CN104333046B - 一种风电自动发电控制方法及系统 - Google Patents

一种风电自动发电控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风电自动发电控制方法及系统，其方法包括步骤1：从火电AGC读取相关参数；步骤2：判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，执行步骤3；否则，执行步骤4；步骤3：获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节的功率变化，做反方向功率变化的调节，确定本次调节方向，执行步骤5；步骤4：获取当前A2值，计算得到调节量；步骤5：判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，执行步骤6；否则，执行步骤7；步骤6：计算得到降功率调节量并进行调节，结束；步骤7：计算得到升功率调节量并进行调节，结束。本发明提高了控制的性能和精度。

Description

一种风电自动发电控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种风电自动发电控制方法及系统，属于风电技术领域。
背景技术
随着风电装机容量和风电发电量日益增加，风电的不确定性和随机性给电网的稳定运行带来了前所未有的挑战。目前火电机组的自动调节能力已经不能完全平抑风电出力的大幅、剧烈波动，加之现有的风电功率控制方法效率低、速度慢、调节滞后，导致ACE调节困难、越限严重，同时也限制了风资源的充分利用，造成了风资源不必要的浪费，而且在事故情况下缺乏快速响应能力，存在严重的安全隐患。所以有必要设计和开发电网紧急情况下风电辅助火电机组参与ACE调节的控制方法，以保证电网运行安全、提高风电接纳能力，同时满足三公调度原则。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种提高风电接纳能力，提高了控制的性能和精度的基于风火协调的风电自动发电控制方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种风电自动发电控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：从火电AGC系统读取相关参数，并设定相关限定值；
步骤2：判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，执行步骤3；否则，执行步骤4；
步骤3：获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节量的调节方向，做反方向功率变化的调节，确定本次总调节量，执行步骤5；
步骤4：获取当前区域控制偏差10分钟内的平均值A2的值，根据当前A2值确定本次调节方向并计算调节量，根据计算得到的本次总调节量，执行步骤5；
步骤5：根据总调节量判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，执行步骤6；否则，执行步骤7；
步骤6：本次调节方向为降功率调节，按照风电场的下旋备比例分配总调节量，得到本次降功率调节量，按此降功率调节量进行调节，结束；
步骤7：本次调节方向为升功率调节，按照风电场的上旋备比例分配总调节量，得到本次升功率调节量，按此升功率调节量进行调节，结束。
本发明的有益效果是：本发明在ACE超限时，该控制方法能够充分发挥风电调节性能的优势，快速消除ACE偏差；存在弃风时，该控制方法能及时、完全开放风电出力，提高风电接纳能力；该控制方法能够实现风电和火电的AGC优化控制，风电场功率分配考虑了风电场上旋备和下旋备，提高了控制的性能和精度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤1中读取的参数包括区域控制偏差ACE、区域控制偏差10分钟内的平均值A2、区域调节需求ARR和火电下旋备Ptd；设定的限定值包括火电最低旋备门限值Ptv、ACE设定触发上限、ACE设定触发下限、A2允许正偏差值、A2允许负偏差值、最大允许调节步长和下调允许最大百分比等。进一步，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1：获取前一次调节量LARR；
步骤3.2：判断前一次调节方向是否是降功率调节，如果是，本次调节方向为升功率调节，执行步骤3.3；否则，本次调节方向为降功率调节，执行步骤3.5；
