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1、10申请公布号CN104201700A43申请公布日20141210CN104201700A21申请号201410486165422申请日20140922H02J3/24200601G06Q10/06201201G06Q50/0620120171申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号申请人国家电网公司江苏省电力公司中国电力科学研究院72发明人郭钰锋王琦朱凌志陈宁钱敏慧姜达军施涛韩华玲74专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人杨立超54发明名称计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法57摘要计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配。
2、置方法，涉及一种考虑风电的火电调频机组配置方法。为了解决大规模风电并网后对系统频率稳定造成影响的问题。本发明以MALLAT小波分解和重构算法为工具，进行风功率时间序列的分解和重构，基于小波多尺度的分析方法，建立秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的瞬时模型，给出时域瞬时表达式后，建立用于调频分析的含风电区域电网模型，基于调频分析模型，给出表征系统一、二次调频能力的表达式，基于调频能力表达式，定量分析计算系统在不同条件下的一、二次调频能力。本发明可以减小风功率波动造成的系统频率波动，维持系统频率稳定。本发明适用于考虑风电的火电调频机组配置。51INTCL权利要求书4页说明书13页附图4页19中华人。
3、民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书4页说明书13页附图4页10申请公布号CN104201700ACN104201700A1/4页21计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法，其特征在于它包括下述步骤步骤一以MALLAT小波分解和重构算法为工具，并选择DB10作为小波基，进行风功率时间序列的分解和重构首先，对采样间隔为NS的实测风功率数据进行小波分解，具体分解层数M由采样间隔决定，应保证分解的最后一层周期N2M恰好为15MIN或者N2M大于15MIN并且最接近15MIN，若N2M与15MIN的差在3MIN内，则将第M层作为小时级别的小时平均风功率，若N2M与15MIN的差。
4、大于3MIN，则将第M层与第M1层进行重构，得到周期为小时级别的小时平均风功率；将后面的周期为秒级以及分钟级的分解层分别进行重构，得到原始风功率序列去掉小时平均风功率后的秒级、分钟级功率波动残差；基于小波多尺度的分析方法，建立秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的瞬时模型，给出时域瞬时表达式；1分级风功率波动同风电场小时级平均功率的瞬时关系表达式式中，M为风电场输出功率分钟级波动的标准差，为风电场小时级平均功率，A、B、C为拟合系数，可通过最小二乘法拟合确定；2秒级风功率波动同风电场小时级平均功率的瞬时关系表达式式中，S为风电场输出功率秒级波动的标准差；时间分辨率为15分钟的风功率预测值恰好为小。
5、时级风功率，将其作为式1、2中的进行输入，对秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的范围进行实时预报；步骤二根据电厂的实际情况，建立用于调频分析的含风电区域电网模型，基于调频分析模型，给出表征系统一、二次调频能力的表达式建立用于调频分析的含风电的区域电网模型，其中区域A中含有风电，区域B中不包含风电；每个区域中分别含有一次调频通道以及二次调频通道，系统的输出为当前各区域的频率偏差FS，I为第I台机组的发电份额系数，I为第I台火电机组的调差系数，RI为参加二次调频机组的功率分配系数，BA、BB为各区域的频率偏差系数，KA、KB分别为各区域二次调频积分器增益；GIS为第I台发电机组的传递函数，具体表达。
6、式如下其中，表示液压伺服电机的动态特性，TSS是液压伺服电机时间常数，取TSS02S；表示汽轮机的容积动态特性，T0S是高压缸的容积时间常数；TA表示等效转子时间常数，本系统中除风机外均为同步发电机，将所有同步发电机等效为一台同步发电机，再用功率份额系数乘以各自的转子时间常数，即可求出等效转子时间常数；A、B分别表权利要求书CN104201700A2/4页3示区域A和区域B的等效摩擦系数，与TA的求取方法是一样的，也是根据功率份额系数来求取；负荷的波动、风功率的波动以及联络线功率的波动分别为NLS、WINDS以及PTIES；考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力，即仅在一次调频作用下，某段时。
