[发明专利]一种新能源场站内部调频指令分解模型构建方法

权利要求书

1.一种新能源场站内部调频指令分解模型构建方法，其特征在于，包括：

对新能源场站的出力场景进行预测，同时采用聚类算法中的快速前代缩减法对新能源场站的出力场景进行缩减；

基于缩减后的出力场景，构建新能源场站参与电能量市场与调频市场的策略优化模型，确定新能源场站的电能量与调频的最佳申报容量；

建立新能源场站内部的调频指令分解模型，保证系统调频指令的顺利执行；

新能源场站内部的能量出力分解方法如下：出力指令在新能源场站内部会按照机组目前的风速进行分配，以保证机组出力的稳定性，对于任意机组在t₀时刻的风速会有一个与该风速对应的权重因子在实际运行时，在不考虑调频的情况下，若新能源场站的总体出力要求为g⁰(t₀)，则新能源场站内第i台机组收到的分解指令为：

式中，表示与第i台机组的风速在同一范围，因此拥有权重因子的机组数量，此公式的含义为新能源场站的总体出力会按照权重进行分类，在同权重的机组之间平均分配；

新能源场站内部的调频指令分解模型的目标函数为：

式中，为理想的调频分配指令，为第i台机组实际的调频分配指令；

新能源场站内部的调频指令分解模型的约束条件为：

首先，新能源场站整体的调频响应量要等于调度层传来的总调频指令，即：

同时，机组固有的物理容量限制、机组控制方式不同导致的出力爬坡能力限制会对机组能够承担的调频分解指令形成约束，而t₀时段的气象条件也会限制机组的最大出力，分别表示为：

式中，为第i台机组在t₀时段的气象条件下可实现的最大出力；

对获得的调频指令分解模型进行求解，获得总调频指令在各个机组之间的分解信号；

新能源场站参与电能量市场与调频市场的策略优化模型的构建内容如下：

步骤1)，应用的市场规则设置

在构建模型时，市场环境为实时电力市场环境，电能量与调频十五分钟出清一次；用户在实时市场的前一天需要提交第二天全部时段的申报电量、申报调频量与电能量跟调频的申报价格，即要进行96个时段的策略优化；新能源场站在实时市场中为自调度用户，在参与市场时只提交电能量申报电量与调频申报电量，电能量与调频的申报价格均为0，在市场出清时能够保证电能量与调频的申报容量全部被出清；市场出清后按照节点边际电价与调频价格对出清电能量进行结算，同时按照电能量的实际提供量与申报电量的偏差对新能源场站进行偏差考核与惩罚，且偏差量不允许超过△，△为系统运营商预先设定的最大偏差量，同时实际能够提供的调频容量要尽量接近调频申报容量，否则影响后续调频市场的参加；

步骤2)，确定新能源场站参与电能量市场与调频市场的策略优化模型的目标函数

新能源场站参与电能量市场与调频市场的策略优化模型的目标函数分为两部分，分别是新能源场站参与电能量市场与调频市场的预期收益，以及新能源场站参与电能量市场与调频市场的所有成本；

新能源场站参与电能量市场与调频市场的预期收益表示为：

式中，λ_E，t与λ_R，t为新能源场站预测的t时段的节点边际电价与调频价格，g_i(t)为t时段第i台机组的申报电量，r_i(t)为t时刻第i台机组的申报调频量；NG表示新能源场站内的机组数量，T表示时段数量；

新能源场站参与电能量市场与调频市场的所有成本分为两部分，首先是新能源场站的运行维护成本与调频损耗成本：

首先，新能源场站的风电机组在运行过程中，由于风机的旋转，会造成扇叶与风机内部传动机构的磨损，从而降低风电机组的运行寿命，将这种成本折算为机组的申报电量g_i(t)乘以单位电量运行维护成本C_o；其次，在参与调频的过程中，风电机组会频繁的对自身的转速、扇叶角度进行调整，这个调整过程也会产生损耗，假设每个时间段内的调频信号的出现频率与调频幅度均匀，则调频损耗成本表示为机组的申报调频量r_i(t)乘以单位调频量损耗成本C_R；

新能源场站参与电能量市场与调频市场的所有成本还包括电能量的实际提供量与申报电量的偏差产生的偏差考核惩罚：

式中，k为可能出现的场景，n为场景缩减后的总场景数，P_k为第k个场景的出现概率，C_P为偏差考核惩罚因子，为t时段第k个场景中机组i的预测出力；

新能源场站参与电能量市场与调频市场的策略优化模型的目标函数为：

步骤3)，新能源场站参与电能量市场与调频市场的策略优化模型的约束条件

新能源场站的每台机组都具有固有的物理容量限制，因此每个时段每台机组的申报电量g_i(t)与申报调频量r_i(t)之和不能超过其固有物理容量限制：

式中，G_i为第i台机组的最大出力容量；

新能源场站的每台机组采用的控制方式不同，导致它们的出力爬坡能力不同，从而会有不同的调频申报容量的约束：

式中，R_i为第i台机组的最大出力爬坡速率；

由于市场规定新能源场站实际能够提供的调频容量要尽量接近调频申报容量，因此新能源场站的总调频容量申报量在任意场景下都要小于新能源场站在该场景的总预测出力：

由于市场规定新能源场站的电能量实际出力与电能量申报量之间的偏差量不允许超过△，因此有下面的约束：

新能源场站电能量申报量与调频申报量都要为非负量，因此有下面的约束：

步骤4)，对步骤2)与3)获得的策略优化模型进行求解，采用分布式算法提高计算速度，将求解得到的与作为t时段的电能量与调频的申报容量，获得预期最大收益。