步骤3.3：判断ACE值是否小于等于当前设定触发上限或火电下旋备不足即Ptd≤Ptv，如果是，不进行本次调节，结束；否则，执行步骤3.4；
步骤3.4：进行升功率调节，若|LARR|>|Ptd-Ptv|则本次总调节量NARR＝-(Ptd-Ptv),否则本次总调节量NARR＝-LARR，执行步骤5；
步骤3.5：判断ACE值是否大于等于当前设定触发下限或者火电下旋备充足即Ptd>Ptv，如果是，本次不进行调节，结束；否则，执行下一步；
步骤3.6：进行本次调节，本次总调节量NARR＝-LARR，执行步骤5。
进一步，所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4.1：判断是否已进行过调节，如果是，本次不进行调节，结束；否则，执行步骤4.2；
步骤4.2：获取当前A2值，判断A2值是否大于A2允许正偏差值或A2值小于A2允许负偏差值，如果是，执行步骤4.3；否则，本次不进行调节，结束；
步骤4.3：当A2值是否大于A2允许正偏差值，本次调节方向为降功率调节，如果火电下旋备充足即Ptd>Ptv，则设置本次总调节量NARR＝ARR，否则本次不调节；当A2值小于A2设定负偏差，本次调节方向为升功率调节,若ARR大于风电装机容量乘以向下调节允许最大百分比，本次调节量NARR＝风电装机容量乘以向下调节允许最大百分比，否则本次总调节量NARR＝ARR，结束。
进一步，所述步骤4.3中当本次调节量NARR大于最大允许调节步长，则NARR等于最大允许调节步长。
进一步，所述步骤5中总调节量为正，则本次调节为升功率调节；所述总调节量为负，则本次调节为降功率调节。
进一步，所述步骤7中升功率调节量的调节依据以下公式进行：
NARR i = P r u , i P r u N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Pru,i为第i个风电场的上旋备；Pru为风电整体上旋备，即所有风电场上旋备之和。
进一步，所述步骤6中降功率调节量的调节依据以下公式进行：
NARR i = P r d , i P r d N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Prd,i为第i个风电场的下旋备，即风电场的当前实际出力；Prd为风电整体下旋备，即所有风电场的下旋备之和。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种风电自动发电控制系统，包括读取模块、判断模块、反方向调节模块、调节量计算模块、升降判断模块、降功率模块和升功率模块；
所述读取模块用于从火电AGC系统读取相关参数，并设定相关限定值；
所述判断模块用于判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，触发反方向调节模块；否则，触发调节量计算模块；
所述反方向调节模块用于获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节量的调节方向，做反方向功率变化的调节，确定本次总调节量，触发升降判断模块；
所述调节量计算模块获取当前区域控制偏差10分钟内的平均值A2的值，根据当前A2值确定本次调节方向并计算调节量，根据计算得到的本次总调节量，触发升降判断模块；
所述升降判断模块用于根据总调节量判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，触发降功率模块；否则，触发升功率模块；
所述降功率模块用于在本次调节方向为降功率调节时，按照风电场的下旋备比例分配总调节量，得到本次降功率调节量，按此降功率调节量进行调节；
所述升功率模块用于在本次调节方向为升功率调节时，按照风电场的上旋备比例分配总调节量，得到本次升功率调节量，按此升功率调节量进行调节。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述读取模块中读取的参数包括区域控制偏差ACE、区域控制偏差10分钟内的平均值A2、区域调节需求ARR和火电下旋备Ptd；设定的限定值包括火电最低旋备门限值Ptv、ACE设定触发上限、ACE设定触发下限、A2允许正偏差值、A2允许负偏差值、最大允许调节步长和下调允许最大百分比等。
进一步，所述升功率模块中按照风电场上旋备的比例进行升功率调节量分配，依据以下公式进行：
NARR i = P r u , i P r u N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Pru,i为第i个风电场的上旋备；Pru为风电整体上旋备，即所有风电场上旋备之和。
