CN115441510A - 一种调整新能源场站调频参数的方法和系统 - Google Patents

一种调整新能源场站调频参数的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115441510A
CN115441510A CN202211286425.4A CN202211286425A CN115441510A CN 115441510 A CN115441510 A CN 115441510A CN 202211286425 A CN202211286425 A CN 202211286425A CN 115441510 A CN115441510 A CN 115441510A
Authority
CN
China
Prior art keywords
new energy
representing
frequency modulation
energy station
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211286425.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王彬
孙勇
吴文传
王尧
沈宇康
李宝聚
蔺晨晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Jilin Electric Power Corp
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Original Assignee
State Grid Jilin Electric Power Corp
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Jilin Electric Power Corp, Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University filed Critical State Grid Jilin Electric Power Corp
Priority to CN202211286425.4A priority Critical patent/CN115441510A/zh
Publication of CN115441510A publication Critical patent/CN115441510A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/003—Load forecast, e.g. methods or systems for forecasting future load demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/40—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation wherein a plurality of decentralised, dispersed or local energy generation technologies are operated simultaneously

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提供了一种调整新能源场站调频参数的方法和系统，包括获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；所述电力系统至少包括火电机组和新能源场站；基于所述运行状态、所述新能源预测数据和所述负荷预测数据，构建目标函数和约束条件；所述目标函数使得在所述调度周期内所述火电机组的燃料费用、所述火电机组的调频备用费用和所述新能源机组的调频备用费用之和最小化；所述约束条件至少与保持所述电力系统频率稳定运行相关；基于所述约束条件求解所述目标函数，得到应用于所述新能源场站的调频控制参数；所述调频控制参数至少包括所述新能源场站的虚拟惯量和下垂系数。

Description

一种调整新能源场站调频参数的方法和系统
技术领域
本发明涉及电力系统的运行控制技术领域，具体而言，涉及一种调整新能源场站调频参数的方法和系统。
背景技术
传统电力系统中，同步机组作为一次调频的主要参与单元，承担着电网的一次调频任务，随着新能源机组占比的不断提高，电网的一次调频资源不足，频率动态安全问题日益严重。为了提高整个电力系统的频率安全性，要求新能源场站参与电网的一次调频。现有技术通常将新能源机组的调频控制参数设为固定值。但由于固定值的调频控制参数无法在运行安全性和经济性之间做好权衡，因此不能使新能源场站的调频控制参数根据当前运行状况与发电计划进行协同优化。
有鉴于此，本说明书提出了一种调整新能源场站调频参数的方法和系统，通过建立频率安全约束的日内经济调度模型，将新能源场站的调频控制参数(虚拟惯量、下垂系数)设为调度优化变量，与火电机组发电计划、新能源场站发电计划一起进行综合优化计算，得到满足频率安全约束的最优调度方案，并下发给各个场站，以通过最优调度方案调度新能源场站，提高整个电力系统的频率安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调整新能源场站调频参数的方法，包括获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；所述电力系统至少包括火电机组和新能源场站；基于所述运行状态、所述新能源预测数据和所述负荷预测数据，构建目标函数和约束条件；所述目标函数使得在所述调度周期内所述火电机组的燃料费用、所述火电机组的调频备用费用和所述新能源机组的调频备用费用之和最小化；所述约束条件至少与保持所述电力系统频率稳定运行相关；基于所述约束条件求解所述目标函数，得到应用于所述新能源场站的调频控制参数；所述调频控制参数至少包括所述新能源场站的虚拟惯量和下垂系数。
