(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211207081.3 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 211103 江苏省南京市江宁区帕威尔 路1号 申请人 国网江苏省电力有限公司 　 南京师范大学 (72)发明人 李强　任必兴　汪成根　邹小明　 吕振宇　吕振华　唐伟佳　韩华春　 王琦　何静　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 何春廷(51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01) H02J 3/24(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/46(2006.01) (54)发明名称 基于减载运行的海上风电场虚拟惯量最优 分配方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于减载运行的海上风 电场虚拟惯 量最优分配方法及系统， 根据海上风 电场历史数据与实时运行数据， 对不同位置及容 量的海上风电场出力进行预测， 确定参与电力系 统惯量支撑的海 上风电场位置及数量； 以海上风 电场减载量及系统内传统机组运行变量为优化 变量， 考虑电力系统暂态频率指标约束， 构建混 合整数非线性优化模型； 求解所述混合整数非线 性优化模型， 获得海上风电场的实时运行计划及 最优惯量分配方案。 优点： 本发明可由具备调频 能力的海上风电场减 载提供惯 量支撑， 从而弥补 新能源接入造成的惯量缺失。 该惯 量分配方法避 免了为提高系统备用容量或转动惯量而开启新 的传统机组的情况， 提高了运行的经济性。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115528674 A 2022.12.27 CN 115528674 A 1.一种基于减载运行的海上风电场虚拟惯量 最优分配方法， 其特 征在于， 包括： 根据海上风电场历史数据与实时运行数据， 对不同位置及容量的海上风电场出力进行 预测， 确定参与电力系统惯量支撑的海上风电场位置及数量； 以海上风电场减载量及系统内传统机组运行变量为优化变量， 考虑电力系统暂态频率 指标约束， 构建 混合整数非线性优化模型； 求解所述混合整数非线性优化模型， 获得海上风电场的实时运行计划及最优惯量分配 方案。 2.根据权利要求1所述的基于减载运行的海上风电场虚拟惯量最优分配方法， 其特征 在于， 所述求解所述混合整数非线性优化模型， 获得海上风电场的实时运行计划及最优惯 量分配方案， 包括： 采用补充优化割的方法将混合整数非线性优化模型转化为主从双层优化问题， 主问题 为混合整数线性 规划问题， 从问题为电力系统暂态频率指标评估； 通过主从问题 的反复迭代计算及评估， 最终混合整数非线性优化模型收敛于最优解， 获得海上风电场的实时运行计划及最优惯量分配方案 。 3.根据权利要求2所述的基于减载运行的海上风电场虚拟惯量最优分配方法， 其特征 在于， 所述电力系统暂态频率指标评估， 包括： 通过计算主问题得到当前迭代下的传统机组启停标志以及海上风电场的出力减载比 例； 获取功率扰动量， 将功率扰动量、 当前迭代下的传统机组启停标志以及海上风电场的 出力减载比例代入预先基于海上风电场群与传统机组调频模型相结合构建的多类型电源 联合一次调频 数学模型， 计算得到系统暂态频率偏差； 将系统暂态频率偏差与预先设置的偏差阈值进行比较， 若不大于， 则满足电力系统暂 态频率指标， 将当前迭代下计算得到的风电场实时出力作为海上风电场的实时运行计划， 将当前迭代下计算得到的减载量作为海上风电场的最优惯量分配方案； 若大于， 则根据当 前迭代下 的传统机组启停标志以及海上风电场的出力减载比例 计算得到的总的等效惯量 和总的等效调频系数作为下一次迭代的系统惯量及频率能力约束， 进行 下一轮迭代。 4.根据权利要求3所述的基于减载运行的海上风电场虚拟惯量最优分配方法， 其特征 在于， 所述混合整数非线性优化模型为： 式中， 为系统内第i台传统机组时间段t内的运行成本， 为机组启停 产生的开停机成本， ui,t为第i个传统机组t时间内的启停标志， δi,t为第i个海 上风电场在时 段t的出力减载比例， μ为海上风电场单位出力减载成本系数， k为海 上风电场单位出力的维 护成本系数， PRi,t表示海上风电场 预测出力值， ai、 bi、 ci表示传统机组的煤耗系数， ui,t‑1为 第i个传统机组t ‑1时间内的启停标志， Hi表示机组i的单次启动成本， Ji表示机组i的单次停 机成本， N表示系统中传统机组数量， M表示系统中风电场数量， T表示调度周期数； 所述混合整数非线性优化模型的约束条件包括传统线性功率约束和系统惯量及频率权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115528674 A 2能力约束； 所述系统惯量及频率能力约束为： 式中， Heq为总的等效惯量， RT为总的等效调频系数， 为前一次迭代计算得到的总的 等效惯量， 为前一次迭代计算得到的总的等效调频系数。 5.根据权利要求4所述的基于减载运行的海上风电场虚拟惯量最优分配方法， 其特征 在于， 所述多类型电源联合 一次调频 数学模型为： 式中， Δω表示系统暂态频率偏差ui,t为传统机组启停标志， 为0 ‑1变量， 0表示停止， 1 表示启动； Ri为传统机组静态调差系数； Fhi为机组产生的总功率的分数； TRi为传统机组调速 器的时间常数； s为拉普拉斯变换的标志； RT1表示系统中所有传统机 组的调频能力； RT2表示 系统中所有风电场的调频能力； ΔPL表示功率扰动量； Rvi为海上风电场站的虚拟静态调差 系数； HGi为传统机组实际惯量， Hvi为海上风电场站分配的虚拟惯量， 由场站减载后保留的 容量决定， 表示 为： 式中， SB为海上风电场站的容量， RoCoFmax为系统允许的最大频率变化率， Δωmax系统允 许的最大 频率偏差， ωn表示额定频率。 6.一种基于减载运行的海上风电场虚拟惯量 最优分配系统， 其特 征在于， 包括： 确定模块， 用于根据海上风电场历史数据与实时运行数据， 对不同位置及容量的海上 风电场出力进行 预测， 确定参与电力系统惯量支撑的海上风电场位置及数量； 构建模块， 用于以海上风电场减载量及系统内传统机组运行变量为优化变量， 考虑电 力系统暂态频率指标约束， 构建 混合整数非线性优化模型； 求解模块， 用于求解所述混合整数非线性优化模型， 获得海上风电场的实时运行计划 及最优惯量分配方案 。 7.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述一个或多个程 序包括指令， 所述指令当由计算设备执行时， 使得所述计算设备执行根据权利要求1至5所 述的方法中的任一方法。 8.一种计算设备， 其特 征在于， 包括， 一个或多个处理器、 存储器以及一个或多个程序， 其中一个或多个程序存储在所述存 储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行， 所述一个或多个程序包括用于执行根据权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115528674 A 3