计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法与流程

本发明涉及综合能源，具体是计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法。

背景技术：

1、目前，由于新能源比重的不断增加导致了电力系统惯量水平降低，为了防止低惯量系统出现故障后频率快速跌落，导致全网崩溃，新型惯量响应资源亟需被挖掘。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种提升电力系统运行可靠性与经济性的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法。

2、为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明是计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，包括如下操作：

4、建立将动作阈值分成等间距的q档，分别在rocof为|df/dt|1,|df/dt|2,…,|df/dt|q时投入动作的综合能源系统热惯性故障响应模型；

5、基于综合能源系统热惯性故障响应模型，建立计及综合能源系统热惯性等效惯量的系统惯量评估模型；

6、建立计及综合能源系统热惯性响应效果的惯量补偿收益模型；

7、在保障系统可响应惯量资源充足的前提下，以系统日前发电计划总成本最小为优化目标建立综合能源系统热惯性参与辅助服务模型，利用综合能源系统热惯性参与辅助服务模型优化电力系统运行策略，得到最小系统惯量约束的日前发电计划方案，综合能源系统热惯性参与辅助服务模型的表达式为：

8、min cost＝ce+csg+cig+cil+cnew+csnew-bfr

9、式中，cost为总成本，ce为火电机组发电成本，csg为火电机组启动成本，cig为火电机组转动惯量辅助服务补偿成本，cil为热惯性辅助服务补偿成本，bfr为惯量响应效果的补偿收益果的补偿收益，cnew为新能源机组发电成本，csnew为新能源机组启动成本。

10、本发明的进一步改进在于：综合能源系统热惯性故障响应模型的表达式为：

11、

12、式中，q为电网故障后综合能源系统热惯性故障响应模型动作阈值总档数，pres为热惯性单次最大响应量，|df/dt|q为第q档动作阈值的rocof大小，|df/dt|q为阈值，δpres为热惯性等效增发的有功功率；为简化分析，设δpres与|df/dt|成线性关系，简化后表达如下：

13、

14、式中，kres为综合能源系统热惯性故障响应模型斜率。

15、本发明的进一步改进在于：计及综合能源系统热惯性等效惯量的系统惯量评估模型的表达式为：

16、

17、

18、式中，hsys为系统总惯量，ssys为系统总容量，为系统中第n台火电机组的容量，n为火电机组总台数，为综合能源系统中第n台火电机组的惯性常数，sres为综合能源系统中综合能源系统热惯性的并网容量，hres为热惯性等值惯性常数，kres为综合能源系统热惯性故障响应模型斜率，t2和t1分别为rocof观测时间窗的上、下限值，f2和f1为t2和t1时刻对应的电网频率值，f(t1)、f(t2)为电网频率关于时间的函数在t1和t2时刻的取值。

19、本发明的进一步改进在于：计及综合能源系统热惯性响应效果的惯量补偿收益模型的表达式为：

20、

21、

22、式中，为t时刻综合能源系统热惯性故障响应模型斜率，为t时刻热惯性等值惯性常数，为热惯性响应策略中，并网响应容量最小值的标幺值，为热惯性响应策略中，t时刻并网响应容量最大值的标幺值，为热惯性响应策略中，频率变化率动作阈值最小值的标幺值，bfr为惯量响应效果的补偿收益，为热惯性响应策略中，t时刻rocof动作阈值最大值的标幺值，为动作阈值最大值的上限，α为惯量响应效果补偿收益系数。

23、本发明的进一步改进在于：火电机组与新能源机组发电成本计算表达式如下：

24、

25、式中，ce为火电机组发电成本，cnew为新能源机组发电成本，为第n台火电机组在t时刻的发电出力，为第n台火电机组在t时刻的启停状态，和分别表示火电机组在t时刻处于开机/关机状态，为t时刻的电价，n为火电机组总台数，t为一天24小时时段，为第m台新能源机组在t时刻的发电出力，为第m台新能源机组在t时刻的启停状态，和分别表示新能源机组在t时刻处于开机/关机状态，cnew为新能源机组出力单价，m为新能源机组总台数。

26、本发明的进一步改进在于：火电机组与新能源机组启动成本计算表达式为：

27、

28、式中，csg为火电机组启动成本，sg为火电机组启动，g为火电机组，为第n台火电机组启动成本单价，与该台火电机组机组容量大小成正相关，当t＝1时，为第n台火电机组的初始状态，默认为0，为第n台火电机组在t时刻的启停状态，csnew为新能源机组启动成本，为第m台新能源机组启动成本单价，与该台新能源机组容量大小成正相关，为第m台新能源机组在t时刻的启停状态，当t＝1时，为第m台新能源机组的初始状态，默认为0。

29、本发明的进一步改进在于：火电机组转动惯量辅助服务补偿成本的计算表达式为：

30、

31、式中，cig为火电机组转动惯量辅助服务补偿成本，为第n台火电机组的总容量，γ0为惯量辅助服务补偿系标准，为一常数。

32、本发明的进一步改进在于：步骤s4中热惯性辅助服务补偿成本的计算表达式为：

33、

34、式中，cil为热惯性辅助服务补偿成本，γ0为惯量辅助服务补偿系标准，为一常数，为热惯性响应策略中，t时刻并网响应容量最大值的标幺值，ql为热惯性可响应的总容量，为t时刻热惯性响应补偿系数，为热惯性用户侧负荷的并网状态，表示热惯性用户侧负荷处于非并网状态，表示热惯性用户侧负荷处于并网状态。

35、本发明的有益效果是：本发明提出一种负荷侧新型惯量响应资源，利用综合能源系统热惯性对负荷水平的灵活调节与对电网故障的快速响应来参与电力系统的惯量辅助服务；同时提出针对考虑综合能源系统热惯性的惯量辅助服务补偿标准，并在考虑最小惯量约束的系统运行中利用综合能源热惯性提供惯量响应的策略，为电力系统运行安全性与经济性的提高提供了新思路。

技术特征：

1.计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：包括如下操作：

2.根据权利要求1所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述步骤s1中综合能源系统热惯性故障响应模型的表达式为：

3.根据权利要求1所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述计及综合能源系统热惯性等效惯量的系统惯量评估模型的表达式为：

4.根据权利要求1所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述计及综合能源系统热惯性响应效果的惯量补偿收益模型的表达式为：

5.根据权利要求1所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述火电机组与新能源机组发电成本计算表达式如下：

6.根据权利要求5所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述火电机组与新能源机组启动成本计算表达式为：

7.根据权利要求6所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述火电机组转动惯量辅助服务补偿成本的计算表达式为：

8.根据权利要求7所述的计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，其特征在于：所述热惯性辅助服务补偿成本的计算表达式为：

技术总结
本发明公开了计及系统惯量评估的综合能源系统热惯性辅助服务方法，包括如下操作：建立综合能源系统热惯性故障响应模型；建立计及综合能源系统热惯性等效惯量的系统惯量评估模型；建立计及综合能源系统热惯性响应效果的惯量补偿收益模型；以系统日前发电计划总成本最小为优化目标建立综合能源系统热惯性参与辅助服务模型，利用综合能源系统热惯性参与辅助服务模型优化电力系统运行策略，得到考虑最小惯量约束的日前发电计划方案。通过本发明的方法提升了电力系统运行可靠性与经济性。

技术研发人员：高云波,上官小丹,陈斌,董景
受保护的技术使用者：常州常供电力设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4