考虑空间分布的快速频率响应备用配置研究

摘要

我国特高压建设持续推进的同时也使得电力系统单一故障容量不断增大，大功率缺失事故时有发生。秒级时间尺度的快速频率响应是电力系统频率控制的首道防线，能够阻止大功率缺失后频率的急剧跌落，避免低频减载等事故发生。大量并网的新能源其本身不具有调频能力，同时还挤占具有调频能力的常规机组的发电空间，系统频率响应面临严峻挑战。我国通常的调频备用配置方法大多设置旋转备用的总量，未细致区分备用资源的调用时间，而且多局限于由常规机组提供此备用；国外研究人员虽根据频率响应特点提出了相关概念，但不适用于我国复杂多变的电力系统环境。因而有必要开展研究，面向大功率缺失下频率响应需求，针对目前我国“源-网-荷”三侧均存在快速频率响应可利用资源的新形势，对各类备用资源技术经济特性加以整合，实现关于快速频率响应备用的时间-空间优化配置，提高电网频率紧急控制水平。 本文针对“源-网-荷”多种快速频率响应备用资源的优化配置问题开展研究，提出配置中需解决常规机组与调频新资源的协调、多种资源技术经济特性统一描述、确定不同频率响应紧急程度下配置侧重点和研究网络约束对快速频率响应备用配置影响等四个关键问题。借助频率最低值的求取，估计不同紧急程度下常规机组的频率响应能力，确定新资源备用的需求；提出归一化备用评估思想，基于层次分析法统筹协调各类备用资源技术经济特性，获得多种资源特性的统一描述，避免多种资源不同影响因素之间相互耦合，进而在优化配置中增加建模复杂程度的问题；建立不考虑网络约束的快速频率响应备用配置优化模型，实现不同频率响应紧急程度下的资源配置方案；基于灵敏度分析法，计及网络约束，对快速频率响应备用配置结果进行安全校核与修正，实现考虑空间分布的快速频率响应备用的优化配置，最终形成动态频率响应时间-空间协同配置方案。研究工作解决所提出的四个关键问题，实现“源-网-荷”多种备用资源的优化配置。 基于实际电网数据的算例分析表明，所得到的配置结果可实现大功率缺失下频率响应调节功率的有效支援，保证了电力系统应对突发大功率缺失事故的能力；与现有方法相比，所提出的配置方法可促进“源-网-荷”多种快速频率响应资源的时间-空间协同优化，根据不同的频率响应紧急程度兼顾系统频率调整安全性与经济性的要求，在经济和技术方面均具有一定优势。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国特高压发展及大功率缺失事故

1.1.2 电力系统调频及面临的挑战

1.2 研究必要性

1.2.1 “源-网-荷”三侧的快速频率响应资源

1.2.2 开展多种快速频率响应资源协同配置研究的必要性

1.3 国内外备用配置相关研究

1.3.1 备用定义及分类

1.3.2 现有备用配置方法

1.4 本文所做工作

2 快速频率响应备用配置总体思路

2.1 快速频率响应备用配置需解决的相关问题

2.1.1 常规机组资源与新快速频率响应资源的协调

2.1.2 快速频率响应资源的协同优化选择

2.1.3 不同频率响应紧急程度下配置侧重点的确定

2.1.4 网络约束对快速频率响应备用配置的影响

2.2 快速频率响应备用配置流程

2.3 本章小结

3 不考虑网络约束的快速频率响应备用配置

3.1 常规机组快速频率响应能力估计及剩余需求计算

3.1.1 常规机组快速频率响应能力估计

3.1.2 剩余快速频率响应备用需求计算

3.2 基于层次分析法的备用资源特性归一化描述

3.2.1 归一化理念及其关键指标的确定

3.2.2 基于层次分析法的快速频率响应资源调用配置

3.3 不考虑网络约束的快速频率响应备用配置模型

3.4 本章小结

4 考虑网络约束的快速频率响应备用配置

4.1 基于直流潮流的灵敏度分析法

4.1.1 直流潮流方法

4.1.2 节点功率变化对区域断面功率波动的灵敏度

4.2 考虑空间分布的快速频率响应备用配置安全校核与修正

（1） 优化目标

（2） 约束条件

4.3 快速频率响应时间-空间协同配置

4.4 本章小结

5 仿真及算例分析

5.1 不考虑网络约束的快速频率响应备用配置

5.1.1 常规机组快速频率响应能力估计

5.1.2 不同紧急程度下快速频率响应备用资源综合评估

5.1.3 备用配置结果

5.1.4 与现有调用配置方案的比较

5.2 考虑网络约束的安全校核与快速频率响应备用配置修正

5.2.1 节点功率对区域联络线功率变化的灵敏度计算

5.2.2 考虑空间分布的快速频率响应备用配置修正

5.2.3 与现有调用配置方案的比较

5.3 本章小结

结论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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