分布式调频方法及相关设备

本公开实施方式涉及电力系统频率安全领域，更具体地，本公开实施方式涉及一种分布式调频方法及相关设备。

背景技术：

1、随着全球能源结构转型和可再生能源快速发展，传统电力系统面临惯量支撑不足的严峻挑战。惯量是系统频率稳定性的重要因素，主要由传统发电机组提供，尤其是火电和水电机组，可利用旋转机械的惯性来抵抗频率变化。

2、但随着风能和太阳能等可再生能源比例的增加，传统发电机组逐步退出电网，导致电力系统惯量水平下降，频率调节能力不足，尤其在负荷突变或可再生能源波动时，可能导致电网不稳定甚至崩溃。

技术实现思路

1、在本上下文中，本公开的实施方式期望提供一种分布式调频方法及相关设备，以在电网频率波动时提供频率调节支持，缓解惯量下降带来的负面影响，提升电力系统运行的安全稳定性。

2、在本公开实施方式的第一方面中，提供了一种分布式调频方法，包括：

3、基于微电网的频率波动空间分布特性，构建所述微电网的节点频率响应模型；所述微电网包括多个节点；

4、基于所述节点频率响应模型，以所述微电网的运行成本最小为优化目标，且以所述微电网的惯量稳定为约束条件，构建第一优化模型；

5、基于所述节点频率响应模型，以分布式能源的能源收益最大为优化目标，且基于所述微电网的惯量稳定构建所述分布式能源的预留能量约束，构建多个第二优化模型；其中，每个节点对应一个分布式能源；

6、基于节点历史运行情况，筛选出每个节点的目标故障场景；

7、基于每个节点的目标故障场景，结合所述第一优化模型和所述多个第二优化模型，进行嵌套优化，得到微电网调频优化模型；

8、基于所述电网调频优化模型，对所述微电网进行调频控制，确定每个节点提供的惯量。

9、在本公开的一些可能的实施例中，所述多个节点包括：至少一个负荷节点和至少一个电源节点；

10、基于所述电网调频优化模型，对所述微电网进行调频控制，包括：

11、基于对所述负荷节点和所述电源节点的频率指标的映射关系推导，对所述电网调频优化模型的非线性约束进行松弛与线性化处理，得到简化后的电网调频优化模型；其中，所述简化后的电网调频优化模型为单层混合整数二次规划模型；

12、对所述简化后的电网调频优化模型进行求解，得到所述微电网的调频控制策略。

13、在本公开的一些可能的实施例中，所述电网调频优化模型为双层问题的优化模型，所述双层问题包括上层问题和下层问题；

14、其中，基于对所述负荷节点和所述电源节点的频率指标的映射关系推导，对所述电网调频优化模型的非线性约束进行松弛与线性化处理，得到简化后的电网调频优化模型，包括：

15、基于所述映射关系推导，松弛所述负荷节点的频率指标的非线性约束，将所述上层问题进行线性化处理；

16、将所述下层问题的kkt条件增加到线性化处理后的上层问题的约束中，得到简化后的电网调频优化模型。

17、在本公开的一些可能的实施例中，所述频率波动空间分布特性，包括：所述微电网的频率响应由所述电源节点通过调节惯量实现，所述负荷节点被动受所述电源节点调节的影响；

18、基于微电网的频率波动空间分布特性，构建所述微电网的节点频率响应模型，包括：

19、基于所述负荷节点和所述电源节点的频率响应，构建节点频率响应方程；

20、以所述微电网的惯量配置对所述微电网频率安全性的影响受限于安全范围为目标，确定安全性能指标的限制条件；

21、结合所述节点频率响应方程和所述安全性能指标的限制条件，得到所述微电网的节点频率响应模型。

22、在本公开的一些可能的实施例中，所述安全性能指标至少包括：

23、负荷节点频率变化率、负荷节点频率最低点、电源节点频率变化率、电源节点频率最低点。

24、在本公开的一些可能的实施例中，以所述微电网的惯量稳定为约束条件，构建第一优化模型，包括：

25、基于负荷节点受功率扰动后的调频恢复特性以及所述微电网的惯量稳定性要求，建立所述负荷节点频率变化率的约束条件、所述负荷节点频率最低点的约束条件、所述电源节点频率变化率的约束条件以及所述电源节点频率最低点的约束条件；

