[发明专利]一种新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控方法

说明书

本发明公开了属于新能源场站电网支撑领域的一种新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控方法，包括：将机组划分为风电机组单元、光伏发电单元、储能单元；获取发电机组的关键调频参数；获取低通滤波器平滑时间常数；构建多机系统频率响应模型和储能平滑风光波动模型；对模型进行离散化处理，构建动态频率安全约束和动态功率平滑度约束；构建考虑预测误差的风电出力模型和新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控模型，并使用模型求解结果作为有功优化调控方式。本发明考虑系统动态频率响应特性和风光动态波动程度对场站优化运行的影响，实现新能源场站秒级调频‑分钟级功率平滑‑小时级调峰的高置信度多时间尺度有功支撑功能的协调优化。

技术领域

本发明属于新能源场站电网支撑技术领域，具体为一种新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控方法。

背景技术

能源电力领域是“碳达峰、碳中和”的主战场，我国电网将由以同步机为主体、煤炭为主要一次能源的传统电力系统转变为以电力电子变换器为接口、多种能源互补利用的新能源电力系统。

随着我国用电结构变化和电气化程度提升、我国第三产业和居民生活用电占比不断提升，用电侧日内负荷的峰谷差率与峰谷差绝对值都在不断增大，负荷峰谷差拉大增大了发电场站对电网提供小时级调峰支撑的需求；同时，由于可再生能源对电网表现出的弱惯量特性，导致在电网内发生大功率缺额扰动之后，可再生能源对系统频率的支撑效果不够理想，甚至可能造成频率的二次跌落，因此新能源场站对电网的秒级频率支撑能力有待提高；其次，风机、光伏发电具有随机性和波动性，为了提高电能质量、减少可再生发电的功率波动，场站需要提供分钟级的功率平滑支撑功能。在运行场景逐渐多元化的背景下，场站新能源场站如何协调优化不同时间尺度有功支撑功能的问题有待解决。

目前，国外已有学者对储能用户参与多应用场景的优化方法进行研究，该类研究从用户的角度出发，让储能同时向各发电厂、输配电网提供调压、调频、功率平滑等不同时间尺度的多种辅助服务，充分利用有限的储能容量资源堆叠不同时间尺度的辅助服务，以实现用户自身的收益最大化。这类方法的不足在于只考虑了优化方案对于用户自身的经济性，没有兼顾储能支撑电网调频、调峰等功能的效果，且缺乏对频率等相关指标的动态特性的刻画。因此，如何兼顾新能源场站运营的经济性与场站多时间尺度有功支撑效果，建立新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控方法有待研究。

发明内容

本发明的目的是提供了一种新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控方法,其特征在于,包括如下步骤：

根据风光储联合发电系统内的机组类型，将机组划分为风电机组单元、光伏发电单元以及储能单元,其中风电机组单元和光伏发电单元通过并网发电实现清洁能源的转化利用，储能单元负责电能的存储与释放；

获取发电机组的关键调频参数，其中所述关键调频参数包括风电机组单元、光伏发电单元、储能单元、同步发电机组的系统总惯量、调差系数、再热时间常数、高压涡轮功率分数、阻尼系数和抚动功率；

获取新能源场站内用于平滑风光分钟级功率波动的一阶低通电力滤波器的平滑时间常数；

基于频率摇摆方程，构建多机系统频率响应模型；以及构建基于低通滤波原理的储能平滑风光波动模型；

通过欧拉法和前向差分法对所述多机系统频率响应模型和储能平滑风光波动模型进行离散化处理，分别得到系统频率与机组机械功率的时域差分方程组，和风光实时波动功率与储能补偿功率的时域差分方程组，以实现构建动态频率安全约束和动态功率平滑度约束；

考虑风光预测功率的预测误差及置信度，构建考虑预测误差的风电出力模型和新能源场站高置信度多时间尺度有功优化调控模型，对所述有功优化调控模型进行求解，其求解结果作为有功优化调控方式。

所述多机系统频率响应模型的定义为：