一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法与流程

1.本发明涉及电网频率稳定分析技术领域，尤其涉及一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法。


背景技术：

2.高比例新能源发电和终端用能电气化是未来电力系统的主导特征，源荷不确定性增强给传统的电力系统频率调整方式带来挑战，系统调频、调峰能力不足导致大规模的弃风、弃光现象普遍存在，常规发电机组难以满足系统调节需求。
3.新能源和需求响应提供电力系统辅助服务为缓解常规电源调频压力提供了可行途径。发电侧和负荷侧可控资源一方面是增大系统调频需求的主要诱因，另一方面为增强系统调控灵活性带来可能。主动辅助电力系统优化运行势必有损产销者利益，因此，合理配置辅助调频容量对提升源荷可控资源参与程度，促进大规模新能源消纳有着深远意义。
4.电力系统传统调频容量计算方法主要依据系统调度员经验和历史运行数据，以整体负荷水平为基准，制定相应的调频容量配置方案，分配至各调频机组。区别于常规电源，新能源发电和需求响应资源可控性弱，对电力系统频率稳定的影响也不尽相同，责任分摊机制尚不明确。若采用统一标准计算辅助调频容量将导致配置结果过于保守，未考虑不同发电用能单元的差异性。
5.提供电力系统辅助调频服务的新能源和负荷单元出力特性存在时序相似特征，适当的分类聚合可有效地实现异构元素之间的优势互补，减少聚合后功率的波动，对计算辅助单元的调频容量具有鲜明的意义。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法，能够根据新能源和负荷功率特性，以动态组织聚合为基础，优化辅助调频单元的备用容量配置，提升电力系统运行的灵活性。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法，包括：
8.步骤1：在日前调度阶段，新能源发电单元和用户单元负荷上报辅助电力系统调频意愿；
9.步骤2：构建新能源和负荷功率预测曲线动态匹配模型，将各独立的新能源发电和用户负荷单元聚合，形成内部关联的运行主体；
10.步骤3：计算各运行主体调频容量，根据各主体内新能源发电单元和用户单元负荷上报电力系统辅助调频意愿，计算新能源和负荷辅助调频容量。
11.进一步的，所述步骤1中，新能源发电单元和用户单元负荷上报辅助电力系统调频意愿应包括：单元个体的功率预测数据和计划辅助调频容量。
12.进一步的，所述步骤2中，构建新能源和负荷功率预测曲线动态匹配模型，具体为：将新能源和负荷功率预测数据通过插值方法，变换至同一时间尺度：
13.设第i个新能源或负荷功率预测序列为：
14.pi＝[p
i,1
,p
i,2
,...,p
i,t
]
[0015]
式中：t为新能源或负荷功率预测周期数；p
i,1
,pi,2,p
i,t
分别表示第i个新能源或负荷功率预测序列的第1个功率值，第2个功率值和第m个功率值；
[0016]
定义新能源和负荷功率匹配向量为：
[0017][0018]
式中，m为新能源和负荷功率最大聚合数量；α
i，1
、α
i，2
、α
i，m
分别表示新能源和负荷功率匹配向量的第1个值、第2个值和第m个值
[0019]
功率曲线动态匹配后，所得到的聚合功率矩阵为：
[0020][0021]
式中：wj为1
×
t列的功率序列，j＝[1,2,
…
,m]；n为新能源和负荷单元的总数量；
[0022]
功率预测曲线动态匹配模型可表示为：
[0023][0024][0025]
式中：α
i，j
表示第i个新能源和负荷功率匹配向量的第j个值，σj为wj的标准差；μj为wj的均值，通过智能优化算法求解上述优化问题，将原有的n个新能源或负荷功率单元聚合为m个主体，各主体中新能源和负荷单元相关聚合，形成具有互补特性的功率曲线，减小各独立个体的功率波动特征。
[0026]
进一步的，所述步骤3计算各运行主体调频容量，第j个主体的向上调频容量r
j+
和向下调频容量r
j-可表示为：
[0027][0028]
式中：δ为调频容量裕度系数，其值越大，系统储备更多调频容量，计算结果保守性越强。
