(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210704721.5 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 南瑞集团有限公司 地址 211106 江苏省南京市江宁区诚信大 道19号 (72)发明人 宋晓芳　薛峰　颜云松　李威　 赖业宁　许剑冰　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 楼然 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01)H02J 3/48(2006.01) H02J 3/46(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 一种计及源荷不确定性及频率安全的电力 系统区间优化调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种计及源荷不确定性及频 率安全的电力系统区间优化调度方法， 包括以下 步骤： 获取含风电系统数据； 构造线性化的频率 安全约束； 建立计及频率安全的区间优化调度问 题模型； 将原问题分解为主问题和可行性校验子 问题并进行求解； 校验运行方案的安全性和经济 性。 本发明考虑了在计及风电不确定性和负荷不 确定性条件下系统的动态频率安全， 并基于 Benders算法将原问题分解为基准场景主问题和 高风险场景集下的可行性校验子问题， 通过定义 约束的风险指标生成高风险场景集， 克服了在不 确定性问题中由大量场景带来的计算困难， 在保 障系统安全 稳定运行的同时， 可大大提高计算效 率， 能够更好 地应用于调度决策。 权利要求书7页 说明书19页 附图4页 CN 114971069 A 2022.08.30 CN 114971069 A 1.一种计及源荷不确定性及频率安全的电力系统区间优化调度方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： (1)获取含风电系统数据； (2)构造线性化的频率安全约束： 根据机械功率增量与频率偏差的关系式， 求出最大频 率偏差时发电机调频功率的近似表达式， 将非线性的频率 安全约束转换为线性 不等式； (3)建立计及频率安全的区间优化调度问题模型： 以含风电电力系统的日综合运行费 用为目标函数， 考虑系统功率平衡、 旋转备用、 最小启停时间、 发电机出力、 发电机爬坡功 率、 线路传输功率、 频率安全、 最大弃风率和最大减负荷率等约束， 建立区间优化调度问题 数学模型； (4)将原问题分解为主问题和可行性校验子问题并进行求解： 将计及频率安全的区间 优化调度问题分解为基准场景下的优化调度主问题以及不确定场景下的可行性校验子 问 题， 交替迭代， 求出最优解； (5)校验运行方案的安全性和经济性： 根据可行性校验子问题的解的情况， 判断运行方 案是在可 行条件下输出最优经济运行 方案， 还是重新进行求 解； 所述的含风电系统数据包括： 各发电机容量Si、 惯量Mi、 阻尼Di、 调速器增益kGi、 再热器 系数FHi和再热器时间常数TRi， i＝1,…,Ng， Ng为发电机台数； 弃风率上限 Nw 为风力发电机台数； 减负荷率上限 Nl为负荷节点数； t时段第j台风力发电 机预测功率Pjt,f及其波动区间， t时段第k个负荷 预测功率Pkt,f及其波动区间， t＝1, …,T， T 表示调度周期； 弃风 成本系数cw， 减负荷成本系数cl， 预想故障下的功率缺额ΔPo， 最大频率 偏差Δfcr。 2.根据权利要求1所述的一种计及源荷不确定性及频率安全的电力系统区间优化调度 方法， 其特征在于， 在步骤(2)所述的构造线性化的频率安全约束中， 根据机械功率增量与 频率偏差的关系式， 求出最大频率偏差时发电机调 频功率的近似表达式， 将非线性的频率 安全约束转换为线性 不等式， 其具体过程包括： 设频率偏差为Δf， 则预想故障下的动态频率响应由方程 所决 定， 其中， ΔPm,i为第i台发 电机机械功率增量， uit为表示t时段第i台发电机运行状态的0 ‑1变量， uit为0表示发电机处 于停机状态， uit为1表示发电机处于开机状态； 设频率响应曲线 为f(t)， 频率最低点对应的时间为tm， 则频率安全约束 等价于频率偏差 为Δfcr时， 系统所能提供的调频功率大于或等于功率缺额； 扰动瞬间频率变化率 在不考虑衰减因子情况下频率响应曲线为正弦曲线， 从初始点到频率 最低点直 线的斜率为 对应频率最低点时间为 为简化计算， 可将f(t)用从初始点 到频率最低点的直线近似， 由此可推出 将Δf(s)代入由机械功率增量与频率权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114971069 A 2偏差的关系式 由Laplace反变换可求出第i台发电机调频功率Δ Pm,i的时域解析式： 在一般情况下tm＜TRi， 可用2阶 泰勒级数展开式将ΔPm,i进一步化简成如下 形式： 其中， 再考虑到发电机备用容量， 得到t 时段第i台发电机的调 频功率Δ Pr,it＝min{ΔPm,i,uitPi,max‑Pit}， Pit为t时段第i台发电机的功率， Pi,max为第i台发电机的最 大功率； 由此推得近似线性 化的频率 安全约束方程 为： 3.根据权利要求1所述的一种计及源荷不确定性及频率安全的电力系统区间优化调度 方法， 其特征在于， 在所述步骤(3)中， 所述的建立计及频率安全的区间优化调度模型， 以含 风电电力系统的日综合运行费用为目标函数， 考虑系统功率平衡、 旋转备用、 最小启停时 间、 发电机出力、 发电机爬坡功 率、 线路传输功 率、 频率安全、 最大弃风率和最大减负荷率等 约束， 建立区间优化调度问题数 学模型， 具体过程包括： 设频率响应曲线 为f(t)， 频率最低点对应的时间为tm， 则频率安全约束 等价于频率偏差 为Δfcr时， 系统所能提供的调频功率大于或等于功率缺额； 扰动瞬间频率变化率 不考虑衰减因子情况下频率响应曲线为正弦曲线， 从初始点到频率最低点直线 的斜率为 对应频率最低点 时间为 为简化计算， 可将f(t)用从初始点到 频率最低点的直线近似， 由此可推出 将Δf(s)代入由机械功率增量与频率偏 差的关系式 由Laplace反变换可求出第i台发电机调频功率Δ Pm,i的时域解析式： 在一般情况下tm＜TRi， 可用2阶 泰勒级数展开式将ΔPm,i进一步化简成如下 形式： 其中， 再考虑到发电机备用容量， 得到t 时段第i台发电机的调 频功率Δ Pr,it＝min{ΔPm,i,uitPi,max‑Pit}， Pit为t时段第i台发电机的功率， Pi,max为第i台发电机的最 大功率； 由此推得近似线性 化的频率 安全约束方程 为： 以日综合运行 费用为目标函数， 可构建区间优化调度问题的数学模型， 其中目标函数F权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114971069 A 3