进一步，所述降功率模块中按照风电场下旋备的比例进行降功率调节量分配，依据以下公式进行：
NARR i = P r d , i P r d N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Prd,i为第i个风电场的下旋备，即风电场的当前实际出力；Prd为风电整体下旋备，即所有风电场的下旋备之和。
附图说明
图1为本发明具体实施例所述一种风电自动发电控制方法流程图；
图2为为本发明具体实施例所述的一种风电自动发电控制系统结构框图；
图3为本发明另一具体实施例所述一种风电自动发电控制方法流程图；
图4为本发明另一具体实施例所述一种风电自动发电控制方法中步骤3的具体流程图；
图5为本发明另一具体实施例所述一种风电自动发电控制方法中步骤4的具体流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、读取模块，2、判断模块，3、反方向调节模块，4、调节量计算模块，5、升降判断模块，6、降功率模块，7、升功率模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明具体实施例所述的一种风电自动发电控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：从火电AGC系统读取相关参数，并设定相关限定值；
步骤2：判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，执行步骤3；否则，执行步骤4；
步骤3：获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节的功率变化，做反方向功率变化的调节，确定本次总调节量，执行步骤5；
步骤4：获取当前A2值，根据当前A2值确定本次调节方向并计算调节量，根据计算得到的本次总调节量，执行步骤5；
步骤5：根据总调节量判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，执行步骤6；否则，执行步骤7；
步骤6：本次调节方向为降功率调节，按照风电场的下旋备比例分配总调节量，得到本次降功率调节量，按此降功率调节量进行调节，结束；
步骤7：本次调节方向为升功率调节，按照风电场的上旋备比例分配总调节量，得到本次升功率调节量，按此升功率调节量进行调节，结束。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种风电自动发电控制系统，包括读取模块1、判断模块2、反方向调节模块3、调节量计算模块4、升降判断模块5、降功率模块6和升功率模块7；
所述读取模块1用于从火电AGC系统读取相关参数，并设定相关限定值；
所述判断模块2用于判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，触发反方向调节模块3；否则，触发调节量计算模块4；
所述反方向调节模块3用于获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节的功率变化，做反方向功率变化的调节，确定本次总调节量，触发升降判断模块5；
所述调节量计算模块4获取当前A2值，根据当前A2值确定本次调节方向并计算调节量，根据计算得到的本次总调节量；
所述升降判断模块5用于根据总调节量判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，触发降功率模块6；否则，触发升功率模块7；
所述降功率模块6用于在本次调节方向为降功率调节时，按照风电场的下旋备比例分配总调节量，得到本次降功率调节量，按此降功率调节量进行调节；
所述升功率模块7用于在本次调节方向为升功率调节时，按照风电场的上旋备比例分配总调节量，得到本次升功率调节量，按此升功率调节量进行调节。
如图3所示，本发明另一具体实施例所述一种风电自动发电控制方法，包括以下步骤：
步骤1，从火电AGC读取ACE、A2、ARR、火电下旋备Ptd，获取火电最低旋备门限值Ptv、ACE设定触发上限、ACE设定触发下限、A2允许正偏差、A2允许负偏差、最大允许调节步长、下调允许最大百分比等参数；其中ACE为区域控制偏差，A2为控制区域的ACE10分钟内的平均值，ARR为预调节需求；
步骤2，以15分钟为一个调节区间，划分为持续时间内和持续时间外两个时间段，持续时间内执行步骤3，持续时间外执行步骤4；其中调节区间与持续时间的定义为：以15分钟为单位划分调节区间，并在区间内设置持续时间Tc
0＜Tc＜15
持续时间内为0分钟与Tc之间的时间段，持续时间外为Tc与15分钟之间的时间段；
