计及新能源增长的电力系统调频容量实现方法

本发明涉及的是一种电力系统控制领域的技术，具体是一种计及新能源增长的电力系统调频容量实现方法。

背景技术：

调频辅助服务是电力系统调度运行中重要一环，准确计算系统所需的调频容量是组织调频辅助服务市场交易和保障系统安全稳定运行的重要前提。实际电网运行中，常由运行人员根据经验将所需的调频容量设置为一定值，但由于近年来新能源装机容量快速增长，新能源出力的波动性使得系统供电侧的波动性增大，且新能源出力难以预测，使用某一固定值作为调频容量已不能兼顾电网运行的安全性和经济性。为了考虑新能源出力的波动性，许多基于历史数据采用数据驱动的方式计算电网调频容量的方法被提出，相较仅由经验将调频容量设置为一定值，该类方法可以更好的考虑电网的运行情况。但是，由于新能源装机数量逐年大幅增长，仅依靠历史的新能源数据来估计目前的调频容量，并不能够合理反映未来一段时间(如一年)的电网的调频容量需求情况，因此，本发明针对这一问题，提出一种计及新能源增长的电力系统调频容量实现方法。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种计及新能源增长的电力系统调频容量实现方法，引入风机、光伏增量兆瓦，通过测算节点负荷与经济调度点的偏差获得调频容量，再根据实际运行情况进行动态修正。使用该方法进行系统调频容量计算，物理意义明确，可以充分考虑到新能源的快速发展，针对特定时间段和目标电网进行计算，结果更加符合未来一段时间电网的实际情况，准确性更高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种计及新能源增长的电力系统调频容量实现方法，通过分别采集电网的向上、向下调频量数据并测算得到目标时段的向上、向下调频量；根据目标时段的向上调频量、向下调频量、风机、光伏增量兆瓦，测算目标时段所需的电网调频容量并根据电网实际运行数据，使用cps1和cps2作为评价指标，对电网目标时段的调频容量进行动态调节。

所述的采集电网的向上、向下调频量数据是指：统计前两年同月部署的向上调频量的历史数据，以5min一个数据使用正态分布拟合该数据，记录置信度为95％的需求量，统计前两年同月份节点负荷变化为正的数据，使用正态分布拟合该数据，记录置信度为95％的需求量。

所述的向上、向下调频量数据是指：取前两者的最大值作为目标时段的向上调频量取前两者的最大值作为目标时段的向负调频量其中：为目标时段的向上调频量；为前两年同月部署的向上调频量的正态分布的均值；为前两年同月份节点负荷变化为正的正态分布的均值；为置信度；σ1+为为前两年同月部署的向上调频量的正态分布的方差；σ2+为前两年同月份节点负荷变化为正的正态分布的方差；n1+为前两年同月部署的向上调频量的正态分布的样本数量；n2+为前两年同月份节点负荷变化为正的正态分布的样本数量；为目标时段的向下调频量；为前两年同月部署的向下调频量的正态分布的均值；为前两年同月份节点负荷变化为负的正态分布的均值；均为置信度；σ1-为为前两年同月部署的向下调频量的正态分布的方差；σ2-为前两年同月份节点负荷变化为负的正态分布的方差；n1-为前两年同月部署的向下调频量的正态分布的样本数量；n2-为前两年同月份节点负荷变化为负的正态分布的样本数量。

所述的风机、光伏增量兆瓦，对于新增的风机、光伏容量，在调频容量中使用风机、光伏增量兆瓦来体现，每新增加1000兆瓦装机容量，将增加兆瓦数容量。

所述的风机、光伏增量兆瓦是指：前一年的风机、光伏增量调频容量与附加风机调整量之和：其中：为本年的风机增量调频容量；为前一年的风机增量调频容量；附加风机调整量为当前风机容量情况下平滑函数拟合的正态分布的均值；为无风情况下调频平滑函数拟合的正态分布的均值；为置信度，为98.8％；σw为当前风机容量情况下平滑函数拟合的正态分布的方差；σnw为无风情况下平滑函数拟合的正态分布的方差；nw为当前风机容量情况下平滑函数拟合的正态分布的样本数量；nnw为无风情况下平滑函数拟合的正态分布的样本数量；为本年的光伏增量调频容量；为前一年的光伏增量调频容量；附加光伏调整量为当前光伏容量情况下平滑函数拟合的正态分布的均值；为无光伏情况下调频平滑函数拟合的正态分布的均值；为置信度，为98.8％；σs为当前光伏容量情况下平滑函数拟合的正态分布的方差；σns为无光伏情况下平滑函数拟合的正态分布的方差；ns为当前光伏容量情况下平滑函数拟合的正态分布的样本数量；nns为无光伏情况下平滑函数拟合的正态分布的样本数量。

所述的平滑函数包括：

第一部分：基于历史数据，使用滚动平均法计算与目标时段相对应的时段的调节负荷分量；

第二部分：基于历史数据，使用滚动平均法计算前一月份对应时段的调节负荷分量；

第三部分：基于历史数据，使用滚动平均法计算目标时段所在月份的后一月份中的对应时段的调节负荷分量；

第四部分：基于历史数据，使用滚动平均法计算目标时段所在月份的同一月份中对应时段的前一小时的调节负荷分量；

第五部分：基于历史数据，使用滚动平均法计算目标时段所在月份的同一月份中对应时段的后一小时的调节负荷分量，

所述的平滑函数的五个部分计算方式均为：对该时段每一个负荷量值的前后一段数值滚动求平均，得到一条平滑的负荷曲线，目标时刻的实际负荷与平均负荷之差为调节负荷分量。

所述的平滑函数，对应在当前风机容量情况下的表达式为其中：pw为当前风机容量情况下的平滑函数；为当前风机容量情况下第一部分的调节负荷分量；为当前风机容量情况下第二部分的调节负荷分量；为当前风机容量情况下第三部分的调节负荷分量；为当前风机容量情况下第四部分的调节负荷分量；为当前风机容量情况下第五部分的调节负荷分量；对应在无风情况下的表达式为其中：pnw为无风情况下的平滑函数；为无风情况下第一部分的调节负荷分量；为无风情况下第二部分的调节负荷分量；为无风情况下第三部分的调节负荷分量；为无风情况下第四部分的调节负荷分量；为无风情况下第五部分的调节负荷分量。

