CN114914913A - 一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,包括如下步骤:建立机组组合目标函数;求解机组组合目标函数;构建风电动态交互影响评估模型,校验变流器驱动稳定性裕度;基于功率灵敏度对机组出力进行调整;根据调整后的出力状态更新机组的组合方案。通过风电动态交互影响评估模型对初始机组组合的变流器驱动稳定性裕度进行检验,在变流器驱动稳定性裕度不符合设定的阈值的情况下,基于功率灵敏度对机组出力进行调整,形成一个新的机组组合来提高变流器驱动稳定裕度,避免由风电并网对电力系统调度带来的变流器驱动失稳等潜在风险。

Description

一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法
技术领域
本发明涉及风电领域,更具体地,涉及一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法。
背景技术
机组组合是电力系统中一个重要的经济能源管理问题,其目的是在满足各种物理和运行约束的前提下,为电力市场提供经济最优解决方案。传统的安全约束机组组合方法侧重于静态安全约束条件,如网络约束,而动态约束往往被忽略。近年来,在学术界开始计及动态约束条件,特别是稳定性约束的重要性已得到广泛认知,在电力系统调度层面考虑了频率稳定约束、电压稳定约束、转子角稳定约束等动态约束条件。
变流器驱动稳定性涉及风电等变流器驱动型电源控制动态与同步发电机的机电动态之间的动态交互,在强动态交互、重负荷等运行工况下可诱发振荡失稳事故。然而,在现有机组组合的技术和方法中,更多是考虑机组的动态频率,将动态频率作为约束条件。但尚未有考虑变流器驱动稳定性的动态约束条件,这使得常规机组组合方案,在实际运行中存在超越变流器驱动稳定裕度,诱发振荡失稳等风险。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中机组组合没有考虑变流器驱动稳定性的问题,提供一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,将变流器驱动稳定性作为一个新的约束条件,避免由风电并网对电力系统调度带来的变流器驱动失稳等潜在风险。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:提供一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,包括以下的步骤:
步骤一:建立机组组合目标函数如下:
Figure BDA0003708277770000021
其中,Nt表示机组调度时段数,Ng表示参与调度机组总数,
Figure BDA0003708277770000022
分别代表第i台机组的可变发电成本和固定发电成本,Pit表示第i台机组在时段t 区间内输出有功功率,uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
Figure BDA0003708277770000023
代表第i台机组启动和关停成本;yit,zit表示第i台机组在调度时段t开始时的启动/关闭状态的二进制变量;
步骤二:求解机组组合目标函数;
步骤三:构建风电动态交互影响评估模型,校验变流器驱动稳定性裕度;若变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,则以对应的机组作为组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则执行下一步骤;
步骤四:基于功率灵敏度对机组出力进行调整;
步骤五:将调整后出力状态后的机组导入风电动态交互评估模型,更新变流器驱动稳定性裕度并对变流器驱动稳定性裕度进行检验;如变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,调整后的出力状态更新机组的组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则重新执行步骤四。
在上述的技术方案中,通过风电动态交互影响评估模型对初始机组组合的变流器驱动稳定性裕度进行检验,若是机组的组合方案变流器驱动稳定性裕度不符合设定的阈值,说明该机组组合存在变流器驱动失稳的风险。在变流器驱动稳定性裕度不符合设定的阈值的情况下,提出的基于功率灵敏度对机组出力进行调整形成一个新的机组组合的优化方式能够改变变流器驱动稳定裕度,让变流器驱动稳定裕度能够变得充足从而满足基于使用情况设定的阈值。