进一步的，还包括将所述调频控制参数下发给所述新能源场站，调整所述新能源场站的运行状态；重新获取所述电力系统在下一调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；基于所述下一调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据，得到下一调度周期调频控制参数，以此循环，持续优化整个电力系统。
进一步的，所述目标函数的表达式为：
Figure BDA0003900128030000021
其中，
Figure BDA0003900128030000022
表示火电机组i在时刻t的燃料费用；
Figure BDA0003900128030000023
表示火电机组i在时刻t的调频备用费用；
Figure BDA0003900128030000024
表示新能源场站j在时刻t的调频备用费用；下标i,j分别表示火电机组、新能源场站的标号；Ng,Nw分别表示火电机组、新能源场站的总数；Nt表示总调度时段。
进一步的，所述新能源场站j在时刻t的调频备用费用
Figure BDA0003900128030000031
的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000032
Figure BDA0003900128030000033
其中，
Figure BDA0003900128030000034
表示新能源场站j在时刻t的调频备用费用系数，
Figure BDA0003900128030000035
表示当前时段的新能源预测功率；rwc表示新能源调频备用的固定费用系数；
Figure BDA0003900128030000036
表示新能源场站j在时刻t的调频备用大小。
进一步的，所述约束条件包括功率平衡约束、火电机组功率约束、新能源场站功率约束、频率变化率约束、准稳态频率约束、频率最低点约束、调频备用约束、控制参数可调范围约束和线路容量约束。
进一步的，所述频率变化率约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000037
Figure BDA0003900128030000038
其中，
Figure BDA0003900128030000039
表示时刻t的系统总惯量；Pbase表示所述电力系统全网的基准功率；Ng表示火电机组的总数；Nw表示新能源场站的总数；
Figure BDA00039001280300000310
表示火电机组i的最大输出功率；Pj cap表示新能源场站j的容量；Hi表示火电机组i的惯量；
Figure BDA00039001280300000311
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；f0表示基准频率；ΔP表示功率扰动量；
Figure BDA00039001280300000312
表示频率变化率阈值。
进一步的，所述准稳态频率约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000041
Figure BDA0003900128030000042
其中，
Figure BDA0003900128030000043
表示时刻t的系统总阻尼；Pbase表示全网的基准功率；D0表示负荷提供的阻尼；Ng表示火电机组的总数；Nw表示新能源场站的总数；
Figure BDA0003900128030000044
表示火电机组i的最大输出功率；Pj cap表示新能源场站j的容量；Ri表示火电机组i的下垂控制系数；
Figure BDA0003900128030000045
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；f0表示基准频率；ΔP为功率扰动量；
Figure BDA0003900128030000046
表示准稳态频率偏差阈值。
进一步的，所述调频备用约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000047
Figure BDA0003900128030000048
其中，
Figure BDA0003900128030000049
表示火电机组i在时刻t的调频备用大小；
Figure BDA00039001280300000410
表示新能源场站j在时刻t的调频备用大小；
Figure BDA00039001280300000411
表示火电机组i的最大输出功率；Pj cap表示新能源场站j的容量；Ri表示火电机组i的下垂控制系数；
Figure BDA00039001280300000412
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure BDA00039001280300000413
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；f0表示基准频率；
Figure BDA00039001280300000414
表示频率变化率阈值；
Figure BDA00039001280300000415
表示准稳态频率偏差阈值；
Figure BDA00039001280300000416
表示最大频率偏差阈值。
进一步的，所述控制参数可调范围约束包括：
Figure BDA0003900128030000051
Figure BDA0003900128030000052
其中，
Figure BDA0003900128030000053
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure BDA0003900128030000054
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；
Figure BDA0003900128030000055
和
