1.考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：获取电力系统的结构参数、负荷数据、同步发电机组参数和间歇性可再生能源电场参数；

步骤2：根据系统频率偏差动力学一阶常系数微分方程，构建可编程的系统频率约束；

系统频率偏差动力学一阶常系数微分方程表达式如下：式(1)中， 为系统时段t提供的聚合惯量，单位MWs/Hz；Δf(k)为有功扰动后时段k的L频率偏差； 为负荷阻尼率；Pt为时段t的系统总负荷水平；Ng为同步机组总数； 为常规机组i时段k提供的功率调整；Nre为可控间歇性可再生能源电场总数； 为可控间歇性可dis再生能源电场时段k提供的功率调整；Pt 为时段t的负荷扰动；i表示第i台同步机组编号；

j表示第j台间歇性可再生能源编号；k表示第k时段；

步骤3：定义间歇性可再生能源出力鲁棒可行域，建立系统运行风险模型，然后建立计及频率约束的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估模型；

步骤3.1：定义间歇性可再生能源出力鲁棒可行域：当确定了间歇性可再生能源出力边界时，无论间歇性可再生能源在可行域内如何波动都不会给系统运行带来损失；若间歇性可再生能源出力大于最大允许上限时，为了安全运行系统会产生弃风弃光现象；若间歇性可再生能源出力小于最小允许下限时，为了系统安全运行会产生甩负荷现象；因此，采用以下双层模型等效：式(11)中， 和 分别为间歇性可再生能源电场j时段t取最小出力边界和最大出力边界的状态变量； 分别表示间歇性可再生能源电场出力最差情况下，弃风弃光和切负荷量最小； 为间歇性可再生能源电场j时段t的弃风弃光功率；NL为负荷节点总数； 为负荷j时段t的切负荷功率；Pi,t为同步机组i时段t的出力功率；步骤3.2：建立系统运行风险模型：系统运行风险被定义为间歇性可再生能源发电超过或低于系统允许的间歇性可再生能源出力鲁棒可行域时，由于弃风弃光和切负荷导致的系统损失；采用以下离散化方法等效：在任意时段，将间歇性可再生能源出力鲁棒可行域 以预测值为界， 为下界， 为上界；进而，将下界和上界区间分别等分为Nl和Nu个风险单元，且每个风险单元包含两个参数：上界风险单元包含运行风险值RU和对应的间歇性可再生能源出力WU；

下界风险单元包含运行风险值RL和对应间歇性可再生能源出力WL；

根据间歇性可再生能源日前预测出力和上述定义，得到整个调度时段的运行风险：re L

式(19)中，sor表示整个调度时段的系统运行风险最小；Ω 为弃风弃光成本；Ω 为切负荷成本；RUj,t,b为间歇性可再生能源电场j时段t的上界第b个单元的运行风险值；RLj,t,c为间歇性可再生能源电场j时段t的下界第c个单元的运行风险值； 为间歇性可再生能源电场j时段t的上界第b个单元的状态变量； 为间歇性可再生能源电场j时段t的下界第c个单元的状态变量；N1表示间歇性可再生能源电场下界风险单元数；Nu表示间歇性可再生能源电场下界风险单元数；b表示第b个上界风险单元；c表示第c个下界风险单元；

步骤3.3：将步骤2的频率相关约束结合步骤3的步骤3.1和步骤3.2，能够得到计及频率约束的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估模型：如下所示：WUj,t,b为间歇性可再生能源电场j在时段t的上界中第b个风险单元对应的出力功率；

步骤4：将步骤3建立的评估模型转化为可求解的紧凑数学模型，采用C&CG算法通过求解器进行求解，并得出评估结果。

2.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤1中，电力系统的结构参数包括：电抗参数、系统各节点的编号、线路传输容量；

负荷数据包括系统各节点的调度周期负荷参数；

同步发电机组参数包括：各机组编号、接入节点编号、装机容量、机组爬坡功率、启停时间、最小和最大技术出力、各机组惯量时间常数、最大备用容量；

间歇性可再生能源电场参数包括：各电场接入节点编号、预测出力和装机容量。

3.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤2中，设同步机组和可控间歇性可再生能源电场的一次频率响应都随时间线性增加，并且它们的调整时间相同；则调整功率约束能够表示为：式(2)中：kDB为采用下垂控制时频率死区时间；Kd为响应时长； 为同步机组i时段t提供的一次频率响应备用容量； 为可控间歇性可再生能源电场j时段t提供的一次频率响应备用容量；

