計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法技術

本發明專利技術公開了一種計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，在建立孤立局域網的頻率安全約束時不僅計及風電機組的并網頻率約束，同時考慮了孤立局域網內負荷對供電頻率的要求、局域網內機組的OPC定值因素，更符合用戶實際需求，保證約束條件的準確性，并量化各頻率控制方案的控制代價，得到綜合考慮控制代價與控制效果的協調優化控制方案，采用該方法可在減少控制代價的同時得到較好的控制效果，有效保證了孤立局域網的頻率安全，具有良好的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法
本專利技術屬于電力系統并網優化控制
，具體涉及一種計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法。
技術介紹
當今能源短缺的現狀下，世界各國都在大力發展新能源。在國家大力推進能源結構調整、發展低碳清潔能源和努力減排溫室氣體戰略方針指引下，在“可再生能源法”等一系列政策、法律和標準的指導和扶植下，我國可再生能源，特別是風力發電迅速發展。我國的風能資源主要分布在西北、東北、內蒙及東南沿海的海風盛行區，近年來，隨著大量高耗能企業遷至西北、東北和內蒙等地，為風電等新能源提供了就地消納途徑，并使得供電網絡形式向多元化發展。目前，采用較多的供電網絡形式為：依托高耗能產業，通過以風電等新能源為主體，劣質煤火電為補充的孤立局域網運行方式，推動風電直接與高耗能產業的結合，實現風電等新能源與高耗能有機結合和資源高效就地轉化，在保證高耗能企業實際用電需求的同時，實現環保減排效益。大電網系統具有裝機容量大、備用容量充足的特點，而孤立運行的局域網，裝機容量一般與系統負荷容量相近，電網的備用容量較少，系統頻率特性與大電網有較大區別，故障時更容易引起頻率的劇烈波動，從而導致頻率不安全，尤其對于高滲透率風電接入的局域網，風電機組的并網頻率要求、故障后風機脫網對系統頻率產生的二次沖擊等都對孤立局域網的頻率控制方案提出了新的挑戰，若沒有有效的頻率控制方案將可能導致電網系統的崩潰。同樣的，鑒于孤立局域網內負荷(電解鋁、煉鋼、化工等)頻率要求的特殊性，電網系統內頻率的安全約束應更多的考慮網內用戶的需求，而目前有關的電網頻率安全約束的標準多是從電網角度出發，孤立局域網內的頻率安全約束不能照搬大電網的標準，而應該根據自己實際運行情況確定，如何進行孤立局域網頻率優化控制，是當前急需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術所解決的技術問題是克服高滲透率風電接入的孤立局域網的頻率優化控制問題。本專利技術的計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，可在減少控制代價的同時得到較好的控制效果，有效保證了孤立局域網的頻率安全，具有良好的應用前景。為了解決達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：一種計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，其特征在于：包括以下步驟，步驟(A)，對孤立局域網進行建模和故障集的篩選，通過時域仿真觀察故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡；步驟(B)，將計及風電機組的并網頻率約束、孤立局域網內的負荷對供電頻率的要求、孤立局域網內機組的OPC定值因素，在電網頻率安全規定的基礎上進行調整，得到符合實際運行情況的孤立局域網頻率安全約束，孤立局域網的頻率安全約束為y(fl,fh)，其中，fh和fl分別表示頻率安全約束的上、下限值；步驟(C)，根據故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡，結合孤立局域網的頻率安全約束，判定孤立局域網的頻率是否安全，若安全，則退出優化；否則，進入步驟(D)；步驟(D)，基于可控措施空間，以控制代價最小為優化目標，孤立局域網的功率平衡和頻率安全為約束條件，建立優化目標函數，利用優化算法，求得孤立局域網的頻率優化控制方案，(D1)，建立的優化目標函數，如公式(1)所示，minLsum(X，λ)X＝(x1，x2，.....xn)λ＝(λ1，λ2，.....