Figure BDA0003900128030000056
分别表示新能源场站j可提供的虚拟惯量的最大值、下垂控制系数的上界。
本发明的目的还在于提供一种调整新能源场站调频参数的系统，包括获取模块、构建模块和求解模块；所述获取模块用于获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；所述电力系统至少包括火电机组和新能源场站；所述构建模块用于基于所述运行状态、所述新能源预测数据和所述负荷预测数据，构建目标函数和约束条件；所述目标函数使得在所述调度周期内所述火电机组的燃料费用、所述火电机组的调频备用费用和新能源机组的调频备用费用之和最小化；所述约束条件至少与保持所述电力系统频率稳定运行相关；所述求解模块用于基于所述约束条件求解所述目标函数，得到应用于所述新能源场站的调频控制参数；所述调频控制参数至少包括所述新能源场站的虚拟惯量和下垂系数。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本说明书中的一些实施例针对高比例新能源的电力系统的调度控制，提出了支撑电网频率稳定运行的新能源场站调频参数在线整定方法，建立考虑频率安全约束的日内经济调度模型(即，目标函数和约束条件)，将新能源场站的调频控制参数(虚拟惯量、下垂系数)设为调度优化变量，与火电机组发电计划、新能源场站发电计划一起进行综合优化计算，得到满足频率安全约束的最优调度方案，进而挖掘新能源场站的一次调频能力，实现新能源场站调频控制参数的最优配置，并指导调度员进行调度决策。
本说明书中的一些实施例通过将新能源场站调频控制参数(虚拟惯量、下垂系数)与火电机组发电计划、新能源场站发电计划一起进行综合优化计算，约束条件中引入频率变化率约束、频率最低点约束、准稳态频率约束和调频备用约束，可以得到满足频率动态安全约束的最优调度计划。
本发明中的一些实施例所建立的日内经济调度模型在保证电力系统频率动态安全的同时实现了新能源场站调频控制参数的最优配置，并基于求解得到的决策变量集合控制电力系统的运行，使得电力系统可以以更安全经济的方式运行。
附图说明
图1为本发明一些实施例提供的一种调整新能源场站调频参数的方法的示例性流程图；
图2为本发明一些实施例提供的一种调整新能源场站调频参数的系统的示例性模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
图1为本发明一些实施例提供的一种调整新能源场站调频参数的方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程100可以由系统200执行。如图1所示，系统100包括以下步骤：
步骤110，获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据。在一些实施例中，步骤110可以由获取模块210执行。
电力系统至少包括火电机组和新能源场站。调度周期可以是指调度新能源场站的周期。例如，调度周期可以为4小时。运行情况至少可以包括火电机组的运行情况和新能源场站的运行情况。在一些实施例中，调度中心可以通过各种可行的方式获取电力系统在调度周期内的运行状态，包括但不限于火电厂上传、提取规划内容、基于历史运行状态进行预测等。新能源预测数据可以是指提前预测到的新能源在短期内的数据。例如，日内每个新能源场站的计划输出功率。示例性地，新能源预测数据可以为未来四小时的新能源预测数据。在一些实施例中，新能源预测数据可以通过各种可行的方式合理预测得到。
步骤120，基于运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据，构建频率安全约束日内经济调度模型，并构建模型的目标函数和约束条件。在一些实施例中，步骤120可以由构建模块220执行。
目标函数使得在调度周期内火电机组的燃料费用、火电机组的调频备用费用和新能源机组的调频备用费用之和最小化。例如，使得火电机组的燃料费用、火电机组的调频备用费用和新能源机组的调频备用费用之和在未来四小时内最小化。
在一些实施例中，目标函数的表达式可以为：
Figure BDA0003900128030000081
其中，
Figure BDA0003900128030000082
表示火电机组i在时刻t的燃料费用；
Figure BDA0003900128030000083
表示火电机组i在时刻t的调频备用费用；
Figure BDA0003900128030000084
表示新能源场站j在时刻t的调频备用费用；下标i,j分别表示火电机组、新能源场站的标号；Ng,Nw分别表示火电机组、新能源场站的总数；Nt表示总调度时段，例如，每个调度周期可以有多个时间点，对于4小时的调度周期，可以有16个时间点，每个时间点之间的时段可以被称为是调度时段(如，0-15min，…,225-240min)，总调度时段可以是指每个相邻时间点构成的时段总数(如，拥有16个时间点的4小时调度周期有16个时段总数)。
在一些实施例中，火电机组i在时刻t的燃料费用
Figure BDA0003900128030000085
的表达式为机组出力的二次函数：
Figure BDA0003900128030000086
其中，ai、bi、ci分别表示机组i燃料费用函数关于机组出力的二次项系数、一次项系数和常数项，可以由各个火电厂上传到调度中心。
Figure BDA0003900128030000087
表示火电机组i在时刻t的出力大小，通过求解目标函数得到。
在一些实施例中，火电机组i在时刻t的调频备用费用
Figure BDA0003900128030000088
的表达式与机组的备用容量大小成正比：
Figure BDA0003900128030000089
其中，rgci表示火电机组i的调频备用费用系数，可以由各个火电厂上传到调度中心；
Figure BDA00039001280300000810
表示火电机组i在时刻t的调频备用大小，可以通过求解目标函数得到；备用容量可以是指电网中电源容量大于发电负荷的部分，便于电力系统调频调峰。
