[发明专利]一种面向频率响应容量规划的电力系统随机生产模拟方法

说明书

一种面向频率响应容量规划的电力系统随机生产模拟方法，结合电力系统的多资源结构组成以及快速频率响应需求，包括：1)模拟系统各机组的运行工况，在风力发电系统中计算风电实际出力状况。在常规发电机组中，计算出力；2)从低阶模型出发确定系统参数与频率动态变化过程和模型聚合之间的联系。基于参数聚合思想聚合含有多机组的风电、火电、水电、燃气轮机组及储能设备的频率响应模型，降低模型阶数。结合多资源机组的出力情况计算系统的失负荷带入聚合模型中，求解频率动态。本发明能够考虑频率动态变化过程，与传统方法相比能够更加精确，能够满足面向快速频率响应的备用容量规划需求，为以低频减载为指标的备用容量规划提供了新思路。

技术领域

本发明属于电网频率稳定控制领域，涉及一种针对于频率响应容量规划的随机生产模拟方法。

背景技术

频率响应能力是电力系统频率控制的第一道防线，一次调频过程是阻止大功率缺额下电力系统低频减载、维持系统稳定的关键阶段。在以火电为主体的传统电力系统，一次调频能力强，快速频率响应备用容量的需求小，其容量规划主要以供需功率偏差为基准，即以热备用、冷备用及负荷备用等，较为粗犷。然而，随着可能源机组的大规模并网，电力系统控制高度电力电子化以及特高压交直流混联电网逐渐成型，我国电力系统的常规机组容量占比下降，电网转动惯量减小、一次调频能力减弱，面临着的大功率缺失故障风险增加，系统频率安全稳定形势日益严峻。因此，在新形势下，为了维持系统的频率安全稳定，电力系统对快速频率响应的备用容量需求增大，有必要将频率响应容量规划进行单独划分，以解决日益严峻的频率稳定问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种针对于频率响应容量规划的随机生产模拟方法。

本发明采用的技术方案为：

一种面向频率响应容量规划的电力系统随机生产模拟方法，所述模拟方法包括以下步骤：

步骤1：建立电力系统状态概率模型，模拟系统运行状况。本发明将其分为两个步骤：风力发电机组的状态概率模型和常规发电机组的状态概率模型，具体步骤如下：

步骤1.1：根据马尔可夫链蒙特卡洛原理，建立风力发电机组的状态概率模型包括风电机组运行状态转移与降额状态相互转换和运行状态与停运状态的相互转换，如图1所示。λ₁为风机系统由运行状态转移为停运状态的转移变化率，λ₂为风机系统由运行状态转移为降额状态的转移变化率，μ₁为风机系统由停运状态转移为运行状态的修复率，μ₂为风机系统由降额状态转移为运行状态的修复率。根据风机的三状态模型以及马尔可夫理论，建立状态转移矩阵T：

基于马尔可夫过程的逼近原理，定义P为状态概率矩阵，I为单位矩阵且P＝[P₁,P₂,P₃]，P₁为风机处于运行状态的概率，P₂为风机处于降额状态的概率，P₃为风机处于停运状态的概率，得出：

即：

对上式机型转置运算，并增加全概率条件，将矩阵式中第一组方程用全概率的条件来替换，得出：

因此，有上述矩阵方程，可以得出风机各状态的概率：

显然，在已知风机各状态概率的情况下，只需要利用蒙特卡洛方法对系统进行随机抽样，确定风力发电系统的运行状态。

系统处在运行状态尚未进入降额状态的持续时间为τ₁₂：