[0029]
进一步的，所述步骤3根据各主体内新能源发电单元和用户单元负荷上报辅助电力系统调频意愿，计算新能源和负荷辅助调频容量，具体为，设第i个新能源或负荷功率分配到的向上调频容量p
r,i+
和向下调频容量p
r,i-为：
[0030][0031]
式中：r
s,k+
和r
s,k-分别表示第k个新能源或负荷单元上报的计划向上和向下调频容量，ui为第i个单元所处主体内所有单元个体编号；r
s,i+
、r
s,i-为新能源或负荷单元上报的计划向上和向下调频容量。
[0032]
本发明的有益效果是：
[0033]
本发明兼顾提供辅助调频服务的新能源发电和负荷单元运行特性，实现对系统调频容量的优化分配，新能源和负荷动态聚合，优势互补，差异化建模降低整体调频容量配置，有利于提高新能源电力系统运行安全可靠性。
[0034]
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
[0035]
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0036]
如图1所示，一种基于功率曲线动态匹配的电力系统辅助调频容量计算方法，包括：
[0037]
步骤1：在日前调度阶段，新能源发电单元和用户单元负荷上报辅助电力系统调频意愿；
[0038]
步骤2：构建新能源和负荷功率预测曲线动态匹配模型，将各独立的新能源发电和用户负荷单元聚合，形成内部关联的运行主体；
[0039]
步骤3：计算各运行主体调频容量，根据各主体内新能源发电单元和用户负荷上报辅助电力系统调频意愿，计算新能源和负荷辅助调频容量。
[0040]
本实施例中，步骤1中，新能源发电单元和用户单元负荷上报辅助电力系统调频意愿应包括：单元个体的功率预测数据和计划辅助调频容量。
[0041]
本实施例中，步骤2中，构建新能源和负荷功率预测曲线动态匹配模型，具体为：将新能源和负荷功率预测数据通过插值方法，变换至同一时间尺度：
[0042]
设第i个新能源或负荷功率预测序列为：
[0043]
pi＝[p
i,1
,p
i,2
,...,p
i,t
]
[0044]
式中：t为新能源或负荷功率预测周期数；p
i,1
,p
i,2
,p
i,t
分别表示第i个新能源或负荷功率预测序列的第1个功率值，第2个功率值和第t个功率值
[0045]
定义新能源和负荷功率匹配向量为：
[0046][0047]
式中，m为新能源和负荷功率最大聚合数量；α
i，1
、α
i，2
、α
i，m
分别表示新能源和负荷功率匹配向量的第1个值、第2个值和第m个值
[0048]
功率曲线动态匹配后，所得到的聚合功率矩阵为：
[0049][0050]
式中：wj为1
×
t列的功率序列，j＝[1,2,
…
,m]；n为新能源和负荷单元的总数量；
[0051]
功率预测曲线动态匹配模型可表示为：
[0052][0053][0054]
式中：α
i，j
表示第i个新能源和负荷功率匹配向量的第j个值，σj为wj的标准差；μj为wj的均值，通过智能优化算法求解上述优化问题，将原有的n个新能源或负荷功率单元聚合为m个主体，各主体中新能源和负荷单元相关聚合，形成具有互补特性的功率曲线，减小各独立个体的功率波动特征。
[0055]
本实施例中，步骤3计算各运行主体调频容量，第j个主体的向上调频容量r
j+
和向下调频容量r
j-可表示为：
[0056][0057]
式中：δ为调频容量裕度系数，其值越大，系统储备更多调频容量，计算结果保守性越强。
[0058]
本实施例中，步骤3根据各主体内新能源发电单元和用户单元负荷上报辅助电力系统调频意愿，计算新能源和负荷辅助调频容量，具体为，设第i个新能源或负荷功率分配到的向上调频容量p
r,i+
和向下调频容量p
r,i-为：
[0059][0060]
式中：r
s,k+
和r
s,k-分别表示第k个新能源或负荷单元上报的计划向上和向下调频容
量，ui为第i个单元所处主体内所有单元个体编号；r
s,i+
、r
s,i-为新能源或负荷单元上报的计划向上和向下调频容量。
[0061]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。