7、间内秒级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为假定区域A负荷无波动，断开其二次调频通道即只考虑一次调频作用，可以计算得出电网频率变化与秒级风功率波动的频域解析表达式为其中，设输入为零均值信号XT，经其对应的输入输出传递函数HJ作用后，得到输出为YT，J为虚数，为角频率，则输出YT的方差为式中SYSX|HJ|2，SY表示输出的功率谱密度，SX表示输入的功率谱密度；考虑到所涉及的变量为偏差量，均值为0，将式5代入式6中可得由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差其中，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；由PSD时频转换计算机算法可以得到，SI的功率谱密度在频域中的抽样可被近似为其中，MF。
8、FT为快速傅里叶变换，N为采样长度，S为采样频率，E为均值函数；根据香浓采样定理，当采样频率高于信号频率一倍以上时，连续信号可以从采样样本中完全重建出来；因此，选择适当的采样频率，通过式8可得到风功率秒级波动的功率谱密度；将式8作为输出信号的功率谱密度带入式6得到秒级风功率波动的方差为权利要求书CN104201700A3/4页4经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力的频域解析表达式为其中，为秒级风功率波动的方差，为由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力，即仅在二次调频作用下，某段时间内分钟级风功率。
9、波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为采用上述推导方法，同样可以得到分钟级风功率波动的方差以及由分钟级风功率波动造成的系统频率波动的方差经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力的频域解析表达式为其中，为分钟级风功率波动的方差，为系统频率波动的方差，SW2为分钟级风功率波动的功率谱密度；步骤三基于调频能力表达式，定量分析计算区域电网在不同条件下的一、二次调频能力。2根据权利要求1所述的计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法，其特征在于，步骤三中的建立用于调频分析的含风电的区域电网模型是运用MATLAB/SIMULINK软件实现的。3根据权利要求1所述的计及风电不确。
10、定性波动的区域电网火电调频机组配置方法，其特征在于，步骤三基于调频能力表达式定量分析计算系统在不同条件下的一、二次调频能力的实现过程为步骤1保持火电一次调频机组比例不变，计算系统在不同调差系数下的一次调频能力；保持各机组调差系数不变，计算系统在不同火电一次调频机组比例的一次调频能力；根据计算结果，绘制以火电一次调频机组比例为横坐标，调差系数为纵坐标的表格，从表格中的数据统计出不同比例的火电一次调频机组以及不同调差系数对一次调频能力的影响规律；权利要求书CN104201700A4/4页5步骤2保持火电二次调频机组比例不变，计算系统在不同积分器增益下的二次调频能力；保持各机组积分器增益不变，计算系。
11、统在不同火电二次调频机组比例的二次调频能力；根据计算结果，绘制以火电二次调频机组比例为横坐标，积分器增益为纵坐标的表格，从表格中的数据统计出不同比例的火电二次调频机组以及不同积分器增益对二次调频能力的影响规律；步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法。4根据权利要求3所述的计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法，其特征在于，步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法的实现过程为步骤311若A区域各机组调差系数IA保持不变，DPFRA值。
12、为K1，K1为一个常数；当一次调频机组比例由P增加至2P时，DPFRA值增大至2K1；即若某一时刻风功率输出秒级波动量由P增加至K1P，K1为一个常数，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增至K1P；步骤312若A区域积分器增益KA不变，DSFRA值为K2，K2为假设的一个常数；当二次调频机组比例由P增加至2P时，DSFRA值增大至2K2；即若某一时刻风功率输出分钟级波动量由P增加至K2P，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增至K2P。5根据权利要求3所述的计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法，其特征在于，步骤3依据步骤1和步。
13、骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法的实现过程为步骤321若A区域中参与一次调频的机组比例保持不变，调节各机组的不等率IA，DPFRA值与IA间具有如下近似关系，即即若某一时刻风功率输出秒级波动量由P增加至K1P，K1为假设的一个常数，维持频率稳定在风功率波动量未增加时的水平，将IA减小至K1IA；步骤322若A区域积分器增益KA不变，DSFRA值为K2，K2为假设的一个常数；当二次调频机组比例由P增加至2P时，DSFRA值增大至2K2；即若某一时刻风功率输出分钟级波动量由P增加至K2P，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次。
