計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)并網(wǎng)優(yōu)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要 求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今能源短缺的現(xiàn)狀下，世界各國(guó)都在大力發(fā)展新能源。在國(guó)家大力推進(jìn)能源結(jié) 構(gòu)調(diào)整、發(fā)展低碳清潔能源和努力減排溫室氣體戰(zhàn)略方針指引下，在"可再生能源法"等一 系列政策、法律和標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)和扶植下，我國(guó)可再生能源，特別是風(fēng)力發(fā)電迅速發(fā)展。
[0003] 我國(guó)的風(fēng)能資源主要分布在西北、東北、內(nèi)蒙及東南沿海的海風(fēng)盛行區(qū)，近年來(lái)， 隨著大量高耗能企業(yè)迀至西北、東北和內(nèi)蒙等地，為風(fēng)電等新能源提供了就地消納途徑，并 使得供電網(wǎng)絡(luò)形式向多元化發(fā)展。目前，采用較多的供電網(wǎng)絡(luò)形式為：依托高耗能產(chǎn)業(yè)，通 過(guò)以風(fēng)電等新能源為主體，劣質(zhì)煤火電為補(bǔ)充的孤立局域網(wǎng)運(yùn)行方式，推動(dòng)風(fēng)電直接與高 耗能產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電等新能源與高耗能有機(jī)結(jié)合和資源高效就地轉(zhuǎn)化，在保證高耗 能企業(yè)實(shí)際用電需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保減排效益。
[0004] 大電網(wǎng)系統(tǒng)具有裝機(jī)容量大、備用容量充足的特點(diǎn)，而孤立運(yùn)行的局域網(wǎng)，裝機(jī)容 量一般與系統(tǒng)負(fù)荷容量相近，電網(wǎng)的備用容量較少，系統(tǒng)頻率特性與大電網(wǎng)有較大區(qū)別，故 障時(shí)更容易引起頻率的劇烈波動(dòng)，從而導(dǎo)致頻率不安全，尤其對(duì)于高滲透率風(fēng)電接入的局 域網(wǎng)，風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)頻率要求、故障后風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)頻率產(chǎn)生的二次沖擊等都對(duì)孤立 局域網(wǎng)的頻率控制方案提出了新的挑戰(zhàn)，若沒(méi)有有效的頻率控制方案將可能導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng) 的崩潰。
[0005] 同樣的，鑒于孤立局域網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷（電解鋁、煉鋼、化工等）頻率要求的特殊性，電網(wǎng) 系統(tǒng)內(nèi)頻率的安全約束應(yīng)更多的考慮網(wǎng)內(nèi)用戶(hù)的需求，而目前有關(guān)的電網(wǎng)頻率安全約束的 標(biāo)準(zhǔn)多是從電網(wǎng)角度出發(fā)，孤立局域網(wǎng)內(nèi)的頻率安全約束不能照搬大電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該 根據(jù)自己實(shí)際運(yùn)行情況確定，如何進(jìn)行孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制，是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是克服高滲透率風(fēng)電接入的孤立局域網(wǎng)的頻率優(yōu)化控 制問(wèn)題。本發(fā)明的計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法，可在減少控制 代價(jià)的同時(shí)得到較好的控制效果，有效保證了孤立局域網(wǎng)的頻率安全，具有良好的應(yīng)用前 景。
[0007] 為了解決達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法，其特征在于：包括 以下步驟，
[0009] 步驟（A)，對(duì)孤立局域網(wǎng)進(jìn)行建模和故障集的篩選，通過(guò)時(shí)域仿真觀察故障下孤立 局域網(wǎng)的頻率受擾軌跡；
[0010] 步驟（B)，將計(jì)及風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)頻率約束、孤立局域網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷對(duì)供電頻率的要 求、孤立局域網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的OPC定值因素，在電網(wǎng)頻率安全規(guī)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，得到符合 實(shí)際運(yùn)行情況的孤立局域網(wǎng)頻率安全約束，孤立局域網(wǎng)的頻率安全約束為y(f\，fh)，其中， 4和f i分別表示頻率安全約束的上、下限值；
[0011] 步驟（C)，根據(jù)故障下孤立局域網(wǎng)的頻率受擾軌跡，結(jié)合孤立局域網(wǎng)的頻率安全約 束，判定孤立局域網(wǎng)的頻率是否安全，若安全，則退出優(yōu)化；否則，進(jìn)入步驟（D);
[0012] 步驟（D)，基于可控措施空間，以控制代價(jià)最小為優(yōu)化目標(biāo)，孤立局域網(wǎng)的功率平 衡和頻率安全為約束條件，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，利用優(yōu)化算法，求得孤立局域網(wǎng)的頻率優(yōu)化 控制方案，
[0013] (Dl)，建立的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，如公式（1)所示，
[0014] min Lsum(X，λ)
[0015] X = (X1, χ2，.....xn)
[0016] λ = (A1, λ2,.....λ η) (1)
[0017] 約束條件 f (t) e y (f\，fh)
[0018] PG(t)+Pw(t)彡 PL(t)
[0019] Ul^ U1^ Uh
