[发明专利]大规模风电参与一次调频的机组组合模型及求解方法

说明书

本发明公开了一种大规模风电参与一次调频的机组组合模型及求解方法，计及大规模风电参与一次调频，建立了稳态优化‑暂态校验的两阶段机组组合模型用于考虑风电参与一次调频的系统机组组合优化。其中，第一阶段为稳态机组组合问题的求解，第二阶段在各种高风险随机场景下对第一阶段求解结果进行暂态频率校验，从而保证系统运行的经济性和安全性。本发明对风电渗透率较高时的电网机组组合研究具有借鉴意义；不仅保证系统在稳态运行下的经济性，同时保证了系统在各种高风险随机场景下频率的安全性；不仅有效地减少了场景数，同时避免了低概率高风险场景的遗漏，有效控制系统运行风险在可接受范围内。

技术领域

本发明涉及一种大规模风电参与一次调频的机组组合模型及求解方法，属于电力系统调度技术领域。

背景技术

目前，在各种能源形式中，电能有其天然的优势，包括易于生产和输送，使用方便，应用广泛等。因此，充分利用可再生能源替代传统化石能源进行发电，是建立以可再生能源为核心的新的能源体系中最为关键的一步。

在现有的多种用于发电的可再生能源中，风能发电最近几年在全世界范围得到了空前的发展。而近年来，我国的风电并网发电的装机更是以超过100％的速度飞速增长，成为了世界范围内风电并网发电容量增长最快的国家之一。截至2011年，我国风电累计装机容量已跃居世界首位。随着风电规模的不断扩大，风电对系统的影响也日益凸显。由于风能的随机性，导致风电出力具有波动性，在风电接入比例较高时，会对系统频率产生影响。

与此同时，目前风机一般采用最大功率点跟踪(MPPT)的控制方式，无法参与系统频率控制。研究风电接入对系统频率的影响，以及如何利用风机参与系统频率控制，对大规模风电接入的电力系统来说至关重要。

对于常规机组提供一次调频响应，它必须减载运行。当减载时，常规机组的运行效率较低，效率损失在10％至20％之间，因此将会相应地增加二氧化碳排放量。由于一些发电机将减载运行以提供频率响应，因此一些其他机组将需要被带到系统上以提供最初分配给现在以减小的输出运行的电厂的能量。这通常意味着具有较高边际成本的设备将需要运行，这是成本的一个来源。

风电等新能源渗入率的逐步提高，由于其出力的波动性和随机性，系统所需备用需增加。如果仅由常规机组提供一次调频备用，那么系统的发电成本将进一步提升。因此，风机对于所需的响应量提供惯性效应的能力以及一次频率响应对总体成本将是十分重要的。

由于风力发电机目前不产生惯性效应，这将对系统频率性能产生不利影响，并增加对一次调频响应服务的需求。如今，随着新能源渗透率的提升，电力系统已逐步要求风、光等新能源也参与到一次调频过程中来，尤其是风电机组。那么，如何在新要求下确定风电场应提供的备用容量和机组组合模型，这些将是我们所要研究的新问题，相关技术的开发也迫在眉睫。对于机组组合模型，目标函数的确立从节能角度多以煤耗量最优为目标，经济角度多以系统的煤耗成本、购电成本、风险成本及系统有功网损等最优为目标，环保角度多以系统的污染物排放量或污染物排放成本最优为目标。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种大规模风电参与一次调频的机组组合模型及求解方法，该方法计及大规模风电参与一次调频，建立了稳态优化-暂态校验的两阶段机组组合模型用于考虑风电参与一次调频的系统机组组合优化。其中，第一阶段为稳态机组组合问题的求解，第二阶段在各种高风险随机场景下对第一阶段求解结果进行暂态频率校验，从而保证系统运行的经济性和安全性。技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种大规模风电参与一次调频的机组组合模型，

计及风电参与一次调频，建立稳态优化-暂态校验的两阶段机组组合模型，如下式所示：

其中，第一阶段稳态运行成本目标函数式如下：

第二阶段暂态控制成本目标函数式如下：