14、调频机组比例由P增至K2P。权利要求书CN104201700A1/13页6计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法技术领域0001本发明涉及一种考虑风电的火电调频机组配置方法背景技术0002现有风电超短期预报技术一般仅给出风功率在某一时刻点的具体值，时间分辨率为15分钟，无法对更小时间分辨率下的风电不确定性波动进行预报；而且现有模型考虑风电机组的调频问题时，一般未将有功功率和无功功率解耦，而是笼统的考虑，不利于有效的分析；在分析风电波动对系统调频的影响时，没有将不同时间尺度下的风功率波动同一、二次调频的时间尺度相对应来分析，不利于有针对性的分析；并且现有电力系统调频机组配置方法，因风。
15、电接入率较小，仅根据负荷的波动程度来配置机组，不利于风电大规模并网后的系统频率稳定。发明内容0003本发明为了解决大规模风电并网后对系统频率稳定造成影响的问题，进而提出了一种计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法。0004计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法的过程为0005步骤一以MALLAT小波分解和重构算法为工具，并选择DB10作为小波基，进行风功率时间序列的分解和重构首先，对采样间隔为NS的实测风功率数据进行小波分解，具体分解层数M由采样间隔决定，应保证分解的最后一层周期N2M恰好为15MIN或者N2M大于15MIN并且最接近15MIN，若N2M与15MIN的差。
16、在3MIN内，则将第M层作为小时级别的小时平均风功率，若N2M与15MIN的差大于3MIN，则将第M层与第M1层进行重构，得到周期为小时级别的小时平均风功率；将后面的周期为秒级以及分钟级的分解层分别进行重构，得到原始风功率序列去掉小时平均风功率后的秒级、分钟级功率波动残差；0006基于小波多尺度的分析方法，建立秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的瞬时模型，给出时域瞬时表达式；00071分级风功率波动同风电场小时级平均功率的瞬时关系表达式00080009式中，M为风电场输出功率分钟级波动的标准差，为风电场小时级平均功率，A、B、C为拟合系数，可通过最小二乘法拟合确定；00102秒级风功率波动同风。
17、电场小时级平均功率的瞬时关系表达式00110012式中，S为风电场输出功率秒级波动的标准差；0013式1、2建立了秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的标准差同风电场小时级平均功率间的实时对应关系；时间分辨率为15分钟的风功率预测值恰好为小时级风功说明书CN104201700A2/13页7率，将其作为式1、2中的进行输入，对秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的范围进行实时预报；0014步骤二根据电厂的实际情况，建立用于调频分析的含风电区域电网模型，基于调频分析模型，给出表征系统一、二次调频能力的表达式0015建立用于调频分析的含风电的区域电网模型，如图2所示；其中区域A中含有风电，区域B中只包含。
18、火电机组；0016每个区域中分别含有一次调频通道以及二次调频通道，系统的输出为当前各区域的频率偏差FS，各区域的频率偏差FS作为反馈信号通过一、二次调频通道实现对各自区域频率的一、二次调节；图中，I为第I台机组的发电份额系数，I为第I台火电机组的调差系数，RI为参加二次调频机组的功率分配系数，BA、BB为各区域的频率偏差系数，KA、KB分别为各区域二次调频积分器增益；GIS为第I台发电机组的传递函数，具体表达式如下00170018其中，表示液压伺服电机的动态特性，TSS是液压伺服电机时间常数，取TSS02S；表示汽轮机的容积动态特性，T0S是高压缸的容积时间常数；TA表示等效转子时间常数，本系。
19、统中除风机外均为同步发电机，将所有同步发电机等效为一台同步发电机，再用功率份额系数乘以各自的转子时间常数，即可求出等效转子时间常数；A、B分别表示区域A和区域B的等效摩擦系数，与TA的求取方法是一样的，也是根据功率份额系数来求取；负荷的波动、风功率的波动以及联络线功率的波动分别为NLS、WINDS以及PTIES；0019考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力，即仅在一次调频作用下，某段时间内秒级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为00200021选取图2所示模型假定区域A负荷无波动，断开其二次调频通道即只考虑一次调频作用，可以计算得出电网频率变化与秒级风功率波动的频域解析表达式为。
20、00220023其中，0024设输入为零均值信号XT，经其对应的输入输出传递函数HJ作用后，得到输出为YT，J为虚数，为角频率，则输出YT的方差为说明书CN104201700A3/13页800250026式中SYSX|HJ|2，SY表示输出的功率谱密度，SX表示输入的功率谱密度；0027考虑到所涉及的变量为偏差量，均值为0，将式5代入式6中可得由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差00280029其中，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；0030由PSD时频转换计算机算法可以得到，SI的功率谱密度在频域中的抽样可被近似为00310032其中，MFFT为快速傅里叶变换，N为采样长度，S为采样频。
