【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)規(guī)劃，尤其涉及一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著新能源發(fā)電快速發(fā)展，截止到2023年底，新能源裝機(jī)容量已達(dá)15.7億千瓦，占總裝機(jī)容量的比重首次突破50％。新能源機(jī)組的滲透給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)頻率安全帶來了沖擊，準(zhǔn)確的慣量需求評估是保證系統(tǒng)慣量充裕性、預(yù)防頻率安全事件發(fā)生的前提，可以為系統(tǒng)資源規(guī)劃與安全運(yùn)行策略的制定提供參考。然而，隨著新能源占比升高，傳統(tǒng)的慣量資源將不足以支撐系統(tǒng)運(yùn)行，因此，基于虛擬慣量控制的新能源慣量支撐得到廣泛研究。而新能源慣量支撐能力受并網(wǎng)方式與自然條件變化影響，難以通過準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)建模進(jìn)行表征，這給新型電力系統(tǒng)的慣量需求評估帶來挑戰(zhàn)。研究考慮新能源并網(wǎng)方式差異與時變運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確慣量需求評估對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建具有重要意義。
2、因此，亟需一種準(zhǔn)確的系統(tǒng)慣量需求評估方法，解決新能源接入導(dǎo)致的慣量需求難以準(zhǔn)確評估的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述的分析，本專利技術(shù)實(shí)施例旨在提供一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法及系統(tǒng)，用以解決新能源接入導(dǎo)致的慣量需求難以準(zhǔn)確評估的問題。
2、一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，包括以下步驟：
3、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的機(jī)組組合優(yōu)化模型，進(jìn)而基于獲取的日前新能源出力及負(fù)荷預(yù)測曲線的歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集；其中，所述輸入數(shù)據(jù)集中的每一元素為新型電力系統(tǒng)的調(diào)度計(jì)劃構(gòu)成的一維序列，輸出數(shù)據(jù)集中每一元素為與各調(diào)度計(jì)劃對應(yīng)的頻率
4、構(gòu)建頻率特征預(yù)測模型，并基于樣本數(shù)據(jù)集對頻率特征預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到最優(yōu)頻率特征預(yù)測模型；其中，所述樣本數(shù)據(jù)集包括輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集；
5、獲取日前新能源出力及負(fù)荷預(yù)測曲線，進(jìn)而基于機(jī)組組合優(yōu)化模型、最優(yōu)頻率特征預(yù)測模型以及慣量調(diào)整約束對調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，得到慣量需求評估結(jié)果；其中，慣量需求評估結(jié)果包括系統(tǒng)總慣量水平結(jié)果以及對應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃。
6、進(jìn)一步地，所述調(diào)度計(jì)劃包括在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組的出力、開機(jī)方式、慣量常數(shù)，各新能源機(jī)組的出力，各vsg虛擬慣量常數(shù)，各調(diào)速器的時間常數(shù)，系統(tǒng)總慣量水平，系統(tǒng)同步慣量水平，系統(tǒng)虛擬慣量水平以及調(diào)速器總一次調(diào)頻能力；所述頻率特征數(shù)據(jù)包括最大頻率變化量和最大頻率變化率；其中，最大頻率變化量為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率與最低點(diǎn)頻率間的差值。
7、進(jìn)一步地，通過以下方式構(gòu)建輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集：
8、基于獲取的日前新能源出力及負(fù)荷預(yù)測曲線的歷史數(shù)據(jù)，采用機(jī)組組合優(yōu)化模型，得到各個在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組開機(jī)方式、各同步機(jī)組出力和各新能源機(jī)組實(shí)際出力；
