文章解读与仿真程序复现思路——电力自动化设备EI\CSCD\北大核心《考虑燃料电池和电解槽虚拟惯量支撑的电力系统优化调度方法》

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这份文件是一篇关于电力系统优化调度的研究论文，主要内容包括：

1. 研究背景：随着新能源大规模并网，电力系统的惯量水平和频率调节能力受到削弱，导致频率安全问题突出。因此，需要挖掘和利用各类调频资源，并将频率安全约束纳入调度计划中。

2. 研究目的：提出一种考虑氢能系统（质子交换膜燃料电池和电解槽）虚拟惯量支撑的电力系统优化调度方法，以提高系统频率稳定水平。

3. 研究方法：

   • 构建基于虚拟同步机技术的燃料电池和电解槽虚拟惯量响应模型。
   • 提出考虑多工况运行模式的燃料电池和电解槽虚拟惯量评估模型。
   • 构建计及氢能系统虚拟惯量和频率支撑的电力系统频率安全约束模型。
   • 提出考虑频率安全约束的日前优化调度模型及求解方法。

4. 研究成果：

   • 能够有效量化燃料电池和电解槽的虚拟惯量水平，充分发挥其惯量及频率支撑作用。
   • 通过改进的IEEE 118节点标准测试系统进行仿真分析，结果表明所提方法能显著降低频率变化率和最大频率偏差。

5. 关键词：虚拟惯量、电解槽、燃料电池、频率安全、电力系统、优化调度。

6. 论文结构：包括引言、燃料电池和电解槽的虚拟惯量评估模型、考虑氢能虚拟惯量和频率支撑的电力系统频率安全约束、考虑氢能系统惯量与频率支撑的电力系统优化调度方法、算例分析和结论等部分。

7. 结论：

   • 提出的调度方法能够在考虑系统频率安全约束的情况下，有效提高电力系统的频率稳定性，降低运行成本和排放成本，同时兼顾了技术性、经济性和清洁性。

这篇论文对于理解和改进电力系统在面对高比例新能源并网时的调度策略，尤其是在提高频率稳定性和利用氢能技术方面具有重要意义。

为了复现论文中提到的考虑燃料电池和电解槽虚拟惯量支撑的电力系统优化调度方法的仿真算例，我们需要遵循以下步骤，并使用相应的程序语言（如Python）来实现：

仿真复现思路：

1. 模型建立：

   • 构建燃料电池和电解槽的虚拟惯量响应模型。
   • 建立考虑多工况运行模式的燃料电池和电解槽虚拟惯量评估模型。
   • 构建电力系统频率安全约束模型，包括最大RoCoF和最大频率偏差约束。

2. 算法实现：

   • 实现日前优化调度模型，考虑频率安全约束。
   • 设计算法求解混合整数非线性规划问题，可能包括线性化方法和大M法。

3. 仿真环境搭建：

   • 创建改进的IEEE 118节点测试系统的仿真环境。
   • 设置新能源发电、负荷需求、燃料电池和电解槽的参数。

4. 求解与分析：

   • 使用优化算法（如线性规划、混合整数线性规划等）求解优化调度模型。
   • 分析不同调度策略下的系统频率稳定性、运行成本和新能源消纳率。

5. 结果验证：

   • 验证所提方法在降低电网峰谷差、运行成本和排放成本方面的有效性。
   • 比较所提方法与其他方法（如不考虑虚拟惯量支撑的调度策略）的性能差异。

程序语言表示（Python示例）：

import numpy as np
import pandas as pd
from scipy.optimize import linprog# 定义电力系统参数和模型
def define_power_system_parameters():# 定义火电机组、燃料电池、电解槽、负荷等参数pass# 构建虚拟惯量响应模型
def build_virtual_inertia_model(system_parameters):# 构建燃料电池和电解槽的虚拟惯量响应模型pass# 构建频率安全约束模型
def build_frequency_security_model(system_parameters):# 构建电力系统频率安全约束模型pass# 实现日前优化调度模型
def implement_day-ahead_dispatch_model(system_parameters, security_model):# 实现考虑频率安全约束的日前优化调度模型pass# 主程序
def main():# 定义电力系统参数system_parameters = define_power_system_parameters()# 构建虚拟惯量响应模型virtual_inertia_model = build_virtual_inertia_model(system_parameters)# 构建频率安全约束模型security_model = build_frequency_security_model(system_parameters)# 实现日前优化调度模型dispatch_results = implement_day-ahead_dispatch_model(system_parameters, security_model)# 分析和验证结果analyze_results(dispatch_results)if __name__ == "__main__":main()

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