21、率，E为均值函数；根据香浓采样定理，当采样频率高于信号频率一倍以上时，连续信号可以从采样样本中完全重建出来；因此，选择适当的采样频率，通过式8可得到风功率秒级波动的功率谱密度；将式8作为输出信号的功率谱密度带入式6得到秒级风功率波动的方差为00330034经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力的频域解析表达式为00350036其中，为秒级风功率波动的方差，为由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；0037考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力，即仅在二次调频作用下，某段时间内分钟级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为0038。
22、0039采用上述推导方法，同样可以得到分钟级风功率波动的方差以及由分钟级风说明书CN104201700A4/13页9功率波动造成的系统频率波动的方差经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力的频域解析表达式为00400041其中，为分钟级风功率波动的方差，为系统频率波动的方差，SW2为分钟级风功率波动的功率谱密度；0042步骤三基于调频能力表达式，定量分析计算系统在不同条件下的一、二次调频能力。0043计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法的步骤三中的建立用于调频分析的含风电的区域电网模型是运用MATLAB/SIMULINK软件实现的。0044计及风电不确定性波动的区。
23、域电网火电调频机组配置方法的步骤三基于调频能力表达式定量分析计算系统在不同条件下的一、二次调频能力的实现过程为0045步骤1保持火电一次调频机组比例不变，计算系统在不同调差系数下的一次调频能力；保持各机组调差系数不变，计算系统在不同火电一次调频机组比例的一次调频能力；根据计算结果，绘制以火电一次调频机组比例为横坐标，调差系数为纵坐标的表格，从表格中的数据统计出不同比例的火电一次调频机组以及不同调差系数对一次调频能力的影响规律；0046步骤2保持火电二次调频机组比例不变，计算系统在不同积分器增益下的二次调频能力；保持各机组积分器增益不变，计算系统在不同火电二次调频机组比例的二次调频能力；根据计算。
24、结果，绘制以火电二次调频机组比例为横坐标，积分器增益为纵坐标的表格，从表格中的数据统计出不同比例的火电二次调频机组以及不同积分器增益对二次调频能力的影响规律；0047步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法。0048计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法的步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法的实现过程为0049步骤311若A区域各机组调差系数IA保持不变，DPFRA值为K1，K1为一个常数；当一次调频机组比例由P增加至2P时，D。
25、PFRA值增大至2K1；即若某一时刻风功率输出秒级波动量由P增加至K1P，K1为一个常数，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增至K1P；0050步骤312若A区域积分器增益KA不变，DSFRA值为K2，K2为假设的一个常数；当二次调频机组比例由P增加至2P时，DSFRA值增大至2K2；即若某一时刻风功率输出分钟级波动量由P增加至K2P，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增至K2P。说明书CN104201700A5/13页100051计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法的步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制。
26、由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法的实现过程为0052步骤321若A区域中参与一次调频的机组比例保持不变，调节各机组的不等率IA，DPFRA值与IA间具有如下近似关系，即00530054即若某一时刻风功率输出秒级波动量由P增加至K1P，K1为假设的一个常数，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将IA减小至K1IA；0055步骤322若A区域积分器增益KA不变，DSFRA值为K2，K2为假设的一个常数；当二次调频机组比例由P增加至2P时，DSFRA值增大至2K2；即若某一时刻风功率输出分钟级波动量由P增加至K2P，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机。
