计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统并网优化控制技术领域，具体涉及一种计及风电机组并网要 求的孤立局域网频率优化控制方法。
【背景技术】
[0002] 当今能源短缺的现状下，世界各国都在大力发展新能源。在国家大力推进能源结 构调整、发展低碳清洁能源和努力减排温室气体战略方针指引下，在"可再生能源法"等一 系列政策、法律和标准的指导和扶植下，我国可再生能源，特别是风力发电迅速发展。
[0003] 我国的风能资源主要分布在西北、东北、内蒙及东南沿海的海风盛行区，近年来， 随着大量高耗能企业迀至西北、东北和内蒙等地，为风电等新能源提供了就地消纳途径，并 使得供电网络形式向多元化发展。目前，采用较多的供电网络形式为：依托高耗能产业，通 过以风电等新能源为主体，劣质煤火电为补充的孤立局域网运行方式，推动风电直接与高 耗能产业的结合，实现风电等新能源与高耗能有机结合和资源高效就地转化，在保证高耗 能企业实际用电需求的同时，实现环保减排效益。
[0004] 大电网系统具有装机容量大、备用容量充足的特点，而孤立运行的局域网，装机容 量一般与系统负荷容量相近，电网的备用容量较少，系统频率特性与大电网有较大区别，故 障时更容易引起频率的剧烈波动，从而导致频率不安全，尤其对于高渗透率风电接入的局 域网，风电机组的并网频率要求、故障后风机脱网对系统频率产生的二次冲击等都对孤立 局域网的频率控制方案提出了新的挑战，若没有有效的频率控制方案将可能导致电网系统 的崩溃。
[0005] 同样的，鉴于孤立局域网内负荷（电解铝、炼钢、化工等）频率要求的特殊性，电网 系统内频率的安全约束应更多的考虑网内用户的需求，而目前有关的电网频率安全约束的 标准多是从电网角度出发，孤立局域网内的频率安全约束不能照搬大电网的标准，而应该 根据自己实际运行情况确定，如何进行孤立局域网频率优化控制，是当前急需解决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明所解决的技术问题是克服高渗透率风电接入的孤立局域网的频率优化控 制问题。本发明的计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法，可在减少控制 代价的同时得到较好的控制效果，有效保证了孤立局域网的频率安全，具有良好的应用前 景。
[0007] 为了解决达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法，其特征在于：包括 以下步骤，
[0009] 步骤（A)，对孤立局域网进行建模和故障集的筛选，通过时域仿真观察故障下孤立 局域网的频率受扰轨迹；
[0010] 步骤（B)，将计及风电机组的并网频率约束、孤立局域网内的负荷对供电频率的要 求、孤立局域网内机组的OPC定值因素，在电网频率安全规定的基础上进行调整，得到符合 实际运行情况的孤立局域网频率安全约束，孤立局域网的频率安全约束为y(f\，fh)，其中， 4和f i分别表示频率安全约束的上、下限值；
[0011] 步骤（C)，根据故障下孤立局域网的频率受扰轨迹，结合孤立局域网的频率安全约 束，判定孤立局域网的频率是否安全，若安全，则退出优化；否则，进入步骤（D);
[0012] 步骤（D)，基于可控措施空间，以控制代价最小为优化目标，孤立局域网的功率平 衡和频率安全为约束条件，建立优化目标函数，利用优化算法，求得孤立局域网的频率优化 控制方案，
[0013] (Dl)，建立的优化目标函数，如公式（1)所示，
[0014] min Lsum(X，λ)
[0015] X = (X1, χ2，.....xn)
[0016] λ = (A1, λ2,.....λ η) (1)
[0017] 约束条件 f (t) e y (f\，fh)
[0018] PG(t)+Pw(t)彡 PL(t)
[0019] Ul^ U1^ Uh
[0020] 其中，X为可选控制措施空间的集合，X1, x2,……Xn为各控制措施空间，λ为各 控制措施对应的控制代价的集合，λ i，λ 2,……λ A各控制措施对应的控制代价，L _(Χ， λ)为总的控制代价，min Lsuni(X，λ)为总的最小控制代价，f(t)表示t时刻孤立局域网 系统的频率值，Pti (t)为t时段常规机组的输出功率，Pw (t)为t时段风电机组的输出功率， Mt)为t时段孤立局域网内负荷所需的功率，U1为电网内节点电压，UH、队分别为电压安 全约束上、下限；
[0021] (D2)优化约束条件以罚函数的形式置于目标函数中，构成新的目标函数minL_， 如公式（2)所示，
[0022] minLsun= L sun (I) + 〇 工· g2+ σ 2 · h2 (2)
[0023] 其中：L_⑴为原目标函数，Q JP Q 2均为惩罚因子，g为不等式的约束条件；h 为等式约束条件；
[0024] (D3)采用优化算法对新的目标函数minLsum求解，得到孤立局域网系统的频率优 化控制措施。
[0025] 前述的计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法，其特征在于： (Dl)各控制措施对应的控制代价，根据公式（3)计算得到，
[0027] 其中，λ为控制措施空间中的第i个控制措施对应的控制代价，m为该控制措施 中切除的机组数，δ ,为切除第j个机组的控制代价；τ、P 别为失去单位负荷的控制代 价和该控制措施下孤立局域网系统失去的负荷量。
[0028] 前述的计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法，其特征在于：步 骤（B)，将计及风电机组的并网频率约束、孤立局域网内的负荷对供电频率的要求、孤立局 域网内机组的OPC定值因素，在电网频率安全规定的基础上进行调整，所述电网频率安全 规定为《电力系统安全稳定计算技术规范》和《风电场接入电力系统技术规定》。
[0029] 本发明的有益效果是：本发明的计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控 制方法，在建立孤立局域网的频率安全约束时不仅计及风电机组的并网频率约束，同时考 虑了孤立局域网内负荷对供电频率的要求、局域网内机组的OPC定值因素，更符合用户实 际需求，保证约束条件的准确性，并量化各频率控制方案的控制代价，得到综合考虑控制代 价与控制效果的协调优化控制方案，采用该方法可在减少控制代价的同时得到较好的控制 效果，有效保证了孤立局域网的频率安全，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法的流程 图。
[0031] 图2是本发明的孤立局域网的频率安全约束的制定流程图。
[0032] 图3是风电场并网频率的要求的示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
[0034] 本发明的计及风电机组并网要求的孤立局域网频率优化控制方法，在建立孤立局 域网的频率安全约束时不仅计及风电机组的并网频率约束，同时考虑了孤立局域网内负荷 对供电频率的要求、局域网内机组的OPC定值因素，更符合用户实际需求，保证约束条件的 准确性，并量化各频率控制方案的控制代价，得到综合考虑控制代价与控制效果的协调优 化控制方案，采用该方法可在减少控制代价的同时得到较好的控制效果，有效保证了孤立 局域网的频率安全，如图1所示，具体包括以下步骤，
[0035] 步骤（A)，对孤立局域网进行建模和故障集的筛选，通过时域仿真观察故障下孤立 局域网的频率受扰轨迹；
[0036] 步骤（B)，将计及风电机组的并网频率约束、孤立局域网内的负荷对供电频率的要 求、孤立局域网内机组的OPC定值因素，在电网频率安全规定的基础上进行调整，得到符合 实际运行情况的孤立局域网频率安全约束，孤立局域网的频率安全约束为y(f\，f h)，其中