[发明专利]一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法

说明书

本发明公开了一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法，属于电力市场建设规划领域，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；该海上风电场黑启动服务成本综合优化方法，在未来电力市场逐步完善的背景下，将成为国内利用海上风电资源承接黑启动服务的尝试，有效降低了服务成本。

技术领域

本发明属于电力市场建设规划领域，具体涉及含双馈风机的海上风电场承担电网黑启动服务的成本优化方法。

背景技术

海上风电从近海逐渐向远洋发展，并网方式也从传统高压交流输电发展为交流、传统直流、柔性直流、交直混合等多元化的模式，根据实际需求配合针对性方案，成本得到进一步降低。随着大量的海上风力发电项目建设、并网投运，将不可避免地带来大量的新难题、新挑战。例如大规模的海上风电场投入运行而显著提高沿海局域电力系统的风电渗透率，高风电渗透率将增加电力系统稳定风险，甚至会导致电网大停电事故。今年英国8.9大停电事故起因中，就包含大规模海上风电场脱网，导致系统频率下跌越限而切负荷。除此之外，还有各种复杂的特殊运行工况也会逐渐出现。

随着电力市场改革的深入实践研究，电力系统辅助安全运行服务越来越受到人们的广泛关注。电力系统运行时发生的最严重故障是局部或者全网大停电事故，所以如何在大停电后迅速恢复供电具有重要的理论和实际意义。关于黑启动的研究很多基于陆上抽水蓄能电站或者陆地风电场，然而在一些近海地区完全可以依据快速发展的海上风电承担附近负荷的黑启动服务，进而探索海上风电场承担黑启动服务的市场竞争机制，完善电力市场的建设与发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法，达到探索海上风电场承担承担附近负荷黑启动服务时的市场竞争机制，降低服务成本的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种海上风电场黑启动服务成本综合优化方法，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。

优选的，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。

优选的，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。