λn)(1)約束條件f(t)∈y(fl,fh)PG(t)+PW(t)≥PL(t)UL≤Ui≤UH其中，X為可選控制措施空間的集合，x1，x2，.....xn為各控制措施空間，λ為各控制措施對應的控制代價的集合，λ1，λ2，.....λn為各控制措施對應的控制代價，Lsum(X，λ)為總的控制代價，minLsum(X，λ)為總的最小控制代價，f(t)表示t時刻孤立局域網系統的頻率值，PG(t)為t時段常規機組的輸出功率，PW(t)為t時段風電機組的輸出功率，PL(t)為t時段孤立局域網內負荷所需的功率，Ui為電網內節點電壓，UH、UL分別為電壓安全約束上、下限；(D2)優化約束條件以罰函數的形式置于目標函數中，構成新的目標函數minLsum，如公式(2)所示，minLsum＝Lsum(I)+σ1·g2+σ2·h2(2)其中：Lsum(I)為原目標函數，σ1和σ2均為懲罰因子，g為不等式的約束條件；h為等式約束條件；(D3)采用優化算法對新的目標函數minLsum求解，得到孤立局域網系統的頻率優化控制措施。前述的計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，其特征在于：(D1)各控制措施對應的控制代價，根據公式(3)計算得到，其中，λi為控制措施空間中的第i個控制措施對應的控制代價，m為該控制措施中切除的機組數，δj為切除第j個機組的控制代價；τ、PL分別為失去單位負荷的控制代價和該控制措施下孤立局域網系統失去的負荷量。前述的計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，其特征在于：步驟(B)，將計及風電機組的并網頻率約束、孤立局域網內的負荷對供電頻率的要求、孤立局域網內機組的OPC定值因素，在電網頻率安全規定的基礎上進行調整，所述電網頻率安全規定為《電力系統安全穩定計算技術規范》和《風電場接入電力系統技術規定》。本專利技術的有益效果是：本專利技術的計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，在建立孤立局域網的頻率安全約束時不僅計及風電機組的并網頻率約束，同時考慮了孤立局域網內負荷對供電頻率的要求、局域網內機組的OPC定值因素，更符合用戶實際需求，保證約束條件的準確性，并量化各頻率控制方案的控制代價，得到綜合考慮控制代價與控制效果的協調優化控制方案，采用該方法可在減少控制代價的同時得到較好的控制效果，有效保證了孤立局域網的頻率安全，具有良好的應用前景。附圖說明圖1是本專利技術的計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法的流程圖。圖2是本專利技術的孤立局域網的頻率安全約束的制定流程圖。圖3是風電場并網頻率的要求的示意圖。具體實施方式下面將結合說明書附圖，對本專利技術作進一步的說明。本專利技術的計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，在建立孤立局域網的頻率安全約束時不僅計及風電機組的并網頻率約束，同時考慮了孤立局域網內負荷對供電頻率的要求、局域網內機組的OPC定值因素，更符合用戶實際需求，保證約束條件的準確性，并量化各頻率控制方案的控制代價，得到綜合考慮控制代價與控制效果的協調優化控制方案，采用該方法可在減少控制代價的同時得到較好的控制效果，有效保證了孤立局域網的頻率安全，如圖1所示，具體包括以下步驟，步驟(A)，對孤立局域網進行建模和故障集的篩選，通過時域仿真觀察故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡；步驟(B)，將計及風電機組的并網頻率約束、孤立局域網內的負荷對供電頻率的要求、孤立局域網內機組的OPC定值因素，在電網頻率安全規定的基礎上進行調整，得到符合實際運行情況的孤立局域網頻率安全約束，孤立局域網的頻率安全約束為y(fl,fh)，其中，fh和fl分別表示頻率安全約束的上、下限值；所述電網頻率安全規定為《電力系統安全穩定計算技術規范》和《風電場接入電力系統技術規定》，其中局域網頻率安全約束不是直接沿用《電力系統安全穩定計算技術規范》對電網頻率安全的規定，而是以此作為參考，計及風電機組的并