27、组比例由P增至K2P。0056按本发明进行火电调频机组配置可以减小风功率波动造成的系统频率波动，维持系统频率稳定。在系统原有的火电调频机组配置情况下，在某些时间点超过系统对频率01HZ的要求；当采用本发明提供的火电调频机组配置方法，系统频率波动减小，标准差由000042885减小到000021798。附图说明0057图1计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法流程示意图；0058图2用于调频分析的含风电区域电网模型；0059图3采用配置方法前系统频率；0060图4采用配置方法后系统频率；0061图5风电场输出功率、波动分量时间序列；0062图6MALLAT8层小波分解和重构算法的示意。
28、图；0063图7分钟级风电厂功率不确定性波动的瞬时拟合模型；0064图8秒级风电厂功率不确定性波动的瞬时拟合模型。具体实施方式0065具体实施方式一结合图1和图2说明本实施方式，计及风电不确定性波动的区域电网火电调频机组配置方法的过程为0066步骤一以MALLAT小波分解和重构算法为工具，并选择DB10作为小波基，进行风功率时间序列的分解和重构首先，对采样间隔为NS的实测风功率数据进行小波分解，具体分解层数M由采样间隔决定，应保证分解的最后一层周期N2M恰好为15MIN或者N2M大于15MIN并且最接近15MIN，若N2M与15MIN的差在3MIN内，则将第M层作为小时级别的小时平均风功率，若。
29、N2M与15MIN的差大于3MIN，则将第M层与第M1层进行重构，得到周期为小时级别的小时平均风功率；将后面的周期为秒级以及分钟级的分解层分别进行重构，得到原始风功率序列去掉小时平均风功率后的秒级、分钟级功率波动残差；0067基于小波多尺度的分析方法，建立秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的瞬时说明书CN104201700A106/13页11模型，给出时域瞬时表达式；00681分级风功率波动同风电场小时级平均功率的瞬时关系表达式00690070式中，M为风电场输出功率分钟级波动的标准差，为风电场小时级平均功率，A、B、C为拟合系数，可通过最小二乘法拟合确定；00712秒级风功率波动同风电场小时。
30、级平均功率的瞬时关系表达式00720073式中，S为风电场输出功率秒级波动的标准差；0074式1、2建立了秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的标准差同风电场小时级平均功率间的实时对应关系；时间分辨率为15分钟的风功率预测值恰好为小时级风功率，将其作为式1、2中的进行输入，对秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的范围进行实时预报；0075步骤二根据电厂的实际情况，建立用于调频分析的含风电区域电网模型，基于调频分析模型，给出表征系统一、二次调频能力的表达式0076建立用于调频分析的含风电的区域电网模型，如图2所示；其中区域A中含有风电，区域B中只包含火电机组；0077每个区域中分别含有一次调频通道以。
31、及二次调频通道，系统的输出为当前各区域的频率偏差FS，各区域的频率偏差FS作为反馈信号通过一、二次调频通道实现对各自区域频率的一、二次调节；图中，I为第I台机组的发电份额系数，I为第I台火电机组的调差系数，RI为参加二次调频机组的功率分配系数，BA、BB为各区域的频率偏差系数，KA、KB分别为各区域二次调频积分器增益；GIS为第I台发电机组的传递函数，具体表达式如下00780079其中，表示液压伺服电机的动态特性，TSS是液压伺服电机时间常数，取TSS02S；表示汽轮机的容积动态特性，T0S是高压缸的容积时间常数；TA表示等效转子时间常数，本系统中除风机外均为同步发电机，将所有同步发电机等效为。
32、一台同步发电机，再用功率份额系数乘以各自的转子时间常数，即可求出等效转子时间常数；A、B分别表示区域A和区域B的等效摩擦系数，与TA的求取方法是一样的，也是根据功率份额系数来求取；负荷的波动、风功率的波动以及联络线功率的波动分别为NLS、WINDS以及PTIES；0080考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力，即仅在一次调频作用下，某段时间内秒级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为00810082选取图2所示模型假定区域A负荷无波动，断开其二次调频通道即只考虑一次调说明书CN104201700A117/13页12频作用，可以计算得出电网频率变化与秒级风功率波动的频域解析表达式为0。
33、0830084其中，0085设输入为零均值信号XT，经其对应的输入输出传递函数HJ作用后，得到输出为YT，J为虚数，为角频率，则输出YT的方差为00860087式中SYSX|HJ|2，SY表示输出的功率谱密度，SX表示输入的功率谱密度；0088考虑到所涉及的变量为偏差量，均值为0，将式5代入式6中可得由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差00890090其中，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；0091由PSD时频转换计算机算法可以得到，SI的功率谱密度在频域中的抽样可被近似为00920093其中，MFFT为快速傅里叶变换，N为采样长度，S为采样频率，E为均值函数；根据香浓采样定理，当采样频。