新能源场站运行设为减载(de-loading)模式，即通过弃风/光运行留出调频备用，在一些实施例中，新能源场站j在时刻t的调频备用费用
Figure BDA0003900128030000091
的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000092
Figure BDA0003900128030000093
其中，
Figure BDA0003900128030000094
表示新能源场站j在时刻t的调频备用费用系数；
Figure BDA0003900128030000095
表示当前时段的新能源预测功率，此处当前时段可以是指时刻t所属的调度时段，当前时段的新能源预测功率可以通过各种可行的方式提前预测得到；rwc表示新能源调频备用的固定费用系数；
Figure BDA0003900128030000096
表示新能源场站j在时刻t的调频备用大小，可以通过求解目标函数得到。
本说明书中的一些实施例通过将调频备用费用系数
Figure BDA0003900128030000097
设置为与预测功率成反比，可以保证每个新能源场站的调频备用与预测功率的比值相同，即所有场站具有相同的弃风/弃光率，使得新能源场站的弃风/弃光与场站的产能相匹配。
约束条件至少与保持电力系统频率稳定运行相关。在一些实施例中，约束条件包括功率平衡约束、火电机组功率约束、新能源场站功率约束、频率变化率约束、准稳态频率约束、频率最低点约束、调频备用约束、控制参数可调范围约束和线路容量约束。
在一些实施例中，功率平衡约束的表达式为：
Figure BDA0003900128030000101
其中，
Figure BDA0003900128030000102
表示火电机组i在时刻t的出力大小；
Figure BDA0003900128030000103
表示新能源场站j在时刻t的计划输出功率，可以通过求解目标函数得到；
Figure BDA0003900128030000104
表示节点d在时刻t的预测负荷大小，至少可以根据历史用电负荷预测得到；Nd表示电力系统的总节点数，至少可以通过提取电力系统的规划内容得到。功率平衡约束保证了火电机组出力、新能源场站计划出力之和等于当前电力系统的预测负荷大小。
在一些实施例中，火电机组功率约束的表达式为：
Figure BDA0003900128030000105
Figure BDA0003900128030000106
Figure BDA0003900128030000107
Figure BDA0003900128030000108
其中，
Figure BDA0003900128030000109
表示火电机组i在时刻t的出力大小；
Figure BDA00039001280300001010
表示火电机组i在时刻t的调频备用大小；Rupi表示火电机组i的最大爬坡量；Rdown i表示火电机组i的最大滑坡量；
Figure BDA00039001280300001011
表示火电机组i的最大输出功率；
Figure BDA00039001280300001012
表示火电机组i的最小输出功率。Rupi、Rdowni、
Figure BDA00039001280300001013
和
Figure BDA00039001280300001014
四个参数可以由各个火电厂上传到调度中心。火电机组功率约束保证了火电机组的输出功率在最小输出功率
Figure BDA00039001280300001015
和最大输出功率
Figure BDA00039001280300001016
之间且机组的爬坡量和滑坡量分别小于最大爬坡量Rupi和最大滑坡量Rdowni。
在一些实施例中，新能源场站功率约束的表达式为：
Figure BDA0003900128030000111
Figure BDA0003900128030000112
其中，
Figure BDA0003900128030000113
表示新能源场站j在时刻t的预测输出功率，该预测值为计划输出功率
Figure BDA0003900128030000114
和调频备用
Figure BDA0003900128030000115
之和。新能源场站功率约束限制了
Figure BDA0003900128030000116
的取值范围。
在一些实施例中，频率变化率约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000117
Figure BDA0003900128030000118
其中，
Figure BDA0003900128030000119
表示时刻t的系统总惯量；Pbase表示电力系统全网的基准功率；Ng表示火电机组的总数；Nw表示新能源场站的总数；
Figure BDA00039001280300001110
表示火电机组i的最大输出功率；Pj cap表示新能源场站j的容量；Hi表示火电机组i的惯量；
Figure BDA00039001280300001111
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；f0表示基准频率；ΔP表示功率扰动量，通过提前设定得到；
Figure BDA00039001280300001112
表示频率变化率阈值，可以通过提前设定得到。频率变化率约束表示可以将最大频率变化率约束转化为关于系统总惯量的线性约束。
在一些实施例中，准稳态频率约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000121
Figure BDA0003900128030000122
其中，
Figure BDA0003900128030000123
表示时刻t的系统总阻尼；Pbase表示全网的基准功率，例如，50Hz；D0表示负荷提供的阻尼；Ng表示火电机组的总数；Nw表示新能源场站的总数；
Figure BDA0003900128030000124
表示火电机组i的最大输出功率；Pj cap表示新能源场站j的容量；Ri表示火电机组i的下垂控制系数；