优选的,在步骤三中,构建风电动态交互影响评估模型的具体步骤为:
S3.1:将机组组合对应下的风电场等效为一个恒功率静态模型,建立系统状态空间模型,求解关键模式的稳定裕度;
S3.2:将机组组合对应下的风电场以全功率动态模型接入,建立系统状态空间模型,求解关键模式的稳定裕度;
S3.3:上述两个模型的变流器驱动稳定性裕度之差为风电动态交互影响评估模型。
优选的,在步骤四中,采用分段多项式功率转移算法对机组出力进行调整。在基于功率灵敏度的基础上,采用分段多项式功率转移算法能够有效解决机组组合变流器驱动稳定裕度不足问题,经过此算法进行机组出力调整可以提高变流器驱动稳定裕度。
优选的,使用分段多项式功率转移算法对机组出力进行调整,具体包括以下步骤:
S4.1:输入当前发电计划时段t;
S4.2:计算当前在线机组的功率灵敏度,并按照升序排列,选定最低灵敏度机组和最高灵敏度机组;
S4.3:采用分段多项式功率计算公式计算当次功率转移量;
S4.4:检查该功率转移量是否满足S4.2所选定的两台机组发电限值,若不满足,则将功率转移量更新为按照发电限值与机组功率偏差的最小值;
S4.5:按照S4.3或S4.4所计算的功率转移量从将最低灵敏度机组转移到最高灵敏度机组;
S4.6:更新当前机组出力情况,调整机组的出力状态;
优选的,在步骤五中,具体的步骤如下:
S5.1:将上述步骤S4.6中机组更新调整后的出力状态导入风电动态交互评估模型,更新变流器驱动稳定性裕度,若符合设定的阈值,则根据设计的迭代次数重复执行步骤S4.2至S4.6,然后保存t时段最后的机组出力状态并执行下步骤;若不符合设定的阈值,则重新执行步骤S4.2至S4.6;
S5.2:采用步骤S4.1至S4.6调整下一时段的机组出力状态,并采用步骤S5.1 进行变流器驱动稳定性裕度检验并保存保存该时段最后的机组出力状态,直至所有时段都完成变流器驱动稳定性裕度并输出所有时段的机组出力状态;
S5.3:以所有时段调整后的机组出力状态更新机组组合方案。
优选的,在步骤S4.2中,功率灵敏度表示为:
Figure BDA0003708277770000031
其中,DRt为时段t关键模式的阻尼系数,Pit为第i台机组出力。σ,ω为关键模式特征根实部和虚部。
优选的,在步骤S4.3中,功率转移量为:
Figure BDA0003708277770000041
Δζtk=ζT-DRtk
Figure BDA0003708277770000042
其中,Δζtk为阻尼系数偏差,ζT为关键模式的预期目标阻尼系数,为时段 t中第k-1次功率转移后系统关键模式阻尼系数;DRtk为时段t中第k-1次功率转移后系统关键模式阻尼系数;a为最小功率转移量,b为修正阻尼偏差的比例系数,c为阻尼系数收敛加速因子,
Figure BDA0003708277770000043
为阻尼系数微分,用以表征当次功率转移迭代效果;Δζ'(t,k)为分段函数,当阻尼系数微分小于1%时,引入收敛因子加大功率转移量。
通过引入功率转移量Δptk,能够实现调度机组的出力再分配。在功率转移量的计算中,以提高系统关键模式阻尼为目标,每进行一次功率转移,系统关键模式阻尼将提升。同时为了兼顾算法效率,采用阻尼系数微分作为分段加速量,若
Figure BDA0003708277770000044
则表明功率转移量过小,对系统关键模式阻尼提升较小,需要在下一次功率转移时,乘以加速因子c,进而增加功率转移量。若
Figure BDA0003708277770000045
则表示当前设置的功率转移量符合阻尼提升的要求,能够较快地实现阻尼提升。
优选的,在S4.4中,检查该功率转移量是否满足机组发电限值,所校验的关系式如下:
Pitk-Δptk≥Pi min
Figure BDA0003708277770000046
其中,Δptk表示从第i台机组转移到第j台机组的功率转移量;Pitk和Pjtk分别表示第i台和第j台机组在时段t进行了k-1次功率转移后的出力大小;Pi min
Figure BDA0003708277770000047
分别表示第i台机组允许的最小出力和第j台机组允许的最大出力。
若不满足,则更新功率转移量定义如为:
Δptk=min{(Pitk-Pi min),(Pi max-Pjtk)}
其中,Pi min
Figure BDA0003708277770000048
分别表示第i台机组允许的最小出力和第j台机组允许的最大出力。功率转移量是通过步骤S4.3的公式计算确定,但是否能够完成这一功率转移,仍需要校验机组出力限制,即第i台机组被转移后,输出功率不得小于其最小出力限制,而接受转移的第j台机组的输出功率不得高于其最大出力限制。因此,当无法满足校验关系式时,应选取出力两台机组允许转移量(其中第i台机组允许的最大转移量为Pitk-Pi min,而第j台机组允许的最大接受量为
