一种考虑频率安全约束下的机组日前发电计划及旋转备用优化安排方法

摘要

本发明公开了一种考虑频率安全约束下的机组日前发电计划及旋转备用优化安排方法，适用于大扰动下兼顾经济性和可靠性的电力系统日前发电计划和旋转备用优化配置。本发明方法在现有的电力系统日前调度和旋转备用优化配置的基础上，将频率安全性引入约束条件中，从而提高了优化结果的可靠性，并提出一种计及频率安全性的旋转备用评价指标。相比现有技术，本发明可获得兼顾经济性和可靠性的日前发电计划和旋转备用优化配置方案。

主权项

一种考虑频率安全约束下的机组日前发电计划及旋转备用优化安排方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建风电、负荷、需求侧响应以及机组组合的模型；2)选择对系统线路开断实验预想故障集中的某个故障进行评估；3)根据所建模型计算机组日前发电计划和需要的总旋转备用容量以及需求侧和发电侧的旋转备用容量；4)仿真优化得出的旋转备用容量是否满足安全约束机组组合的各种安全约束条件，如是，转步骤5)，否则调整相关机组出力，转步骤3)；5)优化计算得出总旋转备用量和总旋转备用中需求侧响应提供的容量计算得出各机组需要提供的旋转备用容量以及优化后的系统总成本，并判断当前系统总成本是否为优化后的最优成本，如是，转步骤6)，否则，转步骤3)；6)仿真验证优化得出的旋转备用容量是否满足频率安全约束，如是，转步骤7，否则重新进行优化配置系统总旋转备用容量以及发电侧和需求侧的旋转备用容量，包括以下步骤：6‑1)仿真判断优化得出的旋转备用量能否满足下式中故障态系统的动态调频备用约束，即如下式所设定的系统频率安全约束，如是，则转步骤7)，否则，转步骤6‑2)：49.5Hz≤f_Tr(X_j)≤50.5Hz49.8Hz≤f_Ste(X_j)≤50.2HzΔt_Tsc(X_j)≤15min其中，f_Tr(X_j)为故障容量为X_j时最大暂态频率波动值；f_Ste(X_j)为故障容量为X_j时，经过二次调频以后达到的最大稳态频率波动值；Δt_Tsc(X_j)为故障扰动恢复时间；6‑2)根据下式计算当前状态下的总旋转备用量：${R_t}^{\prime }=-K_G\Delta f-\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i,t}{I}_{i,t}$R_IL＝P_L,t‑K_LΔfR_t＝R_t′+R_IL其中，R_t′为发电侧旋转备用分配到需要提供的容量，K_G为发电机的单位调节功率，为固有值，Δf为系统频率最大允许偏移量，P_i,t为机组i在日前电能市场时段t的出力，I_i,t为机组i在时段t的启停状态变量，N为所有参与电能市场竞价的机组数，R_IL为需求侧分配到需要提供的容量，P_L,t是时段t的实际负荷值；K_L为负荷的单位条件功率，为固有值，R_t为能够提供的旋转备用总量；6‑3)判断R_t是否超出系统可提供的最大旋转备用量，如未超出，则说明现有旋转备用可以提供足够容量保持系统的短时稳定，转步骤3)，若超出，则说明要维持该故障态下的系统稳定，现有的旋转备用已不足以提供，可能需要切负荷措施，转步骤3)；7)判断系统线路开断实验预想故障集中故障是否全部验证，如是，则进行不可靠概率的总体计算，转步骤8)，否则，选择对系统线路开断实验故障集中的另外的一个故障进行评估，转步骤3)；8)判断旋转备用容量不足置信水平是否得到满足，如是，则判定该系统旋转备用预留达到标准，否则，转步骤3)对系统日前发电计划和需要的总旋转备用重新优化分配，包括以下过程：根据步骤6得出的结果，利用下式计算所有故障状态下旋转备用容量不达标的概率和：$pp=\underset{X_j\in X}{\Sigma }p\left(X_j\right)=\underset{X_j\in X}{\Sigma }J\left(X_j\right)·B\left(j\right)$式中，X_j为故障j损失的系统容量，X为预想故障集，p(X_j)为故障容量为X_j时旋转备用容量不达标的概率，pp为故障集中旋转备用容量不达标的总概率，J(X_j)为故障容量为X_j时预留旋转备用容量是否满足系统需求的状态变量，J(X_j)＝1表示预留旋转备用容量不满足系统需求，迭代优化中需要切负荷操作，反之，J(X_j)＝0表示预留旋转备用容量满足系统需求，不需要切负荷操作，B(j)为故障j的故障率；根据计算所提出的预留旋转备用容量不足指标判断是否满足下式，如是，则判定该系统旋转备用预留达到标准，系统优化求取出的旋转备用及其分配满足系统频率安全约束，该优化出的旋转备用配置可以作为日前发电计划最后在线应用的取值，否则，转步骤3)重新优化：$UPSRES=\frac{pp}{N_X}<\alpha$式中，UPSRES为旋转备用容量不足指标，N_X为预想故障集中故障个数，α为设定的系统预留旋转备用容量不足置信水平，0≤α＜1。