34、率高于信号频率一倍以上时，连续信号可以从采样样本中完全重建出来；因此，选择适当的采样频率，通过式8可得到风功率秒级波动的功率谱密度；将式8作为输出信号的功率谱密度带入式6得到秒级风功率波动的方差为00940095经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力的频域解析表达式为00960097其中，为秒级风功率波动的方差，为由秒级风功率波动造成的系统频率波说明书CN104201700A128/13页13动的方差，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；0098考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力，即仅在二次调频作用下，某段时间内分钟级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为00。
35、990100采用上述推导方法，同样可以得到分钟级风功率波动的方差以及由分钟级风功率波动造成的系统频率波动的方差经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力的频域解析表达式为01010102其中，为分钟级风功率波动的方差，为系统频率波动的方差，SW2为分钟级风功率波动的功率谱密度；0103步骤三基于调频能力表达式，定量分析计算系统在不同条件下的一、二次调频能力。0104具体实施方式二本实施方式所述的步骤三中的建立用于调频分析的含风电的区域电网模型是运用MATLAB/SIMULINK软件实现的。0105其它步骤与具体实施方式一相同。0106具体实施方式三本实施方式所述的步骤三基于调频能。
36、力表达式定量分析计算系统在不同条件下的一、二次调频能力的实现过程为0107步骤1保持火电一次调频机组比例不变，计算系统在不同调差系数下的一次调频能力；保持各机组调差系数不变，计算系统在不同火电一次调频机组比例的一次调频能力；根据计算结果，绘制以火电一次调频机组比例为横坐标，调差系数为纵坐标的表格，从表格中的数据统计出不同比例的火电一次调频机组以及不同调差系数对一次调频能力的影响规律；0108步骤2保持火电二次调频机组比例不变，计算系统在不同积分器增益下的二次调频能力；保持各机组积分器增益不变，计算系统在不同火电二次调频机组比例的二次调频能力；根据计算结果，绘制以火电二次调频机组比例为横坐标，积。
37、分器增益为纵坐标的表格，从表格中的数据统计出不同比例的火电二次调频机组以及不同积分器增益对二次调频能力的影响规律；0109步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法。0110其它步骤与具体实施方式一相同。说明书CN104201700A139/13页140111具体实施方式四本实施方式所述步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法的实现过程为0112步骤311若A区域各机组调差系数IA保持不变，DPFRA值为K1，K1为一个常数；当一次调频机组比例由。
38、P增加至2P时，DPFRA值增大至2K1；即若某一时刻风功率输出秒级波动量由P增加至K1P，K1为一个常数，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增至K1P；0113步骤312若A区域积分器增益KA不变，DSFRA值为K2，K2为假设的一个常数；当二次调频机组比例由P增加至2P时，DSFRA值增大至2K2；即若某一时刻风功率输出分钟级波动量由P增加至K2P，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增至K2P。0114其它步骤与具体实施方式三相同。0115具体实施方式五本实施方式所述步骤3依据步骤1和步骤2的定量分析结果，提供能够有效抑制由风电场功率。
39、不确定性波动引起的系统频率波动的火电机组配置方法的实现过程为0116步骤321若A区域中参与一次调频的机组比例保持不变，调节各机组的不等率IA，DPFRA值与IA间具有如下近似关系，即01170118即若某一时刻风功率输出秒级波动量由P增加至K1P，K1为假设的一个常数，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将IA减小至K1IA；0119步骤322若A区域积分器增益KA不变，DSFRA值为K2，K2为假设的一个常数；当二次调频机组比例由P增加至2P时，DSFRA值增大至2K2；即若某一时刻风功率输出分钟级波动量由P增加至K2P，维持频率稳定在风功率波动未增加时的水平，将一次调频机组比例由P增。
40、至K2P。0120其它步骤与具体实施方式三相同。0121具体实施例0122以某电网实际一天的运行数据进行仿真。0123步骤一以MALLAT小波分解和重构算法为工具，并选择DB10作为小波基，进行风功率时间序列的分解和重构。首先，对实测风功率数据本专利示例数据的采样间隔为5S，时间长度为一个月的数据进行8层分解；将前8层和第7层进行重构，得到周期为小时级别的小时平均风功率；将后面的13层、46分别进行重构，得到原始风功率序列去掉小时平均风功率后的秒级、分钟级功率波动残差如图5所示。如果，风速数据采样间隔为1S，则需进行10层分解后在进行重构，才能得到为小时级周期的平均风功率以及相应的波动残差。0。