步骤3，在持续时间内，获取前一次调节量，做反向调节,以前一次调节量的取反值为基础确定本次调节方向并计算调节量，如图4所示，步骤3具体步骤为：
步骤3.1，在持续时间内，获取前一次调节量LARR；
步骤3.2，若前一次调节为降功率调节，则本次调节方向为升功率调节。若ACE值小于等于当前设定触发上限或者火电下旋备不足即Ptd≤Ptv则不进行本次调节，否则进行本次调节，若|LARR|>|Ptd-Ptv|则本次调节量NARR＝-(Ptd-Ptv),否则本次调节量NARR＝-LARR；
步骤3.3，若前一次调节为升功率调节，则本次调节方向为降功率调节。若ACE值大于等于当前设定触发下限或者火电下旋备充足即Ptd>Ptv,则不进行调节，否则进行本次调节，本次调节量NARR＝-LARR；
步骤3.4，若本次调节量NARR大于最大允许调节步长，则NARR＝最大允许调节步长；
步骤4，在持续时间外，获取当前A2值，若A2值大于A2允许正偏差或小于设定A2负偏差，做ACE偏差调节，以ARR值为基础确定本次调节方向并计算调节量，如图5所示，步骤4具体包括以下步骤：
步骤4.1，如果当前调节区间持续时间外已进行过调节，则本次不进行调节；
步骤4.2，如果A2值小于等于A2设定正偏差或者A2值大于等于A2设定负偏差，则本次不进行调节；
步骤4.3，如果当前ARR为0或者A2和ARR的符号相同则本次不进行调节；
步骤4.4，如果A2值大于A2设定正偏差，本次调节方向为降功率调节，如果火电下旋备充足即Ptd>Ptv则设置本次调节量NARR＝ARR，否则本次不调节。如果A2值小于A2设定负偏差，则本次调节方向为升功率调节,若ARR大于风电装机容量乘以向下调节允许最大百分比，本次调节量NARR＝风电装机容量乘以向下调节允许最大百分比，否则本次调节量NARR＝ARR；
步骤4.5，若本次调节量NARR大于最大允许调节步长，则NARR＝最大允许调节步长；
步骤5，当调节方向为降功率时，按照风电场下旋备比例进行降功率调节量分配，具体方法为：
NARR i = P r d , i P r d N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Prd,i为第i个风电场的下旋备，即风电场的当前实际出力；Prd为风电整体下旋备，即所有风电场的下旋备之和。
步骤6，当调节方向为升功率时，按照风电场上旋备比例进行升功率调节量分配，具体方法为：
NARR i = P r u , i P r u N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Pru,i为第i个风电场的上旋备；Pru为风电整体上旋备，即所有风电场上旋备之和。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电自动发电控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：从火电AGC系统读取相关参数，并设定相关限定值；
步骤2：判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，执行步骤3；否则，执行步骤4；
步骤3：获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节量的调节方向，做反方向功率变化的调节，确定本次总调节量，执行步骤5；
步骤4：获取当前A2值，根据当前A2值确定本次调节方向并计算调节量，根据计算得到的本次总调节量，执行步骤5；所述A2值为区域控制偏差10分钟内的平均值；
步骤5：根据总调节量判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，执行步骤6；否则，执行步骤7；
步骤6：本次调节方向为降功率调节，按照风电场的下旋备比例分配总调节量，得到本次降功率调节量，按此降功率调节量进行调节，结束；
步骤7：本次调节方向为升功率调节，按照风电场的上旋备比例分配总调节量，得到本次升功率调节量，按此升功率调节量进行调节，结束。
2.根据权利要求1所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤1中读取的参数包括区域控制偏差ACE、区域控制偏差10分钟内的平均值A2、区域调节需求ARR和火电下旋备Ptd；设定的限定值包括火电最低旋备门限值Ptv、ACE设定触发上限、ACE设定触发下限、A2允许正偏差值、A2允许负偏差值、最大允许调节步长和下调允许最大百分比。
3.根据权利要求2所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1：获取前一次调节量LARR；
