[发明专利]一种解决风电并网系统潮流不均衡的调度方法

摘要

本发明公开一种解决风电并网系统潮流不均衡的调度方法，将TCSC考虑到电力系统调度中，并引入双层规划理论，上层模型以调度周期内全网潮流均衡度为优化目标，以常规机组的出力为调控手段，保证整个电网的潮流分布的均衡性和安全稳定；下层模型以调度周期内关键断面潮流均衡度为优化目标，以ESS充放电功率和TCSC为调控手段，以保证这些关键断面的潮流分布的均衡性。通过常规机组出力、ESS充放电功率和TCSC的协调控制，从整体和局部两方面保证潮流的均衡性，较好地解决了风电波动带来的潮流扰动问题，可以增强系统的安全性，优化系统的潮流分布，减小线路的潮流波动，巩固了整个电网的安全稳定状态，满足系统运行调度的要求。

主权项

一种解决风电并网系统潮流不均衡的调度方法，包括如下步骤：(1)在电网中的关键断面装设TCSC；(2)通过数据采集和监控系统SCADA系统、能量管理系统EMS获取风电数据、ESS荷电状态数据、TCSC补偿度、电力系统稳态数据及负荷预测数据；(3)输入步骤(2)获得的数据；(4)输入电力系统静态数据及发电机组固有数据；(5)根据步骤(3)、(4)输入的数据生成一组常规机组出力数据P_Gi,t,t＝1,2,…24,使其满足：A、常规机组出力约束：$P_{\mathrm{Gi}}^{\min }\≤P_{\mathrm{Gi},t}\≤P_{\mathrm{Gi}}^{\max }$式中：P_Gi,t为常规机组i在时段t的有功出力；分别为常规机组i有功出力的上、下限；B、常规机组爬坡速率约束：$R_{\mathrm{di}}^G\mathrm{\Δt}\≤P_{\mathrm{Gi},t}-P_{\mathrm{Gi},t-1}\≤R_{\mathrm{ui}}^G\mathrm{\Δt}$式中：分别为常规机组i有功出力的最大上升速率和下降速率；Δt为一个时段的长度，单位为h；(6)根据步骤(5)获得的常规机组出力数据生成一万组ESS出力数据P_Ek,t，k＝1,2,…,N_W，N_W为风电场的数量，使其满足：C、ESS充放电功率约束$-P_{\mathrm{Ec},k}^{\max }\≤P_{\mathrm{Ek},t}\≤P_{\mathrm{Ed},k}^{\max }$式中：和分别为第k个ESS充、放电的最大功率；D、ESS充放电等式约束$S_{\mathrm{Ek},t}=\left\{\begin{array}{cc}{S}_{E,k,t-1}-\frac{P_{\mathrm{Ek},t}\mathrm{\Δt}}{{\mathrm{\η}}_{E,d}}& P_{\mathrm{Ek},t}>0\\ S_{E,k,t-1}& P_{\mathrm{Ek},t}=0\\ S_{E,k,t-1}-{\mathrm{\η}}_{E,c}{P}_{\mathrm{Ek},t}\mathrm{\Δt}& P_{\mathrm{Ek},t}\<0\end{array}\right.$式中：S_Ek,t为第k个ESS在时段t结束时刻的容量；η_E,c和η_E,d分别为第k个ESS的充电效率和放电效率；E、ESS稳定运行约束$\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_{\mathrm{Ek},t}^{\′}\mathrm{\Δt}}{3600}=0$式中：P′_Ek,t为第k个ESS实际充、放电的功率，当P′_Ek,t≥0时，当P′_Ek,t＜0时，P′_Ek,_t＝η_cP_Ek,t；Δt/3600的意义是将时间单位“s”折算为时间单位“h”；(7)根据步骤(5)获得的常规机组出力数据生成一万组TCSC补偿度数据β_n,t，n＝1,2,…,N_W，使其满足：TCSC补偿度范围约束${\mathrm{\β}}_n^{\min }\≤{\mathrm{\β}}_{n,t}\≤{\mathrm{\β}}_n^{\max }$式中：β_n,t为第n个TCSC在时段t的补偿度；和分别为第n个TCSC补偿度范围的上、下限；(8)将步骤(5)、(6)、(7)得到的数据输入潮流计算工具，算出调度周期内全网潮流均衡度D和关键断面潮流均衡度d，记录关键断面潮流均衡度d为最小时的P_Ek,t和β_n,t，并记录此时对应的P_Gi,t；选取方差模型来描述潮流的均衡性，则潮流均衡度D的数学表达式如式(2)所示：$D=\frac{1}{N_l}\underset{j=1}{\overset{N_l}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\μ}}_j-\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}})---\left(2\right)$式中：μ_i为线路i的负载率，j＝1,2,…,N_l，N_l为线路数，N_S为关键断面线路数；为线路j的最大有功传输容量，P_j为系统运行时线路j的实际潮流，为电网中所有线路的平均负载率，为电网关键断面中线路的平均负载率；(9)重复步骤(5)～(8)，直到已经生成一万组P_Gi,t；记录使全网潮流均衡度D最小的P_Gi,t和对应的使关键断面潮流均衡度最小的P_Ek,t和β_n,t，此时的P_Gi,t、P_Ek,t和β_n,t即为调度的常规机组出力、储能出力和TCSC补偿度。