Figure BDA0003708277770000051
)中较小的一个量进行功率转移。
优选的,在步骤一中,对目标函数输入约束条件,具体如下:
发电机出力约束:
Figure BDA0003708277770000052
其中,Pi min,Pi max表示第i台机组的有功功率最小和最大值;
热备用约束条件:
Figure BDA0003708277770000053
其中,Rit表示时段t区间第i台机组的备用容量,
Figure BDA0003708277770000054
表示时段t区间的备用总容量;uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
出力爬坡约束条件:
Figure BDA0003708277770000055
其中,RDi,RUi表示第i台机组出力下降、爬升限值,SDi,SUi表示第 i台机组关停、启动出力限值;
机组最小启动时间约束:
Figure BDA0003708277770000056
其中,
Figure BDA0003708277770000057
表示在时段t区间内第i台机组的开关状态量,Ti ON,Ti OFF表示第i台机组的最小启停时间;
有功无功平衡约束条件:
Figure BDA0003708277770000058
其中,Qit表示第i台机组在时段t区间内输出无功功率,PWGt,QWGt表示在时段t区间内风电有功功率和无功功率输出,PWGt,QWGt表示在时段区间t内有功功率和无功功率负荷,Gmn,Bmn表示节点m与节点n之间母线的导纳与电纳, Vmt,Vnt表示在时段t区间内母线mn的两端节点电压幅值,θmnt表示在时段t 区间内母线mn的两端节点电压角偏差;
传输容量约束条件:
Figure BDA0003708277770000061
其中,Xmn为母线mn的电抗,PTmnt表示时段t区间内在母线mn上有功功率传输值,
Figure BDA0003708277770000062
表示时段t区间内在母线mn上的最小和最大有功功率传输限值。
节点电压约束条件:
Figure BDA0003708277770000063
其中,
Figure BDA0003708277770000064
表示时段t区间内在母线节点m上的最小和最大允许电压幅值。
优选的,在步骤二中,采用数学规划优化器求解机组组合目标函数。
与现有技术相比,有益效果是:本方法中在机组组合问题上引入了变流器驱动稳定性作为约束判断的条件,当机组组合满足所设定变流器驱动稳定裕度才能投入实际中的生产应用,避免由风电并网对电力系统调度带来的变流器驱动失稳等潜在风险。通过基于功率灵敏度的分段多项式功率转移算法对机组的出力状态进行调整,通过此方式进行调整后的机组组合的变流器驱动稳定裕度能够得到提高,在兼顾经济性的同时保障电力系统安全稳定运行,具有重要的实际工程应用意义。
附图说明
图1是本发明一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法的流程图;
图2是本发明的分段多项式功率转移迭代效果图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的具体描述:
实施例1
如图1所示为一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法的实施例,包括以下的步骤:
步骤一:建立机组组合目标函数如下:
Figure BDA0003708277770000071
其中,Nt表示机组调度时段数,Ng表示参与调度机组总数,
Figure BDA0003708277770000072
分别代表第i台机组的可变发电成本和固定发电成本,Pit表示第i台机组在时段t 区间内输出有功功率,uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
Figure BDA0003708277770000073
代表第i台机组启动和关停成本;yit,zit表示第i台机组在调度时段t开始时的启动/关闭状态的二进制变量;
步骤二:求解常规机组组合目标函数;
步骤三:构建风电动态交互影响评估模型,校验变流器驱动稳定性裕度;若变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,则以对应的机组作为组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则执行下一步骤;