构建系统频率约束，系统频率约束包括频率变化率约束、频率偏差约束和准稳态频率约束；

①：频率变化率约束：

+

当k＝0时，系统频率变化率最大，由式(1)和式(2)联立推导出频率变化率约束：其中：

max

式(3)、式(4)中，RoCoF 为系统允许最大频率变化率； 为系统时段t提供的聚合惯量； 为可控间歇性可再生能源电场时段t提供的聚合惯量； 为同步机组i惯量时间常gmax数；Pi 为常规机组i装机容量；xi,t为同步机组i时段t运行状态； 为间歇性可再生能源电场j时段t可提供虚拟惯量时间常数； 为间歇性可再生能源电场j的装机容量；uj,t为可控间歇性可再生能源电场j时段t备用状态；fN为系统正常工作频率；T为总调度时段；

②：频率偏差约束：

频率最低点发生在时间kDB≤k≤Kd+kDB内，将系统调整功率约束代入至微分方程中，并在时段[0,k]对k积分，有：L

式(5)中：ΔfDB为采用下垂控制的频率死区；Rt为系统时段t的总备用容量；Pt为时段t的系统总负荷水平；

当 时，系统达到频率最低点；因此达到频率最低点时间knadir表示为：联合式(5)和式(6)可得频率最大偏差|Δfnadir|：max

式(7)中，Δf 为允许最大频率偏差；

为了可编程，等效为：

式(8)中，αt为引入的辅助常数，采用solve函数求解得到αt，由于存在0‑1变量与连续变量相乘，因此采用大M法将上式等效为：max

式(9)中，Ng为同步机组数；Pi 表示同步机组i的装机容量；xi,t表示同步机组i在时段t的运行状态变量；Nre表示间歇性可再生能源电场数； 表示间歇性可再生能源电场j的惯量时间常数； 表示间歇性可再生能源电场j的装机容量；Uj,t表示间歇性可再生能源电场j在时段t引入的辅助变量；Xi,t表示同步机组i在时段t引入的辅助变量；uj,t表示间歇性可再生能源电场j在时段t是否提供备用容量和虚拟惯量的二进制变量；M为极大正实数；

③：准稳态频率约束：

当时间k＞＞Kd+kDB时，频率变化率 且有Kd+kDB≤k，则将系统调整功率约束代入至微分方程得：式(10)中：Δfqssf为准稳态频率偏差； 为允许的最大准稳态频率偏差。

4.根据权利要求1所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤3.2中，间歇性可再生能源出力边界取值表示为：式(20)中， 为间歇性可再生能源电场j时段t的上界； 为间歇性可再生能源电场j时段t的下界；WUj,t,b为间歇性可再生能源电场j在时段t的上界中第b个风险单元对应的出力功率；WLj,t,c为间歇性可再生能源电场j在时段t的下界中第c个风险单元对应的出力功率；

步骤3.3中，采用如下算式作为机组组合约束：

式(22)中，yi,t为同步机组i时段t的启动状态变量；zi,t为同步机组i时段t的停机状态on off变量；Ti 为同步机组i的启动所需时间；Ti 为同步机组i的停机所需时间；xi,t‑1表示为同步机组i时段t‑1的运行状态变量； 为同步机组i时段 的启动状态变量； 为同步机组i时段 的停机状态变量。

5.根据权利要求4所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤3.1中，鲁棒可行域模型的约束条件如下：

1)采用如下算式作为间歇性可再生能源出力不确定集U：T S

式(12)中，Γ 为时间上间歇性可再生能源最大不确定度；Γ 为空间上间歇性可再生能源最大不确定度；

间歇性可再生能源电场实际出力

式(13)中， 为间歇性可再生能源电场j时段t的实际上网功率； 为间歇性可再生能源电场j时段t的出力上界； 为间歇性可再生能源电场j时段t的出力下界； 为间歇性可再生能源电场j时段t的预测出力；

