一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法

摘要

本发明涉及一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法，其在机组组优化合模型中考虑动态频率特性约束，并且让光伏电源减载参与调频来增强系统的调频能力。本发明首先基于含光伏电源调频的孤立电网在故障后动态频率最低点的表达式，并公开了光伏电源参与调频时所需最小调频容量关于动态频率最低点的表达式，用以确定机组组合模型在优化过程留有充足但不过量的光伏电源调频容量。并建立了含动态频率最低点以及光伏电源调频容量约束的机组组合优化模型。本发明提出基于分解思想产生优化割与Benders分解一起对所提优化模型进行内外双层优化的方法，有效降低了问题求解复杂度。

主权项

一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法，其特征在于，基于一个光伏电源并网下考虑动态频率约束机组组合的优化规划模型，该模型基于以下目标函数以及约束条件：所述目标函数定义为系统发电成本最低，基于：$F=\min \underset{t=1}{\overset{T}{\Sigma }}\left\{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\right[U_{ih}f\left(P_{ih}\right)+U_{ih}(-U_{i(h-1)})S_{ih}\left]\right\}$   式一式中N为常规机组的台数，T为研究周期内小时数,P_ih为常规机组i在时段h的输出有功功率，f(P_ih)为常规机组i的运行成本，U_ih为常规机组i在时段h的启停机状态，U_ih＝1表示运行，U_ih＝0表示停机，用式表示为a_i、b_i、c_i为成本函数的系数；S_ih为机组i在时段h的启动成本；所述约束条件为：常规机组发电、光伏发电与负荷功率平衡约束：式二；系统旋转备用容量式三；式四；机组有功出力上下限约束P_i^min≤P_ih≤P_i^max式五；机组有功功率爬坡速率约束D_i≤P_ih‑P_i(h‑1)≤L_i式六；最小启停时间约束式七、式八；动态频率最低点约束f_min‑h≥49.0Hz式九；光伏调频备用容量约束式十；其中分别为第j个光伏电源、第h时段的预测值和调度值，；P_Lh为第h时段负荷预测值大小；P_i^max、P_i^min分别为机组i的出力上、下限；γ_j为第j个光伏电源预测误差百分比；L_i、D_i为第i台机组的爬坡上、下限；分别为第i台机组在h时段连续开、停时间；UT_i、DT_i分别为第i台机组最小开、停时间；f_min‑h为第h时段，系统发电功率损失后动态频率的最小值；为第j个光伏电源、在h时段的最小调频容量；优化方法具体包括以下步骤：步骤1：获取电力系统的每个发电机组的机组特性数据P_i^max、P_i^min、L_i、D_i、UT_i、DT_i；负荷预测数据P_ih；光伏电源出力预测数据γ_j；步骤2：将优化规划模型分解成3个相互制约的子问题，分别为无动态频率约束以及光伏调频容量约束的机组组合问题SP1、动态频率校验问题SP2、光伏调频备用容量校验问题SP3；步骤3：计算无动态频率约束以及光伏调频容量约束的机组组合问题SP1，问题SP1的目标函数为式一，约束条件为式二至式八，求解子问题SP1获得当前机组启停方案；步骤4：子问题SP2为动态频率最低点即约束式九的校验；将步骤3所得机组启停方案、以及出力代入检测问题SP2；如果SP2问题无越限情况，则进入下一步；如果检测到某个时段有动态频率最低点越限，且该时段系统发电机单位调节功率有增加的可能，则产生优化割，并在SP1中增加一个新的约束条件，然后计算SP1，重复步骤4和步骤5使SP1和SP2反复相互迭代，直至SP2问题满足；步骤5：将步骤3、步骤4迭代收敛最终所得机组启停方案、机组出力作为光伏调频容量检测问题SP3运算的初始值，计算SP3子问题的目标函数，若SP3子问题目标函数为0，则代表光伏调频容量校验子问题SP3无越限，所得机组启停方案、机组出力为系统最优方案；若越限，则进入下一步；步骤6：将步骤5中得到的非0惩罚变量值进行标记，并在SP1中增加一个新的约束条件，然后计算SP1，重复步骤4、5、6；使SP1、SP2、SP3反复相互迭代，直至得到系统最优方案。