26、基于每个节点的惯性激励限制，建立惯性激励约束条件；

27、基于所述微电网的电量平衡，建立电量约束条件。

28、在本公开的一些可能的实施例中，基于每个节点的目标故障场景，结合所述第一优化模型和所述多个第二优化模型，进行嵌套优化，得到微电网调频优化模型，包括：

29、基于每个节点的目标故障场景，确定功率扰动源的分布概率；

30、基于所述功率扰动源的分布概率，校正所述负荷节点频率变化率的约束条件、所述负荷节点频率最低点的约束条件、所述电源节点频率变化率的约束条件以及所述电源节点频率最低点的约束条件。

31、在本公开的一些可能的实施例中，在构建第一优化模型时，针对所述微电网中的不同节点，给予不同的惯量激励，以计算所述微电网的运行成本。

32、在本公开实施方式的第二方面中，提供了一种分布式调频装置，包括：

33、节点频率响应模型构建单元，用于基于微电网的频率波动空间分布特性，构建所述微电网的节点频率响应模型；所述微电网包括多个节点；

34、第一优化模型构建单元，用于基于所述节点频率响应模型，以所述微电网的运行成本最小为优化目标，且以所述微电网的惯量稳定为约束条件，构建第一优化模型；

35、第二优化模型构建单元，用于基于所述节点频率响应模型，以分布式能源的能源收益最大为优化目标，且基于所述微电网的惯量稳定构建所述分布式能源的预留能量约束，构建多个第二优化模型；其中，每个节点对应一个分布式能源；

36、故障场景筛选单元，用于基于节点历史运行情况，筛选出每个节点的目标故障场景；

37、调频优化模型构建单元，用于基于每个节点的目标故障场景，结合所述第一优化模型和所述多个第二优化模型，进行嵌套优化，得到微电网调频优化模型；

38、调频控制单元，用于基于所述电网调频优化模型，对所述微电网进行调频控制，确定每个节点提供的惯量。

39、在本公开实施方式的第三方面中，提供了一种计算设备，所述计算设备包括：

40、至少一个处理器、存储器和输入输出单元；

41、其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用所述存储器中存储的计算机程序来执行第一方面的分布式调频方法。

42、在本公开实施方式的第四方面中，提供了一种计算机可读存储介质，其包括指令，当其在计算机上运行该指令时，使得计算机执行第一方面的分布式调频方法。

43、在本公开实施方式的第五方面中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面的分布式调频方法。

44、本公开实施方式中，提供了一种分布式分布式调频方法及相关设备。本公开实施方式中，通过基于微电网的频率波动空间分布特性，构建包括多个节点的微电网的节点频率响应模型；基于节点频率响应模型，以微电网的运行成本最小为优化目标，且以微电网的惯量稳定为约束条件，构建第一优化模型；基于节点频率响应模型，以分布式能源的能源收益最大为优化目标，且基于微电网的惯量稳定构建分布式能源的预留能量约束，构建多个第二优化模型；每个节点对应一个分布式能源；基于节点历史运行情况，筛选出每个节点的目标故障场景；基于每个节点的目标故障场景，结合第一优化模型和多个第二优化模型，进行嵌套优化，得到微电网调频优化模型；基于电网调频优化模型，对微电网进行调频控制，确定每个节点提供的惯量。通过构建微电网调频优化模型，能够精准引导惯量资源在电网中的合理分布，确保微电网中每一节点的频率波动均被限制在安全范围内，从而在电网频率波动时提供频率调节支持，缓解惯量下降带来的负面影响，提升电力系统运行的安全稳定性。