2)采用如下算式作为弃风弃光和甩负荷约束：

式(14)中， 为负荷d时段t的负荷预测值；

3)采用如下算式作为同步机组出力约束：

gmin

式(15)中，Pi,t为同步机组i时段t的出力功率；Pi 为同步机组i时段t的最小技术出力；

4)采用如下算式作为同步机组爬坡约束：

式(16)中， 为同步机组i时段t的最大下坡功率； 为同步机组i时段t的最大爬坡功率；Pi,t+1为同步机组i在时段t+1的出力； 表示同步机组i在时段t+1的备用容量；xi,t+1为同步机组i在时段t+1的与运行状态；

5)功率平衡约束：

式(17)中， 为负荷d在时段t的预测值； 为负荷d在时段t的切负荷量；

6)采用如下算式作为输电线路传输功率约束：

式(18)中，Bg,Bre,Bd分别为同步机组、间歇性可再生能源电场和负荷的网络关联矩阵；

G re

al为线路l的网络偏移因子向量；Pt为同步机组出力Pi,t的向量形式；Pt 为间歇性可再生能re L源电场出力 的向量形式；ΔPt 为弃风弃光量 的向量形式；Pt为负荷预测值 的向L max量形式；ΔPt为切负荷量 的向量形式；Fl 为线路l的最大传输功率。

6.根据权利要求4所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤4中，将步骤3的步骤3.3的模型转化为可求解的紧凑数学模型，紧凑数学模型如下：T T

式(23)中：Ωre表示Ωre的转置；ΩL表示Ωd的转置；

+ ‑

Ωre和Ωd分别为弃风弃光和切负荷成本系数向量；o和o 分别为间歇性可再生能源出力边界位置的二进制决策变量向量；RU和RL分别为间歇性可再生能源出力上界和下界的运行风险值向量；Z为同步发电机组的运行状态二进制决策变量向量；R为系统应对一次调频re响应所需的备用容量；P 为待优化的间歇性可再生能源出力边界变量；v为间歇性可再生能源出力不确定集中二进制决策变量；y为同步机组出力、间歇性可再生能源场出力、弃风弃光和切负荷变量；

α、β、δ、 φ、A、B、D、E和S为对应约束下变量的常系数矩阵；C、Q、H、G和u为对应约束下变量的常系数向量；符号 表示两个矩阵采用点乘形式(Hadamard product)。

7.根据权利要求6所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：采用C&CG算法将原问题划分为主问题和子问题，具体迭代求解过程包括如下步骤：Step1:根据间歇性可再生能源出力预测场景求解主问题，采用商业求解器GUROBI或者*CPLEX可求解，结果为JA(1)，将主问题求解得到的同步机组运行状态Z、一次调频所需备用* re * *容量R和间歇性可再生能源出力边界(P )代入子问题求解得到v和YA(1)，迭代次数L＝1，设迭代收敛值为ζ，执行Step4；

*

Step2:在子问题求解得到v返回主问题，结果为JA(L+1)；

* * re * *

Step3:将主问题求解得到的Z、R和(P ) 代入子问题求解得到v和YA(L+1)；

*

Step4:如果YA(L+1)≥ζ,则将子问题求解得到v 返回给主问题继续迭代，并更新L＝L+

1，执行Step2；否则执行Step5；

Step5:迭代结束，输出sor＝JA(L+1)和评估结果。

8.根据权利要求7所述考虑频率安全的电力系统间歇性可再生能源消纳能力评估方法，其特征在于：其中,主问题表述为：

*

式(24)中：yl为第l个y变量；为第l个v常系数向量；

子问题表述为：

式(25)中：v为间歇性可再生能源出力不确定集中二进制决策变量；y为同步机组出力、间歇性可再生能源场出力、弃风弃光和切负荷变量；

采用对偶理论，将双层max min问题对偶成单层max问题；

T

式(26)中:B为常系数矩阵B的转置；λ为采用对偶原理引入的辅助变量；

目标函数中存在非线性项相乘 采用大M法进行线性化，则对偶子问题能够重述为：

* T

式(27)中，Z为主问题求解得到的同步机组运行状态；ψ表示ψ的转置；

ψ为引入的辅助变量；q为引入的常系数向量；并且满足以下公式：式(28)中，λa表示λ的第a个变量；vb表示v的第b个变量；qa,b表示常系数矩阵D的第a行和第b列的元素。