Figure BDA0003900128030000125
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；f0表示基准频率；ΔP为功率扰动量；
Figure BDA0003900128030000126
表示准稳态频率偏差阈值。准稳态频率约束表示系统要拥有足够的阻尼以保证准稳态频率安全。
在一些实施例中，频率最低点约束的表达式为：
Figure BDA0003900128030000127
其中，
Figure BDA0003900128030000128
表示各个时刻的系统总惯量；
Figure BDA0003900128030000129
表示各个时刻的系统总阻尼。由于频率最低点是关于系统惯量和阻尼的非线性函数，无法直接嵌入优化模型，因此在调度模型计算之前需要对原约束进行分段线性化处理，以将非线性函数分为多段线性函数；
Figure BDA00039001280300001210
分别表示第p个线性片段中对应于惯量和阻尼的法向量元素，bp为第p个线性片段的偏移量，P为总分段数。频率最低点约束表示采用分段线性化后的频率最低点约束，其对应的可行域为一组线性不等式的交集，即凸集。
在一些实施例中，调频备用约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000131
Figure BDA0003900128030000132
其中，
Figure BDA0003900128030000133
表示火电机组i在时刻t的调频备用大小；
Figure BDA0003900128030000134
表示新能源场站j在时刻t的调频备用大小；
Figure BDA0003900128030000135
表示火电机组i的最大输出功率；
Figure BDA0003900128030000136
表示新能源场站j的容量；Ri表示火电机组i的下垂控制系数；
Figure BDA0003900128030000137
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure BDA0003900128030000138
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；f0表示基准频率；
Figure BDA0003900128030000139
表示频率变化率阈值；
Figure BDA00039001280300001310
表示准稳态频率偏差阈值；
Figure BDA00039001280300001311
表示最大频率偏差阈值。新能源场站的调频备用功率分为两部分，一部分用来提供虚拟惯量，另一部分用来提供下垂控制，调频备用约束保证了在频率动态指标达到临界值时，设备的调频备用功率仍然不越限。
在一些实施例中，控制参数可调范围约束包括：
Figure BDA00039001280300001312
Figure BDA00039001280300001313
其中，
Figure BDA00039001280300001314
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure BDA00039001280300001315
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；
Figure BDA00039001280300001316
和
Figure BDA00039001280300001317
分别表示新能源场站j可提供的虚拟惯量的最大值、下垂控制系数的上界。
Figure BDA00039001280300001318
均可以由各个新能源场站上传到调度中心。
在一些实施例中，线路容量约束的表达式包括：
Figure BDA0003900128030000141
Figure BDA0003900128030000142
其中，
Figure BDA0003900128030000143
表示传输线路L所允许的最大功率容量；
Figure BDA0003900128030000144
表示传输线路L对火电机组出力
Figure BDA0003900128030000145
新能源场站出力
Figure BDA0003900128030000146
和负荷预测功率
Figure BDA0003900128030000147
的传输分配系数，可以采用直流潮流法计算得到。线路容量约束保证了传输线路L的双向功率潮流均不会超过其最大功率容量。
本说明书中的一些实施例通过设置频率变化率约束、准稳态频率约束和频率最低点约束，可以保证三个重要的频率动态指标(最大频率变化率、最大频率偏差、准稳态频率偏差)均不越限，从而保证了电力系统的频率动态安全。
本说明书中的一些实施例通过设置调频备用约束，可以建立调频控制参数和调频备用间的耦合关系，实现调频控制参数和发电计划的协同优化，同时保证电力系统调频备用的充足。
步骤130，基于约束条件求解目标函数，得到应用于新能源场站在后续调度时段的调频控制参数。在一些实施例中，步骤130可以由求解模块230执行。
在一些实施例中，可以通过各种商业求解器求解目标函数。例如，Gurobi、Cplex等。通过求解所述目标函数可以得到满足频率动态安全的火电机组发电计划、新能源场站发电计划、新能源场站调频控制参数指令：
Figure BDA0003900128030000151
其中，Ω表示求解得到的决策变量集合；
Figure BDA0003900128030000152
表示火电机组i在时刻t的出力；
Figure BDA0003900128030000153
表示火电机组i在时刻t的调频备用；
Figure BDA0003900128030000154
表示新能源场站j在时刻t的计划输出功率；
Figure BDA0003900128030000155
表示新能源场站j在时刻t的调频备用；
Figure BDA0003900128030000156
