[发明专利]一种提升新能源消纳的电网分时多频控制方法

说明书

本发明公开一种提升新能源消纳的电网分时多频控制方法，涉及电力系统运行控制与新能源消纳领域。通过构建电网分时多频鲁棒控制模型，以不确定消纳量需求与负荷频率响应间的调度期望关系作为状态方程，在鲁棒控制模型的反馈环节中加入反馈加权方程。最后，建立本发明的电网分时多频鲁棒控制模型的求解方程，实现模型最优解的证明与求解。通过本发明的电网分时多频鲁棒控制模型最优解的实施，能够实现虚拟频率控制跟随新能源不确定性波动，满足状态方程中的期望关系，其中所求得的虚拟频率控制量在实际运行中以相应调频单元等效响应，最终实现电网对新能源发电量的按期望消纳。

所属技术领域

本发明涉及电力系统运行控制与新能源消纳领域，特别涉及一种提升新能源消纳的电网分时多频控制方法。为提升电力系统在负荷低谷时段的新能源消纳能力。

背景技术

随着新能源发电技术的不断发展，含高比例新能源电网已成为未来电力系统结构发展的必然趋势。同时，由于新能源发电具有随机性、波动性、反调峰等的特点，提升电网侧消纳能力是新能源发电稳定运行、可持续发展的有效措施。目前国内外科研领域，关于新能源消纳技术的发展，主要包括：新能源发电储热消纳技术、基于多元火电/水电机组快速启停的风电消纳技术、基于需求侧响应的风电消纳技术、跨区互联电网能源互补消纳技术等。但是因为新能源出力的间歇性与不确定性，以及现有电网运行调度方法合理性的欠缺，造成严重的弃新能源现象。

在目前新能源电网消纳能力提升分析与研究中，主要聚焦在电力系统充裕性方面，其中包括机组备用的合理优化、储能单元的裕度调峰、抽水蓄能以及火电机组的深度调峰等等，然而在系统稳定性方面，却独立于充裕性进行分析，在充裕性与安全稳定性方面缺乏科学合理的中间变量进行模型求解与推导，本发明提出虚拟频率变量，考虑虚拟频率变量变化下电网消纳风电能力，求解计算出分时控制虚拟频率的响应方式，应用该响应控制方式来指导电网中调频单元的合理动作。

专利CN201610105893.5中提出了一种用于提升新能源消纳能力的动态峰谷分时电价方法，动态引导用户理性用电，建立了考虑动态峰谷电价的需求响应评估模型，模拟用户根据新能源预测出力的变化而动态响应，从而促进新能源消纳。与本发明专利的区别之处在于，该专利通过需求侧电价激励政策来实现新能源消纳，而本发明基于新能源消纳的频率响应特性原理，从物理原理、安全稳定性、充裕性三个层面提出了一种分时多频率响应的鲁棒控制方法，既能够满足决策者对消纳量的期望，同时又给出了稳定性与充裕性的数学关系模型，解决了新能源消纳充裕性的同时，兼顾了系统安全稳定运行特性。

发明内容

本发明的研究目标为：本发明突破传统电网运行方式，充分利用负荷低谷时段出力特性，负荷结构时段变化特性，电网周波频率响应特性，提出了含新能源电网的分时多频灵活消纳控制方法。在本发明中提出一个概念为虚拟频率，以下所阐述的频率均指虚拟频率，虚拟频率在计算求解中等效于频率，在电网实施中，依据本发明模型所计算得出的虚拟频率值作为指标，采用相应措施(储能、负荷转移等)等效该虚拟频率计算值的响应量。通过控制系统在合理范围内的运行频率响应，抑制新能源发电出力的不确定性，满足系统消纳量期望值。本发明提出了一种提升新能源消纳的电网分时多频控制方法，利用负荷时序特性与电网周波频率响应，构建电网分时多频鲁棒控制器，以不确定消纳量需求与负荷频率响应间的调度期望关系作为状态变量，建立预测值与模型值加权求解作为控制器反馈，实现电网分时多频鲁棒控制。通过本发明的实施，能够实现在不确定新能源消纳需求下，通过电网频率响应的超前调整，消纳所期望的新能源发电量。

本发明的技术方案是：

一种提升新能源消纳的电网分时多频控制方法，包括如下步骤：

步骤1：提出虚拟频率概念，本发明说明书所涉及的频率均为虚拟频率，其含义在于虚拟频率代表模型计算中的频率变量，该变量的作用将电网稳定变量与电网充裕过程有效衔接起来，然而，在电网实际运行时应以该虚拟频率的求解值作为指导，采用相应措施等效替代虚拟频率所产生的响应量，措施一般指储能、可转移负荷等。