步骤四:基于功率灵敏度,使用分段多项式功率转移算法对机组出力进行调整;
步骤五:将调整后出力状态后的机组导入风电动态交互评估模型,更新变流器驱动稳定性裕度并对变流器驱动稳定性裕度进行检验;如变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,调整后的出力状态更新机组的组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则重新执行步骤四。
在本实施例中,通过风电动态交互影响评估模型对初始机组组合的变流器驱动稳定性裕度进行检验,若是机组的组合方案变流器驱动稳定性裕度不符合设定的阈值,说明该机组组合存在变流器驱动失稳的风险。在变流器驱动稳定性裕度不符合设定的阈值的情况下,提出的基于功率灵敏度对机组出力进行调整形成一个新的机组组合的优化方式能够改变变流器驱动稳定裕度,让变流器驱动稳定裕度能够变得充足从而满足基于使用情况设定的阈值。
本实施例的有益效果是:在机组组合问题上引入了变流器驱动稳定性作为约束判断的条件,当机组组合满足所设定变流器驱动稳定裕度才能投入实际中的生产应用,避免由风电并网对电力系统调度带来的变流器驱动失稳等潜在风险。通过基于功率灵敏度的分段多项式功率转移算法对机组的出力状态进行调整,通过此方式进行调整后的机组组合的变流器驱动稳定裕度能够得到提高,在兼顾经济性的同时保障电力系统安全稳定运行,具有重要的实际工程应用意义。
实施例2
一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法的实施例2,包括以下的步骤:
步骤一:建立机组组合目标函数如下:
Figure BDA0003708277770000081
其中,Nt表示机组调度时段数,Ng表示参与调度机组总数,
Figure BDA0003708277770000082
分别代表第i台机组的可变发电成本和固定发电成本,Pit表示第i台机组在时段t 区间内输出有功功率,uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
Figure BDA0003708277770000083
代表第i台机组启动和关停成本;yit,zit表示第i台机组在调度时段t开始时的启动/关闭状态的二进制变量;
对目标函数输入约束条件,具体如下:
发电机出力约束:
Figure BDA0003708277770000084
其中,Pi min,Pi max表示第i台机组的有功功率最小和最大值;
热备用约束条件:
Figure BDA0003708277770000085
其中,Rit表示时段t区间第i台机组的备用容量,
Figure BDA0003708277770000086
表示时段t区间的备用总容量;uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
出力爬坡约束条件:
Figure BDA0003708277770000091
其中,RDi,RUi表示第i台机组出力下降、爬升限值,SDi,SUi表示第 i台机组关停、启动出力限值;
机组最小启动时间约束:
Figure BDA0003708277770000092
其中,
Figure BDA0003708277770000093
表示在时段t区间内第i台机组的开关状态量,Ti ON,Ti OFF表示第i台机组的最小启停时间;
有功无功平衡约束条件:
Figure BDA0003708277770000094
其中,Qit表示第i台机组在时段t区间内输出无功功率,PWGt,QWGt表示在时段t区间内风电有功功率和无功功率输出,PWGt,QWGt表示在时段区间t内有功功率和无功功率负荷,Gmn,Bmn表示节点m与节点n之间母线的导纳与电纳, Vmt,Vnt表示在时段t区间内母线mn的两端节点电压幅值,θmnt表示在时段t 区间内母线mn的两端节点电压角偏差;
传输容量约束条件:
Figure BDA0003708277770000095
其中,Xmn为母线mn的电抗,PTmnt表示时段t区间内在母线mn上有功功率传输值,
Figure BDA0003708277770000096
表示时段t区间内在母线mn上的最小和最大有功功率传输限值。
节点电压约束条件:
Figure BDA0003708277770000097
其中,
Figure BDA0003708277770000098
表示时段t区间内在母线节点m上的最小和最大允许电压幅值。
步骤二:采用数学规划优化器(本实施例具体为Gurobi)求解常规机组组合目标函数;