9、基于各個在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組開機(jī)方式、各同步機(jī)組出力和各新能源機(jī)組實(shí)際出力，以及，各vsg虛擬慣量常數(shù)、各同步機(jī)組慣量常數(shù)和各調(diào)速器一次調(diào)頻能力，得到各個調(diào)度周期內(nèi)各時段的系統(tǒng)總慣量水平、系統(tǒng)同步慣量水平、系統(tǒng)虛擬慣量水平以及調(diào)速器總一次調(diào)頻能力，進(jìn)而得到各調(diào)度計(jì)劃，并將各調(diào)度計(jì)劃分別構(gòu)成一維序列得到輸入數(shù)據(jù)集；
10、基于設(shè)定的不同擾動場景和各調(diào)度計(jì)劃，通過暫態(tài)仿真得到不同擾動場景下的各調(diào)度計(jì)劃對應(yīng)的最大頻率變化量和最大頻率變化率，并作為頻率特征數(shù)據(jù)構(gòu)成輸出數(shù)據(jù)集。
11、進(jìn)一步地，所述機(jī)組組合優(yōu)化模型為在新型電力系統(tǒng)運(yùn)行約束條件下，以最小運(yùn)行成本為目標(biāo)函數(shù)，得到在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組開機(jī)方式、各同步機(jī)組出力和各新能源機(jī)組實(shí)際出力；其中，目標(biāo)函數(shù)f表示為：
12、f＝min[f1+f2+f3+f4]
13、式中，f1表示同步機(jī)組功率成本，f2表示同步機(jī)組總開機(jī)成本，f3表示同步機(jī)組總關(guān)機(jī)成本，f4表示棄新能源消納懲罰成本。
14、進(jìn)一步地，所述同步機(jī)組功率成本f1、同步機(jī)組開關(guān)啟動成本f2、同步機(jī)組開關(guān)關(guān)斷成本f3、棄新能源消納懲罰成本f4，分別表示為：
15、
16、
17、
18、
19、式中，t表示時段總數(shù)量；n表示新型電力系統(tǒng)中同步機(jī)組的總數(shù)量；ai、bi、ci分別表示同步機(jī)組i的第一、第二、第三發(fā)電成本系數(shù)；pi,t表示在t時段同步機(jī)組i的出力；分別表示同步機(jī)組i的開機(jī)成本與關(guān)機(jī)成本；ui,t、ui,t-1分別表示同步機(jī)組i在t時段、t-1時段的開機(jī)方式，取值為1表示開機(jī)，取值為0表示關(guān)機(jī)；j表示新型電力系統(tǒng)中新能源機(jī)組的總數(shù)量；cj分別表示新能源機(jī)組j的發(fā)電成本系數(shù)；表示在典型日t時段新能源機(jī)組j的預(yù)測出力；pj,t表示在t時段新能源機(jī)組j的實(shí)際出力。
20、進(jìn)一步地，所述基于樣本數(shù)據(jù)集對頻率特征預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，包括：
21、設(shè)置訓(xùn)練過程中的優(yōu)化器、訓(xùn)練批次、學(xué)習(xí)率、訓(xùn)練迭代次數(shù)以及保守性損失函數(shù)。
22、將樣本數(shù)據(jù)集基于訓(xùn)練批次進(jìn)行劃分，并基于劃分后的樣本數(shù)據(jù)集依次進(jìn)行各訓(xùn)練批次的頻率特征預(yù)測模型訓(xùn)練，當(dāng)滿足停止條件時得到最優(yōu)頻率特征預(yù)測模型。
23、進(jìn)一步地，所述保守性損失函數(shù)ltotal表示為：
24、ltotal＝lδf+lrocof
25、式中，lδf表示最大頻率變化量損失函數(shù)，lrocof表示最大頻率變化率損失函數(shù)。
26、進(jìn)一步地，通過以下方式得到慣量需求評估結(jié)果：
27、s31、基于日前新能源出力及負(fù)荷預(yù)測曲線，采用機(jī)組組合優(yōu)化模型，得到基礎(chǔ)調(diào)度計(jì)劃；
28、s32、將所述基礎(chǔ)調(diào)度計(jì)劃構(gòu)成一維序列后輸入最優(yōu)頻率特征預(yù)測模型，得到頻率特征數(shù)據(jù)；
29、s33、判斷頻率特征數(shù)據(jù)是否滿足頻率安全條件，若滿足，則將當(dāng)前基礎(chǔ)調(diào)度計(jì)劃中的各時段系統(tǒng)總慣量水平作為系統(tǒng)總慣量水平結(jié)果，從而得到慣量需求評估結(jié)果；否則，基于慣量調(diào)整約束和機(jī)組組合優(yōu)化模型對當(dāng)前基礎(chǔ)調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的基礎(chǔ)調(diào)度計(jì)劃，重復(fù)執(zhí)行步驟s32～s33。
30、進(jìn)一步地，所述慣量調(diào)整約束表示為：
31、
32、式中，表示在第p次迭代中在t時段同步機(jī)組i的開機(jī)方式，表示在第p+1次迭代中在t時段同步機(jī)組i的開機(jī)方式。
33、另一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估系統(tǒng)，包括：
34、數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的機(jī)組組合優(yōu)化模型，進(jìn)而基于獲取的日前新能源出力及負(fù)荷預(yù)測曲線的歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集；其中，所述輸入數(shù)據(jù)集中的每一元素為新型電力系統(tǒng)的調(diào)度計(jì)劃構(gòu)成的一維序列，輸出數(shù)據(jù)集中每一元素為與各調(diào)度計(jì)劃對應(yīng)的頻率特征數(shù)據(jù)；
