[发明专利]一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法

说明书

本发明涉及一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法，其在机组组优化合模型中考虑动态频率特性约束，并且让光伏电源减载参与调频来增强系统的调频能力。本发明首先基于含光伏电源调频的孤立电网在故障后动态频率最低点的表达式，并公开了光伏电源参与调频时所需最小调频容量关于动态频率最低点的表达式，用以确定机组组合模型在优化过程留有充足但不过量的光伏电源调频容量。并建立了含动态频率最低点以及光伏电源调频容量约束的机组组合优化模型。本发明提出基于分解思想产生优化割与Benders分解一起对所提优化模型进行内外双层优化的方法，有效降低了问题求解复杂度。

技术领域

本发明涉及电力系统的运行、分析与调度领域，特别涉及一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法。

背景技术

由直流换流站联结，形成了直流孤立电网送电的网架结构成为一种趋势。互联系统中各区的惯性响应、一次调频互为支持，系统频率调整能力较强。而孤立电网内机组数少，惯性系数小，一次调频响应能力有限。由于光伏电站无旋转部件以及光伏并网逆变器的隔离，光伏电站无惯性以及一、二次调频能力，高渗透率光伏电源接入孤立电网后，无论其替代部分常规电源，还是作为新增电源，均会进一步削弱系统动态调频能力。含高渗透率光伏电源的孤立电网遭受紧急事故，频率的过低或者过高容易导致低频减载或者高频切机动作，严重时将导致全网频率崩溃。且机组组合优化结果直接决定系统的惯性系数以及一次调频响应能力。相同的故障扰动下，不同的机组组合优化结果对应的系统动态频率最低点不同。

而目前广泛采用的机组组合优化模型采用的约束条件为系统的有功平衡约束、机组最大与最小出力约束、机组最小运行与停运持续时间约束，部分文献考虑了稳态情况下的网络安全约束，即潮流约束，而机组组合对动态频率特性的影响，以及考虑动态频率约束的机组组合已有的文献尚未涉及。

此外，高渗透率光伏电源接入孤立电网面临动态调频能力不足的风险。已有不少文献针对光伏电源参与系统调频展开讨论，得到光伏电源在频率动态过程中能快速响应改变出力，提高系统安全性的结论。而以上研究均是针对光伏电源调频的控制策略或是通过仿真对光伏电源调频进行探讨，并未针对光伏电源通过机组组合所需预留的调频容量进行探讨。然而，光伏电源通过机组组合所预留的调频容量直接影响系统的频率稳定性以及系统的发电成本。

发明内容

本发明针对现有机组组合技术中缺少考虑动态频率约束的问题，从而提供一种考虑动态频率约束的机组组合方法。且现有的光伏电源减载参与调频的技术未有确定光伏调频容量的方法，本发明提供一个在机组组合中预留合理的光伏调频容量的方法。从而提供一种兼顾安全性和经济性的考虑动态频率约束的孤立电网机组组合方法。

本发明提供了一种考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合优化方法，其特征在于，基于一个光伏电源并网下考虑动态频率约束机组组合的优化规划模型，该模型基于以下目标函数以及约束条件：

所述目标函数定义为系统发电成本最低，基于：

式一

式中N为常规机组的台数，T为研究周期内小时数,P_ih为常规机组i在时段h的输出有功功率，f(P_ih)为常规机组i的运行成本，U_ih为常规机组i在时段h的启停机状态，U_ih＝1表示运行，U_ih＝0表示停机，用式表示为a_i、b_i、c_i为成本函数的系数；S_ih为机组i在时段h的启动成本；

所述约束条件为：