步骤三:根据求解的机组组合目标函数构建风电动态交互影响评估模型,校验变流器驱动稳定性裕度;若变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,则以对应的机组作为组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则执行下一步骤;构建风电动态交互影响评估模型的具体步骤为:
S3.1:将机组组合对应下的风电场等效为一个恒功率静态模型,建立系统状态空间模型,求解关键模式的稳定裕度;
S3.2:将机组组合对应下的风电场以全功率动态模型接入,建立系统状态空间模型,求解关键模式的稳定裕度;
S3.3:上述两个模型的变流器驱动稳定性裕度之差为风电动态交互影响评估模型。
步骤四:基于功率灵敏度,使用分段多项式功率转移算法对机组出力进行调整;具体包括以下步骤:
S4.1:输入当前发电计划时段t;
S4.2:计算当前在线机组的功率灵敏度,并按照升序排列,选定最低灵敏度机组和最高灵敏度机组;
S4.3:采用分段多项式功率计算公式计算当次功率转移量;
S4.4:检查该功率转移量是否满足S4.2所选定的两台机组发电限值,若不满足,则将功率转移量更新为按照发电限值与机组功率偏差的最小值;
S4.5:按照S4.3或S4.4所计算的功率转移量从将最低灵敏度机组转移到最高灵敏度机组;
S4.6:更新当前机组出力情况,调整机组的出力状态;
步骤五:具体的步骤如下:
S5.1:将上述步骤S4.6中机组更新调整后的出力状态导入风电动态交互评估模型,更新变流器驱动稳定性裕度,若符合设定的阈值,则根据设计的迭代次数重复执行步骤S4.2至S4.6,多次迭代的效果如图2所示,然后保存t时段最后的机组出力状态并执行下步骤;若不符合设定的阈值,则重新执行步骤S4.2 至S4.6;
S5.2:采用步骤S4.1至S4.6调整下一时段的机组出力状态,并采用步骤S5.1 进行变流器驱动稳定性裕度检验并保存保存该时段最后的机组出力状态,直至所有时段都完成变流器驱动稳定性裕度并输出所有时段的机组出力状态;
S5.3:以所有时段调整后的机组出力状态更新机组组合方案。
实施例3
一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法的实施例3,在实施例2 的基础上,对步骤四进一步限定,具体如下:
在步骤S4.2中,功率灵敏度表示为:
Figure BDA0003708277770000111
其中,DRt为时段t关键模式的阻尼系数,Pit为第i台机组出力。σ,ω为关键模式特征根实部和虚部。
在步骤S4.3中,功率转移量为:
Figure BDA0003708277770000112
Δζtk=ζT-DRtk
Figure BDA0003708277770000113
其中,Δζtk为阻尼系数偏差,ζT为关键模式的预期目标阻尼系数,为时段 t中第k-1次功率转移后系统关键模式阻尼系数;a为最小功率转移量,b为修正阻尼偏差的比例系数,c为阻尼系数收敛加速因子,
Figure BDA0003708277770000114
为阻尼系数微分,用以表征当次功率转移迭代效果;Δζ'(t,k)为分段函数,当阻尼系数微分小于1%时,引入收敛因子加大功率转移量。
通过引入功率转移量Δptk,能够实现调度机组的出力再分配。在功率转移量的计算中,以提高系统关键模式阻尼为目标,每进行一次功率转移,系统关键模式阻尼将提升。同时为了兼顾算法效率,采用阻尼系数微分作为分段加速量,若
Figure BDA0003708277770000115
则表明功率转移量过小,对系统关键模式阻尼提升较小,需要在下一次功率转移时,乘以加速因子c,进而增加功率转移量。若
Figure BDA0003708277770000116
则表示当前设置的功率转移量符合阻尼提升的要求,能够较快地实现阻尼提升。
在步骤S4.4中,检查该功率转移量是否满足机组发电限值,所校验的关系式如下:
Pitk-Δptk≥Pi min
Figure BDA0003708277770000121
其中,Δptk表示从第i台机组转移到第j台机组的功率转移量;Pitk和Pjtk分别表示第i台和第j台机组在时段t进行了k-1次功率转移后的出力大小;Pi min
Figure BDA0003708277770000122
分别表示第i台机组允许的最小出力和第j台机组允许的最大出力。
若不满足,则更新功率转移量定义如为:
Δptk=min{(Pitk-Pi min),(Pi max-Pjtk)}
其中,Pi min
Figure BDA0003708277770000123
