适应新型调频资源的柔性调频服务及其调度方法研究

With the increasing kinds of the frequency regulation resources are becoming available for the power systems, it is a challenge for the power system to adapt to and utilize the diverse frequency regulation resources (e.g. energy storage, smart buildings, renewable energy, electric vehicles, etc.). This proposal proposes a new kind of ancillary service - "Soft Frequency Regulation Service". Instead of requiring the resources to strictly follow the frequency regulation signals, the proposed service allows the resources to roughly follow the frequency regulation signals within the pre-agreed operational zones, and can flexible change their operations on their own. This proposal includes three parts. ①Analyze the characteristics of the new kinds of the frequency regulation resources. Then clarify the basic connotation of Soft Frequency Regulation Service and build up the Soft Frequency Regulation Services for primary and secondary frequency control. ②Establish the standardized conversion model with various factors to manage the frequency regulation resources in substantial differences. Then build an optimization model to schedule the frequency regulation resources based on the standardized conversion model. ③Establish the uncertainty model of the frequency regulation resources to manage the uncertainty of the frequency regulation resources. Then build an optimization model to schedule the frequency regulation resources based on the uncertainty model, and study the solving algorithm. Several detailed problems, such as the optimization problem with the run-with-interval operation mode, will be studied at the same time. The results of this project are supposed to provide basic methods for the design of the frequency regulation market and the application of the optimized dispatch in China.

随着电网中可用调频资源越来越多样化，电力系统正面临着如何适应和利用各种新型调频资源（例如储能、建筑楼宇、可再生能源、电动汽车等）的挑战。本申请拟通过设计一种新的调频服务方式——“柔性调频服务”来应对此挑战。与传统调频服务不同，柔性调频服务不再要求调频资源严格、刚性地执行调频指令，而是允许调频资源在预先设定的范围内进行灵活调整。具体研究内容包含三个方面：①分析典型新型调频资源的调频特性，探讨柔性调频服务的基本内涵并建立其在一次、二次调频上的具体应用框架；②研究一种新型调频资源基准化折算关系模型，帮助电力系统度量柔性调频服务中各种调频资源的差异性，进而建立基于基准化折算关系的调频资源优化调度模型；③针对柔性调频服务过程中存在的不确定性问题，建立相应的不确定性模型和优化调度模型，并针对间隔式运行优化等具体问题研究其求解算法。本申请的研究成果可望为我国调频辅助服务市场设计和调度优化应用提供参考。

本项目针对新型调频资源参与电力系统调频后的电力系统调频服务调度与控制问题，研究了针对差异性调频资源的基准化折算关系模型、基于基准化折算关系的调度与资源配置优化问题、以及计及差异性调频特性的频率控制方法。.（1）针对如何在调频市场中衡量不同调频资源在调频性能方面的差异，提出了调频资源基准化折算关系模型，包括基于仿真模拟的基准化折算方法和基于曲线效果的基准化折算方法，能够在事前和事后计算调频资源之间的折算系数。该模型能够度量在达到等效或近似等效的调频效果时，单位容量的新型调频资源可以折算为多少容量的调频基准单元。.（2）在基准化折算关系的基础上，提出了基于基准化折算关系的多维度梯级化优化调度方法。其中，多维度梯级化调频约束包括响应延迟时间、响应容量、持续响应时间、持续恢复时间和爬坡速度这五个维度，按照25%、50%、75%、100%四个梯级化要求，建立了多维度梯级化优化调度方法。该方法能够充分发挥每个资源的优势，在电力系统中实现全面且更好的性能表现。.（3）在基准化折算关系的基础上，提出了考虑调频资源差异特性的调频资源优化配置方法，研究了调频市场中预先以切块或者限制比例的方式对调频需求进行分配的问题。能够实现在保证差异性调频资源长期收益公平的情况下，鼓励新型调频资源参与调频市场服务。.（4）针对差异性调频资源之间可能存在复杂的、较强的相互耦合关系，提出了基于数据驱动的调频资源可用性预测方法，该方法采用ResNet-LSTM网络和注意力机制的多任务学习模型，用于预测多类型调频资源之间的空间耦合关系和时间耦合关系。.（5）针对多类型调频资源的间歇特性、超离散特性、回调特性和互补特性，研究了差异化资源不同特性的建模方法，提出了计及差异化资源调节特性的频率控制策略。