[发明专利]一种考虑风电机组调频控制的电力系统机组组合优化方法

说明书

本发明一种考虑风电机组调频控制的电力系统机组组合优化方法，属于电力系统领域；本发明对风电机组采用超速减载与虚拟惯量控制，将风机调频因素考虑进计及动态频率约束的电力系统机组组合策略研究中。可实现当火电机组常规约束下的组合方式不满足频率限值要求时，在风机减载约束范围内对风机进行控制，使风电机组具备调频能力并且提高系统惯量。

技术领域

本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种电力系统机组组合策略优化。

背景技术

随着风力发电技术的普及，风力发电在电力系统中的占比不断提高。依据数据显示，截至2019年9月，我国累计并网装机容量达1.98亿千瓦，占全部发电机容量的9.7％，预计到2020年底，全国风电累计并网装机容量将达2.1亿千瓦以上。大规模风电机组并网带来巨大经济效益和环境效益的同时，由于风力涡轮机通过功率电子转换器与电网连接，而转换器将风机旋转动能与系统分离，风电渗透率的提高导致系统惯量减小，系统将面临安全稳定运行的挑战。

近年来，国内外学者针对如何降低大规模风电并网对系统惯量以及系统频率的影响问题进行了大量研究，总结包括如下3种解决方法：1)虚拟惯量控制法：风机的控制环节引入系统频率的变化信号，当频率突变时释放或吸收风机转子储存动能转换为参与调频的有功功率。2)超速减载与变桨距控制法：通过风电机组转子超速或变桨距使风机脱离最大功率输出实现减载运行，增加了风机有功功率储备，从而具备一次调频能力。3)利用电池组、抽水蓄能电站等储能系统并网以提高系统调频能力。

大规模风电并网下，传统的机组组合策略不包含系统频率约束，传统组合策略下发生扰动时系统频率存在越限的问题。以往风电并网机组组合研究中均将风电机组按照无一次调频能力且不能给系统提供惯量支撑处理。

本发明对风电机组采用超速减载与虚拟惯量控制，在传统机组组合模型基础上加入计及风机调频的频率动态约束。当火电机组常规约束下的组合方式不满足频率限值要求时，在风机减载约束范围内可对风机进行控制，使其具备调频能力并且提高系统惯量。

发明内容

本发明目的在于提供一种考虑风电机组调频控制的电力系统机组组合优化方法，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种考虑风电机组调频控制的电力系统机组组合优化方法的具体技术方案如下：

一种考虑风电机组调频控制的电力系统机组组合优化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：获取电力系统中火电机组的机组特性数据Pmaxi、Pmini、Rupi、 Rdni、T_i,on、T_i,off以及风电机组的机组特性数据P_{w,i,tmax、rmax、rmin}；设置变量参数P_g,i,t、P_w,t、U_i,t、ψ_t；获得24小时内负荷需求与预测风电最大出力。

步骤S2：运用拉格朗日松弛算法进行目标函数最优值求解以满足一层优化中常规约束条件式要求，得到的组合结果传递到二层优化，对动态频率最低值约束进行二次优化计算，求解惩罚变量ψ_t值。

步骤S3：判断惩罚变量ψ_t是否小于0。若ψ_t小于0，则组合结果符合频率限值要求，输出该时段组合方案；若ψ_t大于0，则进入benders割求解，增加benders反馈部分频率约束条件，得出结果返回一层优化，依次循环直至惩罚变量ψ_t满足要求后输出组合结果。