一种电力系统调频措施的综合效能评估方法与流程

本发明涉及电力系统调频控制领域，特别涉及一种电力系统调频措施的综合效能评估方法。

背景技术：

1、新能源对电网呈弱惯性或无惯性，且一般按最大功率跟踪模式控制，不具备一次调频能力，导致电力系统频率稳定能力持续下降，仅依靠传统的火电、水电等调频技术己经无法满足电力系统灵活性要求。为了进一步挖掘源-网-荷-储侧潜在的调频资源，在提升系统调频性能的同时兼顾经济性，亟需高效的调频资源综合效能评估方法。

2、目前针对调频资源量化评估，研究人员已有多种解决方案，如：

3、1、谢开贵等人发表的“考虑风电主动参与频率控制的电力系统运行可靠性评估”电网技术，2023，47(01)，41-54，该论文建立了高比例风电对电力系统可靠性和频率安全综合评估方法，涵盖电能质量和频率等6项技术指标，从系统多时间尺度实现对频率稳定评估。

4、2、赵伟等人发表的“风电场频率适应性分析及评估—综合指标体系”电力系统及其自动化学报，2022，34(03)，100-108，该论文建立了风电场频率适应性的分析评估体系，涵盖功率响应和频率等10项技术指标，利用模糊层次分析法对风电场整体频率进行评估，验证了电气指标有效性。

5、3、王静等人发表的“计及机组降损收益的电源侧电池储能调频/调峰经济效益评价方法”电网技术，2020，44(11)，4236-4245，该论文建立了基于储能的调频经济效益评估方法，涵盖运维和调频成本等6项经济指标，从寿命全周期角度评估储能参与调频可行性。

6、综上，目前已有的调频资源频率控制能力评估指标体系仅停留在某单一层面或某单一调频资源类型，因此评估体系无法适应多样化调频资源需求，导致新型调频资源的调频性能差。

技术实现思路

1、本发明目的是为了解决现有调频资源频率控制能力评估体系无法适应多样化调频资源需求，导致新型调频资源的调频性能差的问题，而提出了一种电力系统调频措施的综合效能评估方法。

2、一种电力系统调频措施的综合效能评估方法具体过程为：

3、步骤一、获取调频措施评价指标；

4、所述调频措施评价指标包括：最大频率偏差δfnadir、准稳态频率偏差δfqs、总调差系数δsys、频率极值点时间tnadir、下降速度rf、响应时间tqs、调频成本cfmc、运维成本com、备用成本cre、环境成本cenv、建设成本ccon、寿命成本clt；

5、步骤二、对步骤一获得调频措施评价指标分别赋予主观权重和客观权重；

6、步骤三、基于步骤二获得的调频措施评价指标的主观权重和客观权重获得待评估调频方案的综合效能评估得分，并基于待评估调频方案的综合效能评估得分对待评估调频方案进行排序分析。

7、进一步地，所述最大频率偏差δfnadir，具体为：

8、δfnadir＝fnadir-f0

9、其中，fnadir为扰动发生后的频率极值，f0为扰动前初始频率；

10、所述准稳态频率偏差δfqs，具体为：

11、δfqs＝fqs-f0

12、其中，fqs为扰动发生后的频率稳定值；

13、所述总调差系数δsys，具体为：

14、

15、其中，δi为第ig台发电机组的调差系数，ng是发电机组总数，pig为发电机组ig的额定有功功率，xig为机组启停标志位；

16、所述频率极值点时间tnadir为扰动发生后达到最大频率偏差的时刻；

17、所述下降速度rf，具体为：

18、rf＝(fnadir-f0)/(tnadir-t0)

19、其中，t0为初始时刻；

20、所述响应时间tqs，具体为：

21、tqs＝tqs-t0

22、其中，tqs为扰动发生后频率恢复稳定的时刻。

23、进一步地，所述调频成本cfmc，具体为：

24、

25、其中，n为调频资源的种类数量，in是调频资源的标号，cfmc为一次调频单位补偿成本，δpin(t)为调频机组in在调频运行时段t内的功率调整量，δt为调频运行时段t的运行时长，t为调频运行时段个数；

26、所述运维成本com，具体为：

27、com＝com_th+com_re+com_st+com_dc

28、其中，com_th是火电机组运维成本，com_re是新能源机组运维成本，com_st是储能电站运维成本，com_dc是直流系统运维成本；

29、所述备用成本cre，具体为：

30、

31、其中，pire(t)、分别为新能源电站ire在调频运行时段t的减载后实际出力和最大出力，cre为单位弃风弃光电量惩罚成本，nre为新能源电站个数，ire是新能源电站标号；

32、所述环境成本cenv，具体为：

33、

34、其中，cenv为单位煤耗产生的污染气体排放成本，af_ith(t)为火电机组ith在时段t因调频增加的燃煤消耗量，a、b、c为煤耗与功率关系函数系数，δpith(t)为火电机组ith在调频运行时刻t的功率调整量，nth是火电机组个数，ith是火电机组标号；

35、所述建设成本ccon，具体为：

36、

37、其中，cp为单位功率成本，ce为单位容量成本，pist为储能电站ist的额定有功功率，eist为储能电站ist额定容量，ist是储能电站标号，nst为储能电站个数；

