[发明专利]一种计及风电不确定性的电网安全稳定控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行控制技术领域，更准确地说本发明涉及一种计及风电出力不确定性的电网安全稳定控制策略的制定与实施方法。

背景技术

“规模开发、集中并网”已成为我国风电开发利用的主要模式之一。在适应大型风电基地的电网安全稳定控制技术方面，国内对风电基地安全稳定控制系统的架构、优化配置原则进行了探索，但是大型风电基地控制模式如何确定、控制框架适应性如何、协调策略如何适应可再生能源的不确定性等问题还没有成熟、可直接用于工程实践的研究成果。尤其是关于适应风电不确定性的安全稳定紧急控制策略制定方法还未见报道。当前风电场中应用的安全稳定控制策略大多基于“离线预算、实时匹配”的原则，对预先设定的风电场实施控制或切除。

风电不确定性对安全稳定控制策略的影响主要表现在增加了控制量欠切和过切的风险。“欠切风险”主要是由于风电波动使得控制量不足，导致电网依然运行在非安全稳定状态，有时需要补充切除常规机组。“过切风险”主要是指对未来运行状态的影响，被切除与被保留的风电场/风电机组未来时段的出力均有不确定性，不能保证被保留的风电场未来时段发电能力比被切除的风电场高。

发明内容

本发明的目的是：为了克服风电不确定性对安全稳定控制策略的影响，提出一种计及风电不确定性的电网安全稳定控制方法。该方法在线计算分析电网运行工况并刷新关键断面及其输电极限，结合一定时窗内的风电功率预测信息对风电场发电潜力进行排序，在此基础上，以损失发电潜力最小优化选择风电控制对象，从而减少风电不确定性对安全稳定控制策略的影响，提高风电基地安全稳定运行水平，同时还能提升风电控制的精细化水平，有效保障风力发电量，并提升节能减排效益。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1）每隔ΔT时间周期性地运行电网在线安全稳定预警系统，通过在线仿真分析刷新当前时间断面下关心的预想故障集m代表预想故障的总数，并计算每一故障清除后计及暂态稳定与热稳定约束的风电送出关键断面输电极限值P_max:{P_max1,P_max2,…,P_maxm}；

2）选取该地区能参与控制的N个风电场形成初始可控空间Ω₀，在线安全稳定预警系统与风电功率预测预报系统通信，读取Ω₀中所有风电场在未来T个时间断面内风电功率预测时间序列{P_i1,P_i2,…,P_iT}，i∈N，并依据各风电场的发电潜力由小到大的顺序对Ω₀中的风电场进行排序，同时计算Ω₀中所有风电场出力相对于关键输电断面输送功率的灵敏度S:{S₁,S₂,…,S_N}，其中S_i=δP_关键断面/δP_风电场i，δP_风电场i表示风电场i的功率变化量，δP_关键断面表示风电场i功率变化δP_风电场i后引起关键输电断面相应的功率变化量，并将包括预想故障集ψ、关键断面输电极限值P_max、初始可控空间Ω₀、发电潜力排序表在内的时间断面信息输入安全稳定控制系统；

3）安全稳定控制系统周期性的从在线预警系统得到时间断面信息后，实时监测电力系统元件故障或无故障跳闸状态；当监测到实际发生故障与当前断面下的预想故障集元素相匹配时，判断关键输电断面当前输送功率P₀与输电极限P_maxi之差ΔP是否大于零：如果ΔP>0，则将ΔP作为满足安全稳定要求的最小控制量，并转入步骤4）；否则继续实时监测，并将故障信息反馈在线安全稳定预警系统；

4）故障触发后，基于最小过切原则实时优化分配最小控制量ΔP，通过求解以被切除的风电场的发电潜力最小为优化目标、以被切除的风电场使得关键输电断面功率的降低满足最小控制量的要求为约束条件的优化模型得到满足最小控制量要求的最小过切组合Ω:{P₁,P₂,……,P_n}，n代表切机总数，Ω∈Ω₀；如果同时要求切除风电场数量最少，则依据切机优先顺序表依次增加切机数来求解；