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专利号: 2019105951754
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风水互补主导调频的旋转备用优化配置方法,其特征在于,包括以下步骤:a、建立旋转备用数学模型

a1、建立风电场出力及旋转备用容量数学模型变速风电机组提供的旋转备用表示为:

式中,MPPT为最大功率点跟踪,Pmppt为给定风速下变速风电机组能够输出的最大有功功率,PW为变速风电机组输出的实际有功功率,H为变速风电机组的惯性时间常数,T为一次频率响应时间,ωr为变速风电机组实际运行的转速,ωmppt为变速风电机组MPPT运行时对应的转速,(Pmppt-PW)为变速风电机组减载运行提供的旋转备用, 为风机转子惯性动能提供的旋转备用;

变速风电机组输出的实际有功功率计算公式为:式中,ρ为空气密度,λ为风机叶尖速比,λi为人为定义的参量无实际工程含义,R为风机风轮半径,β为风机桨距角大小,V为变速风电机组的实际风速;c1~c8为变速风电机组的参数;

设若干风机呈矩阵排列方式,各风机的型号相同,则第i行变速风电机组吹出的实际风速Vi为:式中,V0为初始风速,即流经第1行变速风电机组的风速,kw为尾迹衰减系数,取0.08;x为各行变速风电机组到第1行变速风电机组的垂直距离;

a2、建立水电机组约束条件数学模型

水电机组的出力水平受机组技术出力限制为:Pminj≤PGj≤Pmaxj    (4)式中,PGj为水电机组j的有功功率,Pminj为水电机组j的最小技术出力,Pmaxj为水电机组j的最大技术出力;

旋转备用容量应满足:

式中,RGj为水电机组j配置的备用容量大小,Rmaxj为水电机组j的最大备用容量约束;

水电机组j的一次调频备用容量RGj应满足:式中,Dj为调差系数的倒数, 为水电机组j在一次调频过程中的最大功率;

频率偏差限制为:

Δf≥Δfmax    (8)

式中,Δfmax为调频过程中允许的最大频率偏差;

b、建立电场枯水期/枯风期场景下的旋转备用容量数学模型b1、建立枯水期数学模型

在枯水季节风能相对水能较丰富,优先考虑让变速风电机组多发电,电力系统的旋转备用多靠水电机组提供,此场景下以风电场减载量最少为优化目标,即约束条件为:

ωrmin≤ωrdel,i≤ωrmax    (12)βmin≤βi≤βmax    (13)式中,NG为水电机组台数,PL为电力系统负荷,e为电力系统总功率波动量,其由风功率波动和负荷功率波动组成,i为变速风电机组所在行数,Ni为风电场第i行的变速风电机组数;

式(1)~(13)即为枯水期的旋转备用优化配置数学模型;

b2、建立枯风期数学模型

在枯风季节水能相对风能较丰富,优先考虑让水电机组多发电,电力系统的旋转备用靠变速风电机组提供,此场景下以水电提供旋转备用量最少为优化目标,即约束条件为:式中,d为弃风减载比例系数;

式(14)、(15)即为枯风期的旋转备用优化配置数学模型;

b3、模型求解

步骤b1中所述枯水期的旋转备用优化配置数学模型、步骤b2中所述枯风期的旋转备用优化配置数学模型均为非线性模型,采用Matlab优化工具箱中的Fmincon工具,对于Fmincon工具容易陷入局部最优的缺陷采取随机变化初值、多次求解取最小值的方法进行模型求解。