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure BDA0003900128030000157
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数。
在一些实施例中，所述调频控制参数有多组，每组调频控制参数对应唯一的新能源场站；还包括将调频控制参数下发给新能源场站，调整新能源场站的运行状态；重新获取电力系统在下一调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；基于下一调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据，得到下一调度周期的调频控制参数，以此循环，持续优化整个电力系统。
在一些实施例中，可以定时获取电力系统的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据。例如，每1小时获取一次等。下一调度周期可以是指获取运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据后的调度周期。例如，调度周期为4小时，第一次获取运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据的时间点为12:00，第一个调度周期为12:00-16:00；第二次获取运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据的时间点为13:00，第二个调度周期为13:00-17:00。对于属于多个调度周期的时间段，选用最新的调频控制参数作为该时间段的调频控制参数。例如，对于13:00-13:45的时间段，采用第二个调度周期对应的调频控制参数。重复步骤110-步骤130，定时获取后续待调整的时间段的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据，并求解得到新的决策变量集合Ω，并将集合Ω中的
Figure BDA0003900128030000161
等参数下发给各个新能源场站，实现了新能源场站调频控制参数的在线优化配置。
图2为本发明一些实施例提供的一种调整新能源场站调频参数的系统的示例性模块图。如图2所示，系统200可以包括获取模块210、构建模块220和求解模块230。
获取模块210用于获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；电力系统至少包括火电机组和新能源场站。关于获取模块210的更多内容，参见图1及其相关描述。
构建模块220用于基于运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据，构建目标函数和约束条件；目标函数使得在调度周期内火电机组的燃料费用、火电机组的调频备用费用和新能源机组的调频备用费用之和最小化；约束条件至少与保持电力系统频率稳定运行相关。关于构建模块220的更多内容，参见图1及其相关描述。
求解模块230用于基于约束条件求解所述目标函数，得到应用于新能源场站的调频控制参数；调频控制参数至少包括新能源场站的虚拟惯量和下垂系数。关于求解模块230的更多内容，参见图1及其相关描述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，包括
获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；所述电力系统至少包括火电机组和新能源场站；
基于所述运行状态、所述新能源预测数据和所述负荷预测数据，构建目标函数和约束条件；所述目标函数使得在所述调度周期内所述火电机组的燃料费用、所述火电机组的调频备用费用和新能源机组的调频备用费用之和最小化；所述约束条件至少与保持所述电力系统频率稳定运行相关；
基于所述约束条件求解所述目标函数，得到应用于所述新能源场站的调频控制参数；所述调频控制参数至少包括所述新能源场站的虚拟惯量和下垂系数。
2.根据权利要求1所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，还包括
将所述调频控制参数下发给所述新能源场站，调整所述新能源场站的运行状态；
重新获取所述电力系统在下一调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；
基于所述下一调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据，得到下一调度周期的调频控制参数，以此循环，持续优化整个电力系统。
3.根据权利要求1所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：
Figure FDA0003900128020000021
其中，
Figure FDA0003900128020000022
表示火电机组i在时刻t的燃料费用；
Figure FDA0003900128020000023
表示火电机组i在时刻t的调频备用费用；
Figure FDA0003900128020000024
表示新能源场站j在时刻t的调频备用费用；下标i,j分别表示火电机组、新能源场站的标号；Ng,Nw分别表示火电机组、新能源场站的总数；Nt表示总调度时段。
4.根据权利要求3所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述新能源场站j在时刻t的调频备用费用
Figure FDA0003900128020000025
的表达式包括：
Figure FDA0003900128020000026
Figure FDA0003900128020000027
其中，
Figure FDA0003900128020000028
表示新能源场站j在时刻t的调频备用费用系数，
Figure FDA0003900128020000029