所述的平滑函数，对应在当前光伏容量情况下的表达式为其中：ps为当前光伏容量情况下的平滑函数；为当前光伏容量情况下第一部分的调节负荷分量；为当前光伏容量情况下第二部分的调节负荷分量；为当前光伏容量情况下第三部分的调节负荷分量；为当前光伏容量情况下第四部分的调节负荷分量；为当前光伏容量情况下第五部分的调节负荷分量；对应在无光伏情况下的表达式为其中：pns为无光伏情况下的平滑函数；为无光伏情况下第一部分的调节负荷分量；为无光伏情况下第二部分的调节负荷分量；为无光伏情况下第三部分的调节负荷分量；为无光伏情况下第四部分的调节负荷分量；为无光伏情况下第五部分的调节负荷分量。

所述的目标时段的向上、向下调频量是指：向上调频容量需求向下调频容量需求

所述的评价指标是指：使用每个月cps1分数的平均值和12个月内cps1的滚动平均值来调节月内每小时的agc的容量需求。cps1指标主要考察控制区ace平均值与频率偏差平均值之间的关系，是以1min的平均值为基准，衡量电网长期(如一个月)的频率偏差的均方根值是否在限定的范围内，用于评价一段时间内区域ace对整个互联电网频率偏差的影响，反映区域综合性的控制性能。cps2指标考察控制区ace的平均值是否满足给定门槛值的要求，是以10min的平均值为基准，可以在完成cps1目标时，最小化机组调节次数，并起到减小区域间的偏离计划潮流和偏离计划电量的作用，对控制区的调频容量和持续调节能力进行评价。

所述的对电网目标时段的调频容量进行动态调节是指：当某月的cps1的月平均值低于140％，则该月内每小时额外增加10％的调频容量。如果12个月内cps1的滚动平均值低于140％，则下个月每小时额外增加10％的调频容量，如果cps1分数低于100％，则增加20％的调频容量。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过风机增量兆瓦和光伏增量兆瓦的方式考虑新能源出力增长对调频容量需求的影响。结合电网的新能源的新增装机容量，将调频容量定义为节点负荷与经济调度点的偏差，充分利用电网的历史数据，对未来时间段和目标电网进行针对性计算，结果更加符合实际情况，准确性更高。最后，根据实际运行情况进行动态修正，提高了计算出的所需调频容量的可靠性，更好的保障系统安全。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为电力系统调频容量计算系统的信息流向图。

具体实施方式

本实施例涉及一种计及新能源增长的电力系统调频容量计算系统，包括：采集模块、调频量计算模块、新能源计算模块、调频需求模块及动态调节模块，其中：采集模块用于采集和记录电力系统的各时段的负荷值、向上调频量、向下调频量，以及每个月的cps1分数和cps2分数；调频量计算模块用于根据历史数据计算电力系统各目标时段的向上调频量和向下调频量；新能源计算模块用于计算风机增量兆瓦和光伏增量兆瓦；调频需求模块用于根据调频量计算模块和新能源计算模块计算的结果计算目标时段的向上调频需求和向下调频需求；动态调节模块用于根据电网的时间运行情况，即cps1和cps2指标，动态修正电网的向上调频需求和向下调频需求；采集模块与调频量计算模块相连，传输电力系统的各时段的负荷值、向上调频量和向下调频量等历史数据；采集模块与新能源计算模块相连，传输风机、光伏增量兆瓦及相关历史数据，同时，新能源计算模块计算出的风机、光伏增量兆瓦传输至采集模块进行记录；采集模块与动态调节模块相连，传输实际运行中每个月的cps1分数和cps2分数的数据；调频量计算模块、新能源计算模块与调频需求模块相连，提供计算调频需求所需的数据；动态调节模块与调频需求模块相连，修正调频需求量。

本实施例基于上述系统的计及新能源增长的电力系统调频容量实现方法，包括以下步骤：

采集电网的向上调频量数据，根据步骤1.1计算目标时段的向上调频量；

采集电网的向下调频量数据，根据步骤2.1计算目标时段的向下调频量；

对于新增的风机容量，在调频容量中使用风机增量兆瓦来体现，每新增加1000兆瓦装机容量，将增加兆瓦数容量，根据步骤3.1计算目标时段的风机增量兆瓦；

对于新增的光伏容量，在调频容量中使用光伏增量兆瓦来体现，每新增加1000兆瓦装机容量，将增加兆瓦数容量，根据步骤4.1计算目标时段的风机增量兆瓦；

根据目标时段的向上调频量、向下调频量、风机增量兆瓦和光伏增量兆瓦，根据步骤5.1计算目标时段的电网调频容量需求；

根据电网实际运行数据，使用cps1和cps2作为评价指标，根据步骤6.1对电网目标时段的调频容量进行修正。

与现有技术相比，本方法充分考虑未来一段时间内新能源的增长，对特定时间段和目标电网进行针对性计算，可以满足近年来新能源装机容量逐年增长的客观要求，及电力市场化的需求，结果更加符合实际情况，准确性更高，有助于保障新能源大力发展情况下的系统稳定性。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。