35、頻率特征預(yù)測模型構(gòu)建及訓(xùn)練模型，用于構(gòu)建頻率特征預(yù)測模型，并基于樣本數(shù)據(jù)集對頻率特征預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到最優(yōu)頻率特征預(yù)測模型；其中，所述樣本數(shù)據(jù)集包括輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集；
36、慣量需求評估模塊，用于獲取日前新能源出力及負(fù)荷預(yù)測曲線，進(jìn)而基于機(jī)組組合優(yōu)化模型、最優(yōu)頻率特征預(yù)測本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述調(diào)度計(jì)劃包括在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組的出力、開機(jī)方式、慣量常數(shù)，各新能源機(jī)組的出力，各VSG虛擬慣量常數(shù)，各調(diào)速器的時間常數(shù)，系統(tǒng)總慣量水平，系統(tǒng)同步慣量水平，系統(tǒng)虛擬慣量水平以及調(diào)速器總一次調(diào)頻能力；所述頻率特征數(shù)據(jù)包括最大頻率變化量和最大頻率變化率；其中，最大頻率變化量為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率與最低點(diǎn)頻率間的差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，通過以下方式構(gòu)建輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述機(jī)組組合優(yōu)化模型為在新型電力系統(tǒng)運(yùn)行約束條件下，以最小運(yùn)行成本為目標(biāo)函數(shù)，得到在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組開機(jī)方式、各同步機(jī)組出力和各新能源機(jī)組實(shí)際出力；其中，目標(biāo)函數(shù)F表示為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述同步機(jī)組功率成本f1、同步機(jī)組開關(guān)啟動成本f2、同步機(jī)組開關(guān)關(guān)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述基于樣本數(shù)據(jù)集對頻率特征預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述保守性損失函數(shù)Ltotal表示為：
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，通過以下方式得到慣量需求評估結(jié)果：
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述慣量調(diào)整約束表示為：
10.一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估系統(tǒng)，其特征在于，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述調(diào)度計(jì)劃包括在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組的出力、開機(jī)方式、慣量常數(shù)，各新能源機(jī)組的出力，各vsg虛擬慣量常數(shù)，各調(diào)速器的時間常數(shù)，系統(tǒng)總慣量水平，系統(tǒng)同步慣量水平，系統(tǒng)虛擬慣量水平以及調(diào)速器總一次調(diào)頻能力；所述頻率特征數(shù)據(jù)包括最大頻率變化量和最大頻率變化率；其中，最大頻率變化量為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率與最低點(diǎn)頻率間的差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，通過以下方式構(gòu)建輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電力系統(tǒng)慣量需求評估方法，其特征在于，所述機(jī)組組合優(yōu)化模型為在新型電力系統(tǒng)運(yùn)行約束條件下，以最小運(yùn)行成本為目標(biāo)函數(shù)，得到在調(diào)度周期內(nèi)各時段的各同步機(jī)組開機(jī)方式、各同步...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張夏輝，孫軼愷，楊宏基，王岑峰，許恩超，周明，張智，李光胤，汪湛欽，劉昞璋，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)浙江省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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