进行扫描；关键断面确定中，关键断面确定的依据主要有两个方面，一是关键断面判断模块的输出结果，另一个是安全主题选择模块的输出结果，其中，安全主题选择模块的输出结果的优先级别较高。
电网辅助控制决策模块中主要包含运行样本仿真、电网关键特征选择、断面辅助控制决策、电网辅助控制决策4个功能。其中，运行样本仿真中，仿真方法和电网是否安全稳定的判断依据为DL755《电力系统安全稳定导则》、GB/T 26399《电力系统安全稳定控制技术导则》、GB/T 31464《电网运行准则》；电网关键特征选择主要根据关键断面判断模块的结果选择重要线路的相关参数 (例如电压、电流、功率等)进行输出；断面辅助控制决策中，依据电网关键特征选择功能中选择的关键输电线路的输出变量，参照DL755《电力系统安全稳定导则》、GB/T 26399《电力系统安全稳定控制技术导则》、GB/T 31464《电网运行准则》的要求，对关键断面的安全稳定情况进行判断，当输出变量出现越限或者电网的安全稳定情况不乐观时，依照DL755《电力系统安全稳定导则》、GB/T 26399《电力系统安全稳定控制技术导则》、GB/T 31464《电网运行准则》采取相应措施并记录，形成相应的故障及控制决策集；电网辅助控制决策中，根据断面辅助控制决策的输出，对区域电网的安全稳定进行全局判断，并依照DL755《电力系统安全稳定导则》、GB/T 26399《电力系统安全稳定控制技术导则》、GB/T 31464《电网运行准则》提供辅助决策。
新能源电站并网性能评价软件模块根据新能源电站运行数据，依照GB/T 19963《风电场接入电力系统技术规定》和GB/T 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》对新能源电站并网性能进行评价，并将评价结果输出至支持向量机模型模块。
支持向量机模型模块依照评价结果，结合关键断面识别模块和电网辅助控制决策模块的输出结果——电网运行状态样本(Xi，Yi)进行建模，其中Xi为第i个电网的运行状态，通常由关键电源出力、关键线路潮流、关键节点电压构成； Yi为在电网运行状态下该断面是否为关键断面的标志。根据各模块的输出，支持向量机模型模块可建立规范化后的线性分类面如下：
ωTX+b＝0 (1)
其中，ω,b为变量。若要使得分类间隔
Figure RE-GDA0001993075300000071
最大，等价于
Figure RE-GDA0001993075300000072
最小，建立如下的优化问题：
Figure RE-GDA0001993075300000073
新能源电站并网性能评价指标自适应修正模块主要目标是对式(2)进行求解，求解过程中，需要将约束项松弛，同时加入惩罚项。为此，式(2)可修正为
Figure RE-GDA0001993075300000074
式中，ξ为松弛因子，
Figure RE-GDA0001993075300000075
为惩罚项。为保证式(3)在非线性数据下求解的效果，求解过程中可以考虑引入核函数。
新能源电站并网性能评价指标自适应修正模块的另一个功能为评价指标的排序和输出。式(3)求解后，变量b即为需要排序的新能源电站并网性能评价指标，而ω为相应的排序依据。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于，该系统 主要由以下构成：
电网运行数据接口：将电网的运行数据传送至关键断面识别模块；
关键断面识别模块:根据电网运行数据接口传送的数据确定关键断面，并将结果输出至电网辅助控制决策模块和支持向量机模型模块；
电网辅助控制决策模块：根据关键断面识别模块输出的结果并依照国家标准提供辅助决策，并将决策结果输出至支持向量机模型模块；
新能源电站运行数据接口：将新能源电站的运行数据传送至新能源电站并网性能评价软件模块；
新能源电站并网性能评价软件模块：根据新能源电站运行数据，依照国家标准对新能源电站的并网性能进行评价，并将评价结果输出至支持向量机模型模块；
支持向量机模型模块：根据接收到的评价结果，结合关键断面识别模块和电网辅助控制决策模块的输出结果进行建模；
新能源电站并网特性评价指标自适应修正模块：对支持向量机模型模块所建立的模型进行求解，对评价指标进行排序并输出排序后的结果。
2.根据权利要求1所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：通过所述关键断面识别模块与所述电网运行数据接口对区域电网机电暂态仿真模型的参数进行辨识和在线修正。
3.根据权利要求1或2所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：所述关键断面识别模块具有电网模型的建立、关键断面的判断、安全主题的选择、关键断面的确定4个功能，其中安全主题包括电压稳定、频率稳定、次同步振荡、低频振荡、谐波谐振。
4.根据权利要求3所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：所述关键断面识别模块根据关键断面判断模块的输出结果和安全主题选择模块的输出结果确定关键断面，其中，安全主题选择模块的输出结果的优先级别高于关键断面判断模块的输出结果。
5.根据权利要求1所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：所述电网辅助控制决策模块中具有运行样本仿真、电网关键特征选择、断面辅助控制决策、电网辅助控制决策4个功能。
6.根据权利要求5所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：所述关键断面辅助控制决策，包括电力系统继电保护动作、电网稳控装置动作、电网关键断面线路解列。
7.根据权利要求1所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：所述支持向量机模型模块根据关键断面识别模块和电网辅助控制决策模块输出的电网运行状态样本(Xi，Yi)建立规范化后的线性分类面
ωTX+b＝0 (1)
其中Xi为第i个电网的运行状态，通常由关键电源出力、关键线路潮流、关键节点电压构成；Yi为在电网运行状态下该断面是否为关键断面的标志；ω,b为变量；
根据分类间隔
Figure FDA0003615889470000021
最大，建立如下的优化问题：
Figure FDA0003615889470000022
8.根据权利要求7所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：所述自适应修正模块对式(2)进行求解，在求解过程中，将约束项松弛，同时加入惩罚项，式(2)可修正后为
Figure FDA0003615889470000023
式中，ξ为松弛因子，
Figure FDA0003615889470000024
为惩罚项；
为保证式(3)在非线性数据下求解的效果，在求解过程中引入核函数。
9.根据权利要求1至8任意一项 所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：以发布的新能源电站并网量化指标为依据，采用新能源电站及电网实际运行数据与仿真结果，计及区域电网不同运行方式、不同安全主题、不同电网断面安全辅助决策对区域电网安全稳定的影响，通过建立支持向量机模型，对新能源电站并网性能评价指标进行排序和修正。
10.根据权利要求9所述的一种新能源电站并网性能评价指标评价系统，其特征在于：其修正方法具体包括如下步骤：
步骤1：根据电网运行数据，建立区域电网机电暂态仿真模型；
步骤2：根据区域电网运行关键特征及其故障仿真的样本，确定区域电网关键断面辅助控制决策，并在此基础上，构造并建立区域电网安全辅助控制决策库；
步骤3：以公开发布的新能源电站并网量化指标为依据，结合新能源电站及电网实际运行数据与仿真结果，计及区域电网关键断面安全辅助决策，通过统计分析区域电网内新能源电站并网指标整体评价结果，建立支持向量机模型；
步骤4：以新能源电站并网性能评价的历史结果作为输入，通过支持向量机对各项评价指标进行排序和修正，并输出。
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