表示当前时段的新能源预测功率；rwc表示新能源调频备用的固定费用系数；
Figure FDA00039001280200000210
表示新能源场站j在时刻t的调频备用大小。
5.根据权利要求1所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述约束条件包括功率平衡约束、火电机组功率约束、新能源场站功率约束、频率变化率约束、准稳态频率约束、频率最低点约束、调频备用约束、控制参数可调范围约束和线路容量约束。
6.根据权利要求5所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述频率变化率约束的表达式包括：
Figure FDA0003900128020000031
Figure FDA0003900128020000032
其中，
Figure FDA0003900128020000033
表示时刻t的系统总惯量；Pbase表示所述电力系统全网的基准功率；Ng表示火电机组的总数；Nw表示新能源场站的总数；
Figure FDA0003900128020000034
表示火电机组i的最大输出功率；
Figure FDA0003900128020000035
表示新能源场站j的容量；Hi表示火电机组i的惯量；
Figure FDA0003900128020000036
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；f0表示基准频率；ΔP表示功率扰动量；
Figure FDA0003900128020000037
表示频率变化率阈值。
7.根据权利要求1所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述准稳态频率约束的表达式包括：
Figure FDA0003900128020000038
Figure FDA0003900128020000039
其中，
Figure FDA00039001280200000310
表示时刻t的系统总阻尼；Pbase表示全网的基准功率；D0表示负荷提供的阻尼；Ng表示火电机组的总数；Nw表示新能源场站的总数；
Figure FDA00039001280200000311
表示火电机组i的最大输出功率；
Figure FDA00039001280200000312
表示新能源场站j的容量；Ri表示火电机组i的下垂控制系数；
Figure FDA00039001280200000313
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；f0表示基准频率；ΔP为功率扰动量；
Figure FDA0003900128020000041
表示准稳态频率偏差阈值。
8.根据权利要求1所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述调频备用约束的表达式包括：
Figure FDA0003900128020000042
Figure FDA0003900128020000043
其中，
Figure FDA0003900128020000044
表示火电机组i在时刻t的调频备用大小；
Figure FDA0003900128020000045
表示新能源场站j在时刻t的调频备用大小；
Figure FDA0003900128020000046
表示火电机组i的最大输出功率；
Figure FDA0003900128020000047
表示新能源场站j的容量；Ri表示火电机组i的下垂控制系数；
Figure FDA0003900128020000048
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure FDA0003900128020000049
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；f0表示基准频率；
Figure FDA00039001280200000410
表示频率变化率阈值；
Figure FDA00039001280200000411
表示准稳态频率偏差阈值；
Figure FDA00039001280200000418
表示最大频率偏差阈值。
9.根据权利要求1所述的调整新能源场站调频参数的方法，其特征在于，所述控制参数可调范围约束包括：
Figure FDA00039001280200000412
Figure FDA00039001280200000413
其中，
Figure FDA00039001280200000414
表示新能源场站j在时刻t提供的虚拟惯量；
Figure FDA00039001280200000415
表示新能源场站j在时刻t提供的下垂控制系数；
Figure FDA00039001280200000416
和
Figure FDA00039001280200000417
分别表示新能源场站j可提供的虚拟惯量的最大值、下垂控制系数的上界。
10.一种调整新能源场站调频参数的系统，其特征在于，包括获取模块、构建模块和求解模块；
所述获取模块用于获取电力系统在调度周期的运行状态、新能源预测数据和负荷预测数据；所述电力系统至少包括火电机组和新能源场站；
所述构建模块用于基于所述运行状态、所述新能源预测数据和所述负荷预测数据，构建目标函数和约束条件；所述目标函数使得在所述调度周期内所述火电机组的燃料费用、所述火电机组的调频备用费用和新能源机组的调频备用费用之和最小化；所述约束条件至少与保持所述电力系统频率稳定运行相关；
所述求解模块用于基于所述约束条件求解所述目标函数，得到应用于所述新能源场站的调频控制参数；所述调频控制参数至少包括所述新能源场站的虚拟惯量和下垂系数。