38、所述寿命成本clt，具体为：

39、

40、其中，clt为单位功率替换成本，nist和nist分别为储能电站ist的运营周期内总循环次数与替换间隔循环次数，r为折现率，nilf为储能电站ist的运营周期。

41、进一步地，火电机组运维成本com_th，具体为：

42、

43、其中，com_th是火电机组单位电量运维成本，pith(t+1)、pith(t)是火电机组ith在调频运行时段t+1和调频运行时段t的实时功率，cr为每兆瓦火电机组因爬坡产生的额外成本。

44、进一步地，新能源机组运维成本com_re，具体为：

45、

46、其中，com_re为新能源机组单位电量运维成本，pire(t)为新能源电站ire在调频运行时段t的实时功率。

47、进一步地，储能电站运维成本com_re，具体为：

48、

49、其中，com_st是储能电站单位电量运维成本，为储能电站ist在调频运行时段t的充放电功率。

50、进一步地，直流系统运维成本com_dc，具体为：

51、

52、其中，com_dc为直流系统单位电量运维成本，pdc(t)为直流系统在调频运行时段t的实实时功率，com_dc为直流系统单位电量运维成本。

53、进一步地，对步骤一获得调频措施评价指标分别赋予客观权重，具体为：

54、步骤二一一、利用步骤一获得的调频措施评价指标建立评估矩阵x，并对x中除总调差系数δsys外的调频措施评价指标进行正向化处理，将正向化后的调频措施评价指标与总调差系数δsys组成矩阵x'；

55、

56、

57、其中，j∈[1,n]，n是调频措施评价指标总数，i∈[1,m]，m是待评估调频方案总数，i是待评估调频方案标号，是待正向化的调频措施评价指标，x'ij是矩阵x'中的元素，j*是除总调差系数δsys外的调频措施评价指标标号，xij是待评估调频方案i中的第j个调频措施评价指标；

58、步骤二一二、对矩阵x'进行标准化处理，获得标准化后的评估矩阵z，具体为：

59、

60、其中，zij是z中的第i行第j列的元素；

61、步骤二一三、利用标准化后的评估矩阵z对调频措施评价指标赋予客观权重，具体为：

62、

63、dj＝1-ej

64、

65、

66、其中，是调频措施评价指标j的客观权重，dj是调频措施评价指标的信息效用值，ej是调频措施评价指标的信息熵，pij是调频措施指标j在待评估调频方案i中的变异大小。

67、进一步地，对调频措施评价指标赋予主观权重，具体为：

68、步骤二二一、比较相邻两个调频措施评价指标对调频目标的影响，从而确定标度值，利用标度值构造判断矩阵a：

69、

70、其中，aj'j为调频措施评价指标j'与调频措施评价指标j的标度值，j、j'∈[1,n]；标度值取1-9，行调频措施评价指标比列调频措施评价指标对调频目标的影响越大，标度值越大；

71、步骤二二二、对判断矩阵a进行一致性检验，若一致性检验通过，则获取调频措施评价指标的主观权重，若一致性检验不通过，则返回步骤二二一调整调频措施评价指标的标度值；

72、对判断矩阵a进行一致性检验，具体为：

73、首先，获取判断矩阵a的一致性比率：

74、

75、其中，cr为一致性比率，λmax为判断矩阵a的最大特征值，ri为一致性指标；

76、然后，根据判断矩阵a的一致性比率判断是否通过一致性检验：

77、若cr<0.1则认为一致性检验通过，否则认为一致性检验不通过；

78、最后，根据通过一致性检验的判断矩阵a对调频措施评价指标赋予主观权重：

79、

80、其中，是调频措施评价指标j的主观权重。

81、进一步地，所述步骤三中的基于步骤二获得的调频措施评价指标的主观权重和客观权重获得待评估调频方案的综合效能评估得分，并基于待评估调频方案的综合效能评估得分对待评估调频方案进行排序分析，具体为：

82、步骤三一、基于步骤二获得的调频措施评价指标的主观权重和客观权重获得调频措施评价指标的综合权重，具体为：

83、

84、其中，α*为主观偏好系数；

85、步骤三二、利用调频措施评价指标的综合权重获取待评估调频方案的综合效能评估得分，具体为：

86、

87、其中，分别为矩阵z的最大值、最小值，0≤λei≤1，λei为第i个的待评估调频方案的综合效能评估得分，是矩阵z的正理想解，是矩阵z的负理想解；

88、步骤三三、基于待评估调频方案的综合效能评估得分对待评估调频方案进行排序分析，具体为：λei的值越大表示待评估调频方案综合效能越优。

89、本发明的有益效果为：

90、本发明面向电力系统源-网-荷-储多侧调频资源，基于最大频率偏差δfnadir、准稳态频率偏差δfqs、总调差系数δsys、频率极值点时间tnadir、下降速度rf、响应时间tqs、调频成本cfmc、运维成本com、备用成本cre、环境成本cenv、建设成本ccon、寿命成本clt建立了多维评估指标体系，本发明将多维评估指标体系结合综合效能评估方法，对调频方案的综合效能进行评估，有效反应调频措施的综合效能，本发明基于最终获得的调频方案综合效能获得最优的调频方案，本发明能够适应多样化调频资源需求，提升了新型调频资源的调频性能，为调频资源配置和调频策略设计提供科学可靠的评估结果。