步骤3.2：判断前一次调节方向是否是降功率调节，如果是，本次调节方向为升功率调节，执行步骤3.3；否则，本次调节方向为降功率调节，执行步骤3.5；
步骤3.3：判断ACE值是否小于等于当前设定触发上限或火电下旋备不足即Ptd≤Ptv，如果是，不进行本次调节，结束；否则，执行步骤3.4；
步骤3.4：进行升功率调节，若|LARR|>|Ptd-Ptv|则本次总调节量NARR＝-(Ptd-Ptv),否则本次总调节量NARR＝-LARR，执行步骤5；
步骤3.5：判断ACE值是否大于等于当前设定触发下限或者火电下旋备充足即Ptd>Ptv，如果是，本次不进行调节，结束；否则，执行下一步；
步骤3.6：进行本次调节，本次总调节量NARR＝-LARR，执行步骤5。
4.根据权利要求3所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4.1：判断是否已进行过调节，如果是，本次不进行调节，结束；否则，执行步骤4.2；
步骤4.2：获取当前A2值，判断A2值是否大于A2允许正偏差值或A2值小于A2允许负偏差值，如果是，执行步骤4.3；否则，本次不进行调节，结束；
步骤4.3：当A2值大于A2允许正偏差值，本次调节方向为降功率调节，如果火电下旋备充足即Ptd>Ptv，则设置本次总调节量NARR＝ARR，否则本次不调节；当A2值小于A2设定负偏差，本次调节方向为升功率调节,若ARR大于风电装机容量乘以向下调节允许最大百分比，本次调节量NARR＝风电装机容量乘以向下调节允许最大百分比，否则本次总调节量NARR＝ARR，结束。
5.根据权利要求4所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤4.3中当本次调节量NARR大于最大允许调节步长，则NARR等于最大允许调节步长。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤5中总调节量为正，则本次调节为升功率调节；所述总调节量为负，则本次调节为降功率调节。
7.根据权利要求6所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤7中升功率调节量的调节依据以下公式进行：
NARR i = P r u , i P r u N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Pru,i为第i个风电场的上旋备；Pru为风电整体上旋备，即所有风电场上旋备之和。
8.根据权利要求7所述的一种风电自动发电控制方法，其特征在于，所述步骤6中降功率调节量的调节依据以下公式进行：
NARR i = P r d , i P r d N A R R
式中：NARRi为第i个风电场分配的调节量；NARR为本次调节量；Prd,i为第i个风电场的下旋备，即风电场的当前实际出力；Prd为风电整体下旋备，即所有风电场的下旋备之和。
9.一种风电自动发电控制系统，其特征在于，包括读取模块、判断模块、反方向调节模块、调节量计算模块、升降判断模块、降功率模块和升功率模块；
所述读取模块用于从火电AGC系统读取相关参数，并设定相关限定值；
所述判断模块用于判断当前是否处于设定持续时间的调节区间内，如果是，触发反方向调节模块；否则，触发调节量计算模块；
所述反方向调节模块用于获取前一次调节的相关参数，根据前一次调节量的调节方向，做反方向功率变化的调节，确定本次总调节量，触发升降判断模块；
所述调节量计算模块获取当前A2值，根据当前A2值确定本次调节方向并计算调节量，根据计算得到的本次总调节量，触发升降判断模块；所述A2值为区域控制偏差10分钟内的平均值；
所述升降判断模块用于根据总调节量判断本次调节方向是否为降功率调节，如果是，触发降功率模块；否则，触发升功率模块；
所述降功率模块用于在本次调节方向为降功率调节时，按照风电场的下旋备比例分配总调节量，得到本次降功率调节量，按此降功率调节量进行调节；
所述升功率模块用于在本次调节方向为升功率调节时，按照风电场的上旋备比例分配总调节量，得到本次升功率调节量，按此升功率调节量进行调节。
10.根据权利要求9所述的一种风电自动发电控制系统，其特征在于，所述读取模块中读取的参数包括区域控制偏差ACE、区域控制偏差10分钟内的平均值A2、区域调节需求ARR和火电下旋备Ptd；设定的限定值包括火电最低旋备门限值Ptv、ACE设定触发上限、ACE设定触发下限、A2允许正偏差值、A2允许负偏差值、最大允许调节步长和下调允许最大百分比。
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