[发明专利]一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法

权利要求书

1.一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法,其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、根据当下电力市场交易机制，结合海上风电场特点，构建黑启动市场电价竞价模型；

步骤2、考虑海底电缆传输的大量无功需求，构建海上风电场黑启动服务无功成本模型；

步骤3、考虑黑启动过程辅助装置的建造维护成本以及风电场主设备的损耗，建立设备成本模型；

步骤4、设计目标优化函数，采用粒子群算法进行迭代求解，实现海上风电场承接黑启动服务综合成本最低；

步骤1中，依据当前电力市场交易机制，目标为满足海上风电场附近负荷需求，建立市场竞价模型；

其中，以购电成本最小为目标：

，

式中：为时刻节点处海上风电场报价；为时刻节点处海上风电场竞标出力；为时刻节点处常规发电机组报价；为时刻节点处常规发电机组竞标出力；当前电力市场时间集合，为常规发电机组节点集合；

其中海上风电场的市场报价均以常规发电机组最低报价进行设定，以促进风电渗透率的提高；

常规发电机组，其常规出力约束和爬坡约束方程：

，

式中：为节点处常规发电机组最小出力；为节点处时刻常规发电机组出力；为节点处常规发电机组最大出力；为节点处常规发电机组下爬坡速率；为节点处常规发电机组上爬坡速率；

步骤2中，考虑海底电缆传输的大量无功需求，构建海上风电场黑启动服务无功成本模型，其中考虑有功网损、柴油发电机无功折算费用以及双馈风机无功折算费用，对于柴油发电机无功折算费用，其表达式为：

，

式中：为不同的柴油发电机边界无功价格；为柴油发电机有功出力边界价格；为柴油发电机黑启动过程输出的无功功率；为柴油发电机因增发无功而减少的有功输出；

对于双馈风机无功折算费用，其表达式为：

，

式中：为不同的双馈风机边界无功价格；为双馈风机有功出力边界价格；为双馈风机黑启动过程输出的无功功率；为双馈风机因增发无功而减少的有功输出；

步骤3中，考虑黑启动过程辅助装置的建造维护成本以及风电场主设备的损耗，建立设备成本模型，其表达式为：

，

式中：分别为黑启动设备折旧费和对应黑启动分配系数；分别为黑启动设备运行维护费用和对应黑启动分配系数；分别为黑启动管理和行政费用和对应黑启动分配系数；分别为黑启动相关税费和对应黑启动分配系数；

步骤4中，设计目标优化函数，采用粒子群算法进行迭代求解，实现海上风电场承接黑启动服务综合成本最低，其中优化目标函数为：

，

式中：为双馈风机有功出力边界价格；为有功网损；为双馈风机无功折算费用；为柴油发电机无功折算费用；为黑启动需要的设备成本费用；为海上风电场购电成本费用；为第个节点电压。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法，其特征在于：以有功网损价格、双馈风机无功折算费用、柴油发电机无功折算费用、黑启动设备成本模型以及市场购电成本最低，构造多目标函数,

其中利用归一化方法设置的目标函数为：

，

式中：为归一化后的目标函数，为层次分析法计算的目标函数权重比例。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法，其特征在于：步骤4中，优化模型的等式约束条件为：

，

式中：分别为节点i注入的有功功率和无功功率；分别为节点和节点的电压；分别为节点i注入的有功负荷和无功负荷；分别为节点、之间的电导和电纳；为节点、之间的电压相角差；

其中优化模型的不等式约束条件为：

，

式中：为黑启动柴油发电机有功输出；为黑启动柴油发电机无功输出；为第个节点电压；为承担黑启动的双馈风机有功输出；为承担黑启动的双馈风机无功输出；分别为黑启动柴油发电机有功输出下限和上限；分别为黑启动柴油发电机无功输出下限和上限；分别为第i个节点电压的下限和上限；分别为承担黑启动的双馈风机有功输出下限和上限；分别为承担黑启动的双馈风机无功输出下限和上限；

对采用的粒子群优化算法对不同的等式和不等式约束条件，使用不同的惯性权重分配，表达式如下：

，

式中：为当前分配的惯性权重；为变量类型;为当前迭代次数；分别设计的对应权重的最小值和最大值；为当前最大迭代次数。