1.考虑频率约束的风电出力波动优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：获取电网的元件参数、负荷数据、储能系统参数，以及在全时段的风电机组波动的功率输出数据；

步骤2：构建考虑频率约束的风电出力波动优化调度的目标函数；

步骤3：建立步骤2所述目标函数的约束条件，得到风电出力波动优化调度模型；

步骤4：将步骤3的优化调度模型转化为紧凑的数学模型，采用列和约束生成(Column and Constraint generation, C&CG)算法通过求解器进行求解；

所述步骤2中，所述目标函数为在最恶劣天气场景风电出力最坏情况下综合成本最小，包括调度时段内常规机组运行成本、启停成本和调频成本；

；

式中， 为第一阶段机组启停成本最小； 分别为储能装置和常规机组组合的二进制变量； 为在最恶劣天气风电机组出力最坏情况下，常规机组出力成本和调频备用容量成本 最小；T为调度总时段； 为常规机组总数； 为常规机组出力的成本系数；

为时段t常规机组i的出力； 为常规机组i时段t的运行状态； 为常规机组i时段t的开机状态； 为常规机组i时段t的停机状态； 为时段t常规机组i的开机成本； 为时段t常规机组i的停机成本；为第i台常规机组；为第t时段； 为常规机组出力；为风电机组出力取下界状态变量；为风电机组出力取上界状态变量；

R为系统调频时所需要的总备用容量成本，表达式如下：；

式中， 分别为常规机组和储能装置的备用容量成本系数； 为常规机组i时段t的备用容量； 为储能装置s时段t的备用容量； 为储能装置总数；为调度总时段；为第s个储能装置；

所述步骤3中，各约束条件如下：

1）.常规机组出力约束：

；

式中， 为常规机组g的最大技术出力， 为常规机组g的最小技术出力； 为常规机组g时段t的出力； 为常规机组g时段t的备用容量； 为常规机组g时段t的运行状态变量；

2）.机组组合约束：

；

式中， 为常规机组g时段t的运行状态变量； 为常规机组g时段t‑1的运行状态变量； 为常规机组g时段t的启动状态变量； 为常规机组g时段t的停机状态变量 为常规机组g时段 的运行状态变量；

表示任意的 属于 ； 为常规机组最小启动时间； 为常规机组最小停机时间； 表示 与 之间取最小值； 表示与 之间取最小值；

3）.储能装置约束：

；

式中， 为时段t储能装置s的放电功率； 为时段t储能装置s的最大放电功率；

为时段t储能装置s的充放电状态； 为时段t储能装置s的充电功率； 为储能装置s的最大充电功率； 为时段t储能装置s的荷电状态； 为储能装置的充电效率； 为储能装置的放电效率； 为储能装置s的额定容量； 为储能装置s最小荷电状态； 为储能装置s最大荷电状态； 为时段t+1储能装置s的荷电状态； 为时段t+1储能装置s的充电功率； 为时段t+1储能装置s的放电功率；

4）.功率平衡约束：

；

式中： 为与节点n相连的所有节点集合； 为风电机组j时段t的预测出力；

为负荷d时段t的需求功率；

5）.节点电压相角约束：

；

式中， 为节点i的最小节点电压相角； 为节点i的最大节点电压相角； 为节点i时段t的电压相角； 为参考节点ref时段t的电压相角；

6）.线路容量约束：

；

式中， 为线路ij最大传输容量， 为线路ij的电纳； 为节点i时段t的节点电压相角； 为节点j时段t的节点电压相角；

7）.风电机组出力约束：

；

式中， 为由恶劣天气导致风电机组w时段t的偏差功率； 为风电机组 时段 的实际出力； 为风电机组 时段 的预测出力； 表示风电机组 时段 出力取上界； 表示风电机组 时段 出力取下界；

8）.频率约束：

在有功扰动的频率变化瞬间，系统存在频率死区，在该时段内，系统无法进行一次调频，变化瞬间由系统惯量支撑功率支撑，系统惯量支撑功率包括常规机组和储能装置惯量支撑功率，由如下式：常规机组惯量支撑功率：