分别表示第i台机组允许的最小出力和第j台机组允许的最大出力。功率转移量是通过步骤S4.3的公式计算确定,但是否能够完成这一功率转移,仍需要校验机组出力限制,即第i台机组被转移后,输出功率不得小于其最小出力限制,而接受转移的第j台机组的输出功率不得高于其最大出力限制。因此,当无法满足校验关系式时,应选取出力两台机组允许转移量(其中第i台机组允许的最大转移量为Pitk-Pi min,而第j台机组允许的最大接受量为
Figure BDA0003708277770000124
)中较小的一个量进行功率转移。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,包括以下的步骤:
步骤一:建立机组组合目标函数如下:
Figure FDA0003708277760000011
其中,Nt表示机组调度时段数,Ng表示参与调度机组总数,
Figure FDA0003708277760000012
分别代表第i台机组的可变发电成本和固定发电成本,Pit表示第i台机组在时段t区间内输出有功功率,uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
Figure FDA0003708277760000013
代表第i台机组启动和关停成本;yit,zit表示第i台机组在调度时段t开始时的启动/关闭状态的二进制变量;
步骤二:求解机组组合目标函数;
步骤三:构建风电动态交互影响评估模型,校验变流器驱动稳定性裕度;若变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,则以对应的机组作为组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则执行下一步骤;
步骤四:基于功率灵敏度对机组出力进行调整;
步骤五:将调整后出力状态后的机组导入风电动态交互评估模型,更新变流器驱动稳定性裕度并对变流器驱动稳定性裕度进行检验;如变流器驱动稳定性裕度符合设定阈值,调整后的出力状态更新机组的组合方案,若稳定性裕度不符合设定的阈值,则重新执行步骤四。
2.根据权利要求1所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在步骤三中,构建风电动态交互影响评估模型的具体步骤为:
S3.1:将机组组合对应下的风电场等效为一个恒功率静态模型,建立系统状态空间模型,求解关键模式的稳定裕度;
S3.2:将机组组合对应下的风电场以全功率动态模型接入,建立系统状态空间模型,求解关键模式的稳定裕度;
S3.3:上述两个模型的变流器驱动稳定性裕度之差为风电动态交互影响评估模型。
3.根据权利要求1所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在步骤四中,采用分段多项式功率转移算法对机组出力进行调整。
4.根据权利要求3所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,使用分段多项式功率转移算法对机组出力进行调整,具体包括以下步骤:
S4.1:输入当前发电计划时段t;
S4.2:计算当前在线机组的功率灵敏度,并按照升序排列,选定最低灵敏度机组和最高灵敏度机组;
S4.3:采用分段多项式功率计算公式计算当次功率转移量;
S4.4:检查该功率转移量是否满足S4.2所选定的两台机组发电限值,若不满足,则将功率转移量更新为按照发电限值与机组功率偏差的最小值;
S4.5:按照S4.3或S4.4所计算的功率转移量从将最低灵敏度机组转移到最高灵敏度机组;
S4.6:更新当前机组出力情况,调整机组的出力状态。
5.根据权利要求4所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在步骤五中,具体的步骤如下:
S5.1:将上述步骤S4.6中机组更新调整后的出力状态导入风电动态交互评估模型,更新变流器驱动稳定性裕度,若符合设定的阈值,则根据设计的迭代次数重复执行步骤S4.2至S4.6,然后保存t时段最后的机组出力状态并执行下步骤;若不符合设定的阈值,则重新执行步骤S4.2至S4.6;
S5.2:采用步骤S4.1至S4.6调整下一时段的机组出力状态,并采用步骤S5.1进行变流器驱动稳定性裕度检验并保存保存该时段最后的机组出力状态,直至所有时段都完成变流器驱动稳定性裕度并输出所有时段的机组出力状态;
S5.3:以所有时段调整后的机组出力状态更新机组组合方案。
6.根据权利要求5所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在步骤S4.2中,功率灵敏度表示为:
