[发明专利]考虑同步旋转惯量水平的电力系统调度运行方法及系统

说明书

本发明提出一种考虑同步旋转惯量水平的电力系统调度运行方法及系统，属于电力系统运行技术领域。该方法首先建立考虑同步旋转惯量水平的电力系统调度运行模型，然后采用分段线性化算法线性化频率响应特性函数，得到模型中频率安全约束的线性化系数；对模型求解，得到电力系统的最优调度运行结果。本发明能够缓解高比例可再生并网所引起的电力系统频率稳定问题，维持电力系统的同步旋转惯量水平，降低可再生能源大量接入所引起的频率失稳的风险，提升电力系统在大扰动下的安全性与可靠性。

技术领域

本发明提出了一种考虑同步旋转惯量水平的电力系统调度运行方法及系统，属于电力系统运行技术领域。

背景技术

在传统化石能源匮乏和全球气候变暖的双重压力下，大量发展可再生能源发电已成为世界各国的共同选择。截止至2018年底，我国风电装机容量已达211GW，占全球总装机的35.70％，光伏装机容量为175GW，占全球总装机的34.18％，均居世界第一位。可再生能源在为我们提供更加清洁的电能时，也给电力系统带来了一系列的问题和挑战，其中电力系统同步旋转惯量下降所引起的频率稳定问题正逐渐成为制约可再生能源消纳的重要因素。电力系统频率稳定的本质是维持电力系统中源荷有功功率的平衡，而高比例可再生能源的并网从多个方面影响了这一平衡。其一，风电和光伏等可再生能源具有较强的间歇性和随机性，易受外界天气等因素的影响，增加了电力系统中电源端的不确定性，使得系统中出现有功功率缺额或过剩的风险大大增加；其二，相较于传统电源的旋转机械接口，可再生能源机组通常采用低惯量的电力电子器件接入电力系统，大大降低了电力系统同步惯性，在出现功率不平衡时，电力系统频率变化更加剧烈，增加电力系统频率失稳的风险；其三，当前可再生能源发电机组大多工作在最大功率点附近，无预留的调频空间，随着可再生能源占比的增大，电力系统中的调频资源将更加稀缺，电力系统频率恢复过程会更加困难。传统的电力系统运行方法中往往基于稳态的功率平衡约束，而缺乏对于电力系统频率动态的关注，因而需要研究考虑同步旋转惯量水平的电力系统调度运行方法。

目前在电力系统运行领域已有一些考虑频率安全约束的相关研究，H.Chávez,R.Baldick和S.Sharma提出了一种考虑调速器速率约束的最优潮流模型，该模型在未考虑系统阻尼特性的基础上得到了可嵌入到最优潮流模型中的线性频率安全约束，从而确保电力系统运行的安全性。在简化调速器特性的基础上，F.Teng,V.Trovato和G.Strbac提出了一种计及快速惯性频率支持要求的随机机组组合模型。虽然这些模型在一定程度上可以解决低惯性所带来的频率安全问题。但这些模型大多对系统频率响应特性进行了较大的简化，且难以准确反映电力系统不同时刻维持频率安全的能力，也难以灵活考虑系统中可再生能源频率支持作用的价值。

综上所述，在电力系统运行技术领域，需要提出一种考虑同步旋转惯量水平的电力系统调度运行方法，以维持电力系统运行过程中的同步旋转惯量水平，提升电力系统运行的安全性，并能有效反映系统各时刻的频率响应能力，同时可对可再生能源提供频率支持的价值进行量化。

与本发明相关的背景技术包括：

1)系统频率响应特性建模技术：P.M Anderson和M.Mirheydar提出了一种低阶系统频率响应(SFR)模型，SFR模型可以用于系统频率动态的估计，该模型目前已被广泛运用到了电力系统控制，暂态分析与仿真等多个方面。

2)线性规划问题计算机求解技术：线性规划是一类约束条件下和目标函数均为线性的最优化问题，求解线性规划问题的基本方法是单纯形法，目前已有较多成熟的计算机求解软件，如CPLEX,gorubi,Lingo等，可以给出线性规划问题的最优解。

3)混合整数线性规划问题计算机求解技术：混合整数规划问题是一类要求部分决策变量去整数值的线性规划问题，其常见的求解方法包括分支定界法，割平面法和0-1规划的隐数法等方法，目前诸如CPLEX，gorubi等计算机软件已可对混合整数规划问题进行求解。

发明内容