；

式中， 为时段t常规机组g提供的惯量支撑功率； 为常规机组g的惯性时间常数；

为时段t的频率偏差； 为时段t的频率变化率； 为系统的工作频率； 为常规机组g提供的最大技术出力；

储能装置惯量支撑功率：

；

式中， 为储能装置s时段t的等效惯性时间常数； 为储能装置s时段t的剩余电量；

为储能装置s的额定容量； 为系统的基准功率； 为储能装置s的最大充放电倍率；

为储能装置s时段t的惯量支撑功率；

当达到频率死区时间时，常规机组和储能装置进行一次调频：常规机组频率支撑功率：

；

式中， 为常规机组g时段t提供一次调频的支撑功率； 为常规机组g的调差系数；

为时段t由功率扰动产生的频率偏差；

储能装置频率支撑功率：

；

式中， 为储能装置s时段t提供一次调频的支撑功率； 为常规机组s的调差系数；

当系统受扰动后，频率是非线性变化，因此，对惯量和调频过程进行离散化，具体过程如下所示：；

式中， 为时段t第n个步长有功扰动功率； 为时段t初始有功扰动功率； 为负荷节点总数； 为负荷调差系数； 为时段t第n个步长的频率偏差； 为同步机组g时段t第n个时间步长提供的功率调整； 为储能装置s时段t第n个时间步长提供的功率调整； 为负荷d时段t有功负荷；

；

式中， 为时段t第n个步长的系统备用旋转动能； 为时段t第n个步长储能装置s的惯性时间常数； 为同步机组g的最大功率； 为储能装置s的最大功率；

频率变化率约束：

；

式中， 为时段t第n个步长的频率变化率； 为频率变化率的最大值；

为时段t第n个步长有功扰动功率； 为时段t第n个步长的系统备用旋转动能；

频率偏差约束：

；

式中， 为时段t第n个步长的频率偏差； 为频率变化率选取跨度时间步长； 为频率偏差最大值； 为时段t第n‑1个步长的频率偏差；

所述步骤4中，将步骤2的目标函数构建为如下紧凑数学模型：；

式中， 为第一阶段常规机组启停机成本最小； 表示第二阶段在最恶劣场景风电机组最坏情况下机组运行成本和调频成本最小； 为目标函数成本系数的对应向量形式； 为目标函数变量的对应向量形式； ， ， 分别为 系数向量的转置；

为常规机组有功出力向量；

将步骤3的约束条件构建为如下紧凑数学模型：；

式中，为机组启停约束对应的系数矩阵； 为常规机组出力对应的系数矩阵；为系统备用容量对应的系数矩阵； 为机组启停约束、常规机组出力约束和系统备用容量约束对应的常向量； 表示与 变量相关的系数矩阵； 表示与 变量相关的系数矩阵； 表示与 和 对应的常系数向量。

2.根据权利要求1所述考虑频率约束的风电出力波动优化调度方法，其特征在于：所述步骤1中，电网的元件参数包括阻抗、线路传输容量和节点编号；

负荷数据包括各负荷节点调度周期内的预测值；

储能系统参数包括充放电效率、最大充放电功率、最大最小荷电状态和储能装置容量。

3.根据权利要求1所述考虑频率约束的风电出力波动优化调度方法，其特征在于：所述步骤4中，采用列和约束生成(Column and Constraint generation, C&CG)算法通过MATLAB软件和CPLEX求解器进行求解，从而得到最佳的机组组合和调度方案，包括以下步骤：Stpe1:设置上下界：下界设为 ，上界设为 ；设置允许误差 和求解次数k；

Stpe2:求解主问题：将上述得到的目标函数和约束条件的紧凑数学模型转化为可求解的模型，如下所示；

；

式中： 表示目标函数总成本最小； 表示第 次迭代常规机组出力向量；

表示第 次迭代系统备用容量向量；表示第 次迭代次数；表示总迭代次数；

求解得到 ，并更新下界 ，其中： 表示第k‑1次更新的下界 表示第 次求解得到的 值； 表示第 次求解得到的 值；

将机组开停机的状态和储能装置的工作状态 传输给子问题；

Stpe3:求解子问题：将主问题求解得到的状态变量 带入下述模型求解：；

式中： 表示 的转置； 表示采用对偶原理引入的辅助变量； 表示与 变量相关的系数矩阵； 表示与 变量相关的系数矩阵； 表示与 和 对应的常系数向量；

求解得到 ，并更新上界 ，其中： 表示第迭代次数的上界； 表示第 迭代次数的上界； 表示第 次求解得到的 值；

表示第 次求解得到的 值； 表示 的转置；

将子问题求解得到的风电机组出力 传输给主问题；

Stpe4:如果有 则跳出循环，输出结果，其中， 为给定的最小上下界差值，否则 ，转至Stpe2继续求解。