Figure FDA0003708277760000021
其中,DRt为时段t关键模式的阻尼系数,Pit为第i台机组出力。σ,ω为关键模式特征根实部和虚部。
7.根据权利要求5所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在步骤S4.3中,功率转移量为:
Figure FDA0003708277760000031
Δζtk=ζT-DRtk
Figure FDA0003708277760000032
其中,Δζtk为阻尼系数偏差,ζT为关键模式的预期目标阻尼系数,DRtk为时段t中第k-1次功率转移后系统关键模式阻尼系数;a为最小功率转移量,b为修正阻尼偏差的比例系数,c为阻尼系数收敛加速因子,
Figure FDA0003708277760000033
为阻尼系数微分,用以表征当次功率转移迭代效果;Δζ'(t,k)为分段函数,当阻尼系数微分小于1%时,引入收敛因子加大功率转移量。
8.根据权利要求5所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在S4.4中,检查该功率转移量是否满足机组发电限值,所校验的关系式如下:
Pitk-Δptk≥Pi min
Figure FDA0003708277760000034
其中,Δptk表示从第i台机组转移到第j台机组的功率转移量;Pitk和Pjtk分别表示第i台和第j台机组在时段t进行了k-1次功率转移后的出力大小;Pi min
Figure FDA0003708277760000035
分别表示第i台机组允许的最小出力和第j台机组允许的最大出力;
若不满足,则更新功率转移量定义如为:
Figure FDA0003708277760000036
其中,Pi min
Figure FDA0003708277760000037
分别表示第i台机组允许的最小出力和第j台机组允许的最大出力。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,其特征在于,在步骤一中,对目标函数输入约束条件,具体如下:
发电机出力约束:
Figure FDA0003708277760000038
其中,Pi min,Pi max表示第i台机组的有功功率最小和最大值;
热备用约束条件:
Figure FDA0003708277760000039
其中,Rit表示时段t区间第i台机组的备用容量,
Figure FDA0003708277760000041
表示时段t区间的备用总容量;uit代表第i台机组在调度时段t区间内开/关状态的二进制变量;
出力爬坡约束条件:
Figure FDA0003708277760000042
其中,RDi,RUi表示第i台机组出力下降、爬升限值,SDi,SUi表示第i台机组关停、启动出力限值;
机组最小启动时间约束:
Figure FDA0003708277760000043
其中,
Figure FDA0003708277760000044
表示在时段t区间内第i台机组的开关状态量,Ti ON,Ti OFF表示第i台机组的最小启停时间;
有功无功平衡约束条件:
Figure FDA0003708277760000045
其中,Qit表示第i台机组在时段t区间内输出无功功率,PWGt,QWGt表示在时段t区间内风电有功功率和无功功率输出,PWGt,QWGt表示在时段区间t内有功功率和无功功率负荷,Gmn,Bmn表示节点m与节点n之间母线的导纳与电纳,Vmt,Vnt表示在时段t区间内母线mn的两端节点电压幅值,θmnt表示在时段t区间内母线mn的两端节点电压角偏差;
传输容量约束条件:
Figure FDA0003708277760000046
其中,Xmn为母线mn的电抗,PTmnt表示时段t区间内在母线mn上有功功率传输值,
Figure FDA0003708277760000047
表示时段t区间内在母线mn上的最小和最大有功功率传输限值。
节点电压约束条件:
Figure FDA0003708277760000048
其中,
Figure FDA0003708277760000049
表示时段t区间内在母线节点m上的最小和最大允许电压幅值。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种考虑变流器驱动稳定性约束的机组组合方法,在步骤二中,采用数学规划优化器求解机组组合目标函数。
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