網頻率約束、局域網內負荷對供電頻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，其特征在于：包括以下步驟，步驟(A)，對孤立局域網進行建模和故障集的篩選，通過時域仿真觀察故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡；步驟(B)，將計及風電機組的并網頻率約束、孤立局域網內的負荷對供電頻率的要求、孤立局域網內機組的OPC定值因素，在電網頻率安全規定的基礎上進行調整，得到符合實際運行情況的孤立局域網頻率安全約束，孤立局域網的頻率安全約束為y(fl,fh)，其中，fh和fl分別表示頻率安全約束的上、下限值；步驟(C)，根據故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡，結合孤立局域網的頻率安全約束，判定孤立局域網的頻率是否安全，若安全，則退出優化；否則，進入步驟(D)；步驟(D)，基于可控措施空間，以控制代價最小為優化目標，孤立局域網的功率平衡和頻率安全為約束條件，建立優化目標函數，利用優化算法，求得孤立局域網的頻率優化控制方案，(D1)，建立的優化目標函數，如公式(1)所示，min?Lsum(X，λ)X＝(x1，x2，.....xn)λ＝(λ1，λ2，.....λn)???(1)約束條件?f(t)∈y(fl,fh)PG(t)+PW(t)≥PL(t)UL≤Ui≤UH其中，X為可選控制措施空間的集合，x1，x2，.....xn為各控制措施空間，λ為各控制措施對應的控制代價的集合，λ1，λ2，.....λn為各控制措施對應的控制代價，Lsum(X，λ)為總的控制代價，minLsum(X，λ)為總的最小控制代價，f(t)表示t時刻孤立局域網系統的頻率值，PG(t)為t時段常規機組的輸出功率，PW(t)為t時段風電機組的輸出功率，PL(t)為t時段孤立局域網內負荷所需的功率，Ui為電網內節點電壓，UH、UL分別為電壓安全約束上、下限；(D2)優化約束條件以罰函數的形式置于目標函數中，構成新的目標函數minLsum，如公式(2)所示，minLsum＝Lsum(I)+σ1·g2+σ2·h2???(2)其中：Lsum(I)為原目標函數，σ1和σ2均為懲罰因子，g為不等式的約束條件；h為等式約束條件；(D3)采用優化算法對新的目標函數minLsum求解，得到孤立局域網系統的頻率優化控制措施。...

【技術特征摘要】
1.計及風電機組并網要求的孤立局域網頻率優化控制方法，其特征在于：包括以下步驟，步驟(A)，對孤立局域網進行建模和故障集的篩選，通過時域仿真觀察故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡；步驟(B)，將計及風電機組的并網頻率約束、孤立局域網內的負荷對供電頻率的要求、孤立局域網內機組的OPC定值因素，在電網頻率安全規定的基礎上進行調整，得到符合實際運行情況的孤立局域網頻率安全約束，孤立局域網的頻率安全約束為y(fl,fh)，其中，fh和fl分別表示頻率安全約束的上、下限值；步驟(C)，根據故障下孤立局域網的頻率受擾軌跡，結合孤立局域網的頻率安全約束，判定孤立局域網的頻率是否安全，若安全，則退出優化；否則，進入步驟(D)；步驟(D)，基于可控措施空間，以控制代價最小為優化目標，孤立局域網的功率平衡和頻率安全為約束條件，建立優化目標函數，利用優化算法，求得孤立局域網的頻率優化控制方案，(D1)建立的優化目標函數，如公式(1)所示，minLsum(X，λ)X＝(x1，x2，......xn)λ＝(λ1，λ2，.....λn)(1)約束條件f(t)∈y(fl,fh)PG(t)+PW(t)≥PL(t)UL≤Ui≤UH其中，X為可選控制措施空間的集合，x1，x2，.....xn為各控制措施空間，λ為每個控制措施空間分別對應的控制代價的集合，λ1，λ2，.....λn為每個控制措施空間分別對應的控制代價，Lsum(X，λ)為總的控制代價，minLsum(X，λ)為總的最小控制代價，f(t)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董宸，夏彥輝，鄒宇，王強強，
申請(專利權)人：南京國電南自電網自動化有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32