[0020] 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(duì)應(yīng)的控制代價(jià)的集合，λ i，λ 2,……λ A各控制措施對(duì)應(yīng)的控制代價(jià)，L _(Χ， λ)為總的控制代價(jià)，min Lsuni(X，λ)為總的最小控制代價(jià)，f(t)表示t時(shí)刻孤立局域網(wǎng) 系統(tǒng)的頻率值，Pti (t)為t時(shí)段常規(guī)機(jī)組的輸出功率，Pw (t)為t時(shí)段風(fēng)電機(jī)組的輸出功率， Mt)為t時(shí)段孤立局域網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷所需的功率，U1為電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓，UH、隊(duì)分別為電壓安 全約束上、下限；
[0021] (D2)優(yōu)化約束條件以罰函數(shù)的形式置于目標(biāo)函數(shù)中，構(gòu)成新的目標(biāo)函數(shù)minL_， 如公式（2)所示，
[0022] minLsun= L sun (I) + 〇 工· g2+ σ 2 · h2 (2)
[0023] 其中：L_⑴為原目標(biāo)函數(shù)，Q JP Q 2均為懲罰因子，g為不等式的約束條件；h 為等式約束條件；
[0024] (D3)采用優(yōu)化算法對(duì)新的目標(biāo)函數(shù)minLsum求解，得到孤立局域網(wǎng)系統(tǒng)的頻率優(yōu) 化控制措施。
[0025] 前述的計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法，其特征在于： (Dl)各控制措施對(duì)應(yīng)的控制代價(jià)，根據(jù)公式（3)計(jì)算得到，
[0027] 其中，λ為控制措施空間中的第i個(gè)控制措施對(duì)應(yīng)的控制代價(jià)，m為該控制措施 中切除的機(jī)組數(shù)，δ ,為切除第j個(gè)機(jī)組的控制代價(jià)；τ、P 別為失去單位負(fù)荷的控制代 價(jià)和該控制措施下孤立局域網(wǎng)系統(tǒng)失去的負(fù)荷量。
[0028] 前述的計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法，其特征在于：步 驟（B)，將計(jì)及風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)頻率約束、孤立局域網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷對(duì)供電頻率的要求、孤立局 域網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的OPC定值因素，在電網(wǎng)頻率安全規(guī)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，所述電網(wǎng)頻率安全 規(guī)定為《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算技術(shù)規(guī)范》和《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》。
[0029] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控 制方法，在建立孤立局域網(wǎng)的頻率安全約束時(shí)不僅計(jì)及風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)頻率約束，同時(shí)考 慮了孤立局域網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷對(duì)供電頻率的要求、局域網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的OPC定值因素，更符合用戶(hù)實(shí) 際需求，保證約束條件的準(zhǔn)確性，并量化各頻率控制方案的控制代價(jià)，得到綜合考慮控制代 價(jià)與控制效果的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方案，采用該方法可在減少控制代價(jià)的同時(shí)得到較好的控制 效果，有效保證了孤立局域網(wǎng)的頻率安全，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1是本發(fā)明的計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法的流程 圖。
[0031] 圖2是本發(fā)明的孤立局域網(wǎng)的頻率安全約束的制定流程圖。
[0032] 圖3是風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)頻率的要求的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0034] 本發(fā)明的計(jì)及風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)要求的孤立局域網(wǎng)頻率優(yōu)化控制方法，在建立孤立局 域網(wǎng)的頻率安全約束時(shí)不僅計(jì)及風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)頻率約束，同時(shí)考慮了孤立局域網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷 對(duì)供電頻率的要求、局域網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的OPC定值因素，更符合用戶(hù)實(shí)際需求，保證約束條件的 準(zhǔn)確性，并量化各頻率控制方案的控制代價(jià)，得到綜合考慮控制代價(jià)與控制效果的協(xié)調(diào)優(yōu) 化控制方案，采用該方法可在減少控制代價(jià)的同時(shí)得到較好的控制效果，有效保證了孤立 局域網(wǎng)的頻率安全，如圖1所示，具體包括以下步驟，
[0035] 步驟（A)，對(duì)孤立局域網(wǎng)進(jìn)行建模和故障集的篩選，通過(guò)時(shí)域仿真觀察故障下孤立 局域網(wǎng)的頻率受擾軌跡；
[0036] 步驟（B)，將計(jì)及風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)頻率約束、孤立局域網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷對(duì)供電頻率的要 求、孤立局域網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的OPC定值因素，在電網(wǎng)頻率安全規(guī)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，得到符合 實(shí)際運(yùn)行情況的孤立局域網(wǎng)頻率安全約束，孤立局域網(wǎng)的頻率安全約束為y(f\，f h)，其中