[發(fā)明專利]大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻的機組組合模型及求解方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910015008.8
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109992818B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝麗麗;吉靜;孫菲力;王昊昊;李威;謝東亮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學;南瑞集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發(fā)明公開了一種大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻的機組組合模型及求解方法，計及大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻，建立了穩(wěn)態(tài)優(yōu)化?暫態(tài)校驗的兩階段機組組合模型用于考慮風電參與一次調(diào)頻的系統(tǒng)機組組合優(yōu)化。其中，第一階段為穩(wěn)態(tài)機組組合問題的求解，第二階段在各種高風險隨機場景下對第一階段求解結(jié)果進行暫態(tài)頻率校驗，從而保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和安全性。本發(fā)明對風電滲透率較高時的電網(wǎng)機組組合研究具有借鑒意義；不僅保證系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行下的經(jīng)濟性，同時保證了系統(tǒng)在各種高風險隨機場景下頻率的安全性；不僅有效地減少了場景數(shù)，同時避免了低概率高風險場景的遺漏，有效控制系統(tǒng)運行風險在可接受范圍內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻的機組組合模型及求解方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，在各種能源形式中，電能有其天然的優(yōu)勢，包括易于生產(chǎn)和輸送，使用方便，應(yīng)用廣泛等。因此，充分利用可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源進行發(fā)電，是建立以可再生能源為核心的新的能源體系中最為關(guān)鍵的一步。

在現(xiàn)有的多種用于發(fā)電的可再生能源中，風能發(fā)電最近幾年在全世界范圍得到了空前的發(fā)展。而近年來，我國的風電并網(wǎng)發(fā)電的裝機更是以超過100％的速度飛速增長，成為了世界范圍內(nèi)風電并網(wǎng)發(fā)電容量增長最快的國家之一。截至2011年，我國風電累計裝機容量已躍居世界首位。隨著風電規(guī)模的不斷擴大，風電對系統(tǒng)的影響也日益凸顯。由于風能的隨機性，導(dǎo)致風電出力具有波動性，在風電接入比例較高時，會對系統(tǒng)頻率產(chǎn)生影響。

與此同時，目前風機一般采用最大功率點跟蹤(MPPT)的控制方式，無法參與系統(tǒng)頻率控制。研究風電接入對系統(tǒng)頻率的影響，以及如何利用風機參與系統(tǒng)頻率控制，對大規(guī)模風電接入的電力系統(tǒng)來說至關(guān)重要。

對于常規(guī)機組提供一次調(diào)頻響應(yīng)，它必須減載運行。當減載時，常規(guī)機組的運行效率較低，效率損失在10％至20％之間，因此將會相應(yīng)地增加二氧化碳排放量。由于一些發(fā)電機將減載運行以提供頻率響應(yīng)，因此一些其他機組將需要被帶到系統(tǒng)上以提供最初分配給現(xiàn)在以減小的輸出運行的電廠的能量。這通常意味著具有較高邊際成本的設(shè)備將需要運行，這是成本的一個來源。

風電等新能源滲入率的逐步提高，由于其出力的波動性和隨機性，系統(tǒng)所需備用需增加。如果僅由常規(guī)機組提供一次調(diào)頻備用，那么系統(tǒng)的發(fā)電成本將進一步提升。因此，風機對于所需的響應(yīng)量提供慣性效應(yīng)的能力以及一次頻率響應(yīng)對總體成本將是十分重要的。

由于風力發(fā)電機目前不產(chǎn)生慣性效應(yīng)，這將對系統(tǒng)頻率性能產(chǎn)生不利影響，并增加對一次調(diào)頻響應(yīng)服務(wù)的需求。如今，隨著新能源滲透率的提升，電力系統(tǒng)已逐步要求風、光等新能源也參與到一次調(diào)頻過程中來，尤其是風電機組。那么，如何在新要求下確定風電場應(yīng)提供的備用容量和機組組合模型，這些將是我們所要研究的新問題，相關(guān)技術(shù)的開發(fā)也迫在眉睫。對于機組組合模型，目標函數(shù)的確立從節(jié)能角度多以煤耗量最優(yōu)為目標，經(jīng)濟角度多以系統(tǒng)的煤耗成本、購電成本、風險成本及系統(tǒng)有功網(wǎng)損等最優(yōu)為目標，環(huán)保角度多以系統(tǒng)的污染物排放量或污染物排放成本最優(yōu)為目標。

發(fā)明內(nèi)容

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻的機組組合模型及求解方法，該方法計及大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻，建立了穩(wěn)態(tài)優(yōu)化-暫態(tài)校驗的兩階段機組組合模型用于考慮風電參與一次調(diào)頻的系統(tǒng)機組組合優(yōu)化。其中，第一階段為穩(wěn)態(tài)機組組合問題的求解，第二階段在各種高風險隨機場景下對第一階段求解結(jié)果進行暫態(tài)頻率校驗，從而保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和安全性。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種大規(guī)模風電參與一次調(diào)頻的機組組合模型，

計及風電參與一次調(diào)頻，建立穩(wěn)態(tài)優(yōu)化-暫態(tài)校驗的兩階段機組組合模型，如下式所示：

其中，第一階段穩(wěn)態(tài)運行成本目標函數(shù)式如下：

第二階段暫態(tài)控制成本目標函數(shù)式如下：