41、124MALLAT小波分解和重构算法的示意图如图5所示。0125对秒级、分钟级风功率波动量时间序列取绝对值处理并按大小进行排序，并同风电场小时级平均功率时间序列建立起一一对应的点列关系。根据最小二乘拟合原理，利用3原理剔除野点，对点列对进行统计建模。用最小二乘拟合法对数据进行拟合，拟合结果说明书CN104201700A1410/13页15如图7、8所示。0126基于上述统计建模方法，可以基于不同风电场的历史数据得到式1、2的秒级、分钟级风电厂功率不确定性波动的瞬时表达式。0127步骤二调频模型的建立如图2所示，下面具体分析本发明给出的表征系统一、二次调频能力的表达式的推导过程。0128选取图2。
42、所示模型假定区域A负荷无波动，断开其二次调频通道即只考虑一次调频作用，可以计算得出电网频率变化与秒级风功率波动的频域解析表达式为01290130其中，0131设输入为零均值信号XT，经其对应的输入输出传递函数HJ作用后，得到输出为YT，J为虚数，为角频率，则输出YT的方差为01320133式中SYSX|HJ|2，SY表示输出的功率谱密度，SX表示输入的功率谱密度；0134考虑到所涉及的变量为偏差量，均值为0，将式3代入式4中可得由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差01350136其中，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；0137由风电场功率波动PSD时频转换计算机算法可以得到，SI的功率谱。
43、密度在频域中的抽样可被近似为01380139其中，MFFT为快速傅里叶变换，N为采样长度，S为采样频率，E为均值函数；根据香浓采样定理，当采样频率高于信号频率一倍以上时，连续信号可以从采样样本中完全重建出来；因此，选择适当的采样频率，通过式6可得到风功率秒级波动的功率谱密度；将式6作为输出信号的功率谱密度带入式4得到秒级风功率波动的方差为01400141考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力，即仅在一次调频作用下，某段时间内秒级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为说明书CN104201700A1511/13页1601420143考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力，即仅在二次。
44、调频作用下，某段时间内分钟级风功率波动方差与电网频率波动方差的比值，表达式为01440145将表征电网频率方差的公式5，及表征秒级风功率波动方差的公式7代入一次调频能力的动态表达式8即可得到考虑风功率不确定性波动的电网一次调频能力的频域解析表达式为01460147其中，为秒级风功率波动的方差，为由秒级风功率波动造成的系统频率波动的方差，SW1为秒级风功率波动的功率谱密度；0148采用上述推导方法，同样可以得到分钟级风功率波动的方差以及由分钟级风功率波动造成的系统频率波动的方差经过推导可以得到考虑风功率不确定性波动的电网二次调频能力的频域解析表达式为01490150其中，为分钟级风功率波动的方差。
45、，为系统频率波动的方差，SW2为分钟级风功率波动的功率谱密度；0151步骤三基于调频能力表达式定量分析系统含有不同比例的火电调频机组时的一、二次调频能力；为调度部门配置火电调频机组提供参考方法，实现对风电场功率不确定性波动引起的系统频率波动的有效控制。0152根据式5与式7，定量分析系统中含有不同比例火电调频机组时系统的一、二次调频能力，结果应如表1、2所示针对于不同的系统，计算结果可能有所不同。0153表1不同参数下的系统一次调频能力DPFCA0154说明书CN104201700A1612/13页170155其中，A为一次调频机组百分比，B为区域A的一次调频能力DPFRA，C为A区域各机组的。
46、不等率。0156表2不同参数下的系统二次调频能力DSFRA015701580159其中，A为区域A中二次调频机组百分比，B为区域A的二次调频能力DSFRA，C为区域A的积分器增益KA的取值。0160DPFCA与DSFRA的计算可以表征系统当前对于风电功率波动的频率调节能力，DPFCA与DSFRA值增大一倍，表明系统对于风电功率波动的频率调节能力也增强一倍。针对于特定的系统，按上述方法计算系统调频能力，结合当前系统风电的接入情况，可以给出具体火电调说明书CN104201700A1713/13页18频机组配置方法。0161在系统原有的火电调频机组配置情况下，系统频率波动如图3所示,在某些时间点超过系统对频率01HZ的要求。当采用本发明提供的火电调频机组配置方法，系统频率波动如图4所示。系统频率波动减小，标准差由000042885减小到000021798。0162仿真分析结果表明，按本发明进行火电调频机组配置可以进一步减小风功率波动造成的系统频率波动，维持系统频率稳定。说明书CN104201700A181/4页19图1图2说明书附图CN104201700A192/4页20图3图4图5说明书附图CN104201700A203/4页21图6图7说明书附图CN104201700A214/4页22图8说明书附图CN104201700A22。