CN202211286425.4A 2022-10-20 2022-10-20 一种调整新能源场站调频参数的方法和系统 Pending CN115441510A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211286425.4A CN115441510A (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种调整新能源场站调频参数的方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211286425.4A CN115441510A (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种调整新能源场站调频参数的方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115441510A true CN115441510A (zh) 2022-12-06

Family

ID=84252821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211286425.4A Pending CN115441510A (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种调整新能源场站调频参数的方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115441510A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116454922A (zh) * 2023-06-15 2023-07-18 中国电力科学研究院有限公司 考虑新能源调频能量约束的系统频率稳定控制方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116454922A (zh) * 2023-06-15 2023-07-18 中国电力科学研究院有限公司 考虑新能源调频能量约束的系统频率稳定控制方法及系统
CN116454922B (zh) * 2023-06-15 2023-09-01 中国电力科学研究院有限公司 考虑新能源调频能量约束的系统频率稳定控制方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sjödin et al. Risk-mitigated optimal power flow for wind powered grids
CN102097828B (zh) 一种基于功率预测的风电优化调度方法
CN102184472A (zh) 一种基于电网调度侧需求的风水火联合调度方法
CN110676849B (zh) 一种孤岛微电网群能量调度模型的构建方法
CN103904695A (zh) 一种基于mcs-pso的临近海岛多微网动态调度方法
WO2018139043A1 (ja) 分散制御システム、分散制御方法、電力系統の分散制御システムおよび電力資源の制御方法
CN104158231A (zh) 一种基于实时发电计划的机组控制模式动态转换方法
de Moraes et al. Short-term scheduling of integrated power and spinning reserve of a wind-hydrothermal generation system with ac network security constraints
Meng et al. Flexible operational planning framework considering multiple wind energy forecasting service providers
CN115441510A (zh) 一种调整新能源场站调频参数的方法和系统
CN110994790B (zh) 一种企业电网调度知识决策分析系统
CN114069700B (zh) 一种基于能源互联网的区域综合能源调度控制系统
Chamana et al. Buildings participation in resilience enhancement of community microgrids: Synergy between microgrid and building management systems
CN107392350B (zh) 含分布式能源及充电站的配电网扩展规划综合优化方法
CN116599160B (zh) 新能源场站集群主动感知方法、系统和新能源场站
CN111030125B (zh) 一种主动配电网优化调控及分布式调度系统
CN117791625A (zh) 电动汽车有序充放电规划方法、设备及介质
CN116993022A (zh) 一种机组检修和水电电量的调配方法和装置
CN117096930A (zh) 一种分布式资源群调群控技术应用方法及系统
CN115528710A (zh) 一种调整储能电站调频参数的方法和系统
AU2016202858B2 (en) Method and device for the provision of aggregate offers of electrical energy
Strezoski et al. Enabling mass integration of electric vehicles through distributed energy resource management systems
Bose et al. Impact of new energy technologies on generation scheduling
KR101639159B1 (ko) 비상발전기를 기반으로 하는 가상발전소의 최적운용방법
Nguyen et al. Hierarchical control for electric vehicles in smart grid with renewables

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination