CN104578175B - 一种用于电网备用调节的agc控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电网备用调节的AGC控制方法，包括以下步骤：(1)根据负荷预测值和当前负荷实际值的差值，计算未来负荷的增量并依此判断负荷变化的趋势；(2)计算当前快速机组和慢速机组的上调节备用和下调节备用；(3)根据负荷变化的趋势、电网实时调节需求、快速机组和慢速机组的上/下调节备用比例，计算慢速机组的调节总目标出力；(4)将慢速机组的总目标出力按给定比例下发到各慢速机组执行。本发明通过结合超短期负荷预测结果对AGC调节备用进行合理控制，实现慢速机组与快速机组的有效配合，有利于提高AGC的总体调控能力。

Description

一种用于电网备用调节的AGC控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动发电控制(Automatic Generation Control，简称为AGC)方法，尤其涉及一种用于电网备用调节的AGC控制方法，属于电力系统调度技术领域。

背景技术

AGC技术是通过调节电力系统中本地控制区域内的发电机组的有功功率，使本区域机组发电出力跟踪负荷的变化，以满足电力供需的实时平衡。依据机组当前出力、机组控制上/下限可以计算出机组上调节备用和下调节备用，调节备用的计算公式如下：

R_up＝L_high-P

R_down＝P-L_low

其中，R_up表示机组向上调节备用，R_down表示机组向下调节备用，L_high表示机组控制上限，L_low表示机组控制下限，P表示机组当前出力。

电网中各类型发电机组的性能有较大差异，难以采用统一的标准或模式进行控制。目前常用的控制方法是将AGC机组进行分类控制，调节速率较快的AGC机组(以下简称快速机组)跟踪电网实时指标(如频率或交换功率)的变化进行实时控制，调节速率较慢的AGC机组(以下简称慢速机组)跟踪超短期负荷预报的结果进行超前控制，其它不参与实时调节的机组则跟踪计划值进行计划控制，如图1所示。

在申请号为201210006136.4的中国专利申请中，公开了一种关于自动发电控制的超前控制方法。该方法通过综合超短期负荷预报，短期负荷预报，机组日前计划得出控制区域超前控制偏差值后，将控制偏差值分配给参与超前控制机组，把发电机组实际出力与计划出力的偏差值作为一个承担超前控制调节量的分配优先级指标，满足全网的发用电平衡的约束。在申请号为201310696064.5的中国专利申请中，公开了一种超短期负荷预测平衡方式下的网省协调控制方法。它以机组的发电计划为基准，上下扩充设定的带宽，形成计划值调整带，作为计划带宽模式机组的实时调节范围；同断面下的火电机组基于超短期负荷预测结果跟踪直调电厂与本地负荷增量的差值，以消除直调电厂的功率波动对省级电网ACE的影响。

上述技术方案中，AGC只对备用容量进行监视，而没有对备用容量进行有效控制，容易导致升负荷阶段或降负荷阶段快速机组的调节备用很快用尽，无法满足电网进一步调控的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于电网备用调节的AGC控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于电网备用调节的AGC控制方法，包括以下步骤：

(1)根据负荷预测值和当前负荷实际值的差值，计算未来负荷的增量并依此判断负荷变化的趋势；

(2)计算当前快速机组和慢速机组的上调节备用和下调节备用；

(3)根据负荷变化的趋势、电网实时调节需求、快速机组和慢速机组的上调节备用与下调节备用比例，计算慢速机组的调节总目标出力；

(4)将慢速机组的总目标出力按给定比例下发到各慢速机组执行。

其中较优地，所述步骤(1)中，判断负荷变化趋势的方法如下：

在未来一定的时间内，若负荷预测值与当前负荷实际值的差值大于给定的门槛值时，认为电网当前处于升负荷阶段；若负荷预测值与当前负荷实际值的差值小于给定的门槛值时，认为当前处于降负荷阶段；其余情况为平负荷阶段。

其中较优地，当电网处于升负荷阶段时，AGC机组功率向上调节多于向下调节，进行超前调节慢速机组，保证快速调节备用中有足够的上调节备用。

其中较优地，升负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

其中较优地，当电网处于降负荷阶段时，AGC机组功率向下调节多于向上调节，进行超前调节慢速机组，保证快速调节备用中有足够的下调节备用。

其中较优地，降负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

其中较优地，当电网处于平负荷阶段时，AGC机组功率向上调节和向下调节机会均等，使各AGC机组具备相同的上下调节备用比例，以保证公平性。

其中较优地，平负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

1)不采用负荷预测结果中的负荷增量进行AGC机组调节量的计算，而是将负荷预测结果作为负荷变化趋势的判据，避免了由于负荷预测精度不够高造成的调节偏差值。

2)对负荷预测的处理不再局限于定量分析，而是在定量分析的基础上增加了定性分析，使负荷预测分析结果更加全面，增强了负荷预测功能的实用性。

3)本发明中，慢速机组不以电网总调节需求作为控制目标，而是以服务于快速调节机组，使电网具有充足的上下调节备用作为控制目标，不仅保证了快速机组的服务电网能力，而且使慢速机组也间接参与了电网调节，使电网备用监视升级为备用控制。

附图说明

图1是现有技术中，典型的AGC控制方法的流程图；

图2是本发明所提供的AGC控制方法流程图；

图3是本发明中，AGC控制模式变化示意图；

图4是本发明中，升负荷阶段变化曲线示意图；

图5是本发明中，升负荷阶段机组调节所引起的上/下调节备用比例变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容作进一步的详细说明。

本发明提供一种用于电网备用调节的AGC控制方法，摒弃利用负荷预测增量计算机组的调节量的思路，而是将负荷预测增量仅用来做负荷变化趋势的判断，机组调节量仍然由当前电网的实际调节需求确定。本方法结合超短期负荷预测结果对AGC调节备用进行合理控制，实现慢速机组与快速机组的有效配合，通过备用的自动调节来保证电网AGC的调控性能，并提高各类型机组发电的公平性，有利于提高AGC的总体调控能力。

如图2所示，本发明将AGC机组分为三类，包括快速机组、慢速机组和其他机组。其中，执行实时控制任务的机组以快速机组为主；执行备用控制任务的机组以慢速机组为主，间接服务于电网调节总目标；其它机组执行计划控制任务。对于执行实时控制和计划控制任务的机组仍然采用原有的控制方法，对于执行备用控制任务的机组则根据实时控制的需要进行超前调节。下文中所述的慢速机组则专指执行备用控制任务的机组。

快速机组和慢速机组的上下调节备用的计算公式如下：

R_up-fast＝L_high-fast-P_fast (1)

R_down-fast＝P_fast-L_low-fast (2)

R_up-slow＝L_high-slow-P_slow (3)

R_down-slow＝P_slow-L_low-slow (4)

R_up-all＝R_up-fast+R_up-slow (5)

R_down-all＝R_down-fast+R_down-slow (6)

其中，R_up-fast表示快速机组上调节备用，L_high-fast表示快速机组控制上限，P_fast表示快速机组当前出力，R_down-fast表示快速机组下调节备用，L_low-fast表示快速机组控制下限，R_up-slow表示慢速机组上调节备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，P_slow表示慢速机组当前出力，R_down-slow表示慢速机组下调节备用，L_low-slow表示慢速机组控制下限，R_up-all表示电网总上调节备用，R_down-all表示电网总下调节备用。

从式(1)～(6)可以看出，在电网总的上/下调节备用确定的情况下，通过调节慢速机组的上/下调节备用，就可以控制快速机组的上/下调节备用；通过调节慢速机组的当前出力，就可以调节慢速机组的上/下调节备用的比例。

通常情况下，当电网处于升负荷阶段时，AGC机组功率向上调节多于向下调节，因此可以超前调节慢速机组，保证快速调节备用中有足够的上调节备用。

当电网处于降负荷阶段时，AGC机组功率向下调节多于向上调节，因此可以超前调节慢速机组，保证快速调节备用中有足够的下调节备用。

当电网处于平负荷阶段时，AGC机组功率向上调节和向下调节机会均等，可以使各AGC机组具备相同的上下调节备用比例，以保证公平性。

对电网处于不同的情况下采用不同的方法进行处理，不仅可以防止由于计划不准或其它的非AGC机组速度不足导致电网控制性能指标变差值，同时可以让慢速机组提前动作，辅助快速机组调节发挥作用。

为消除通常情况下负荷预报存在的较大绝对误差值，本发明采用负荷预报值作为负荷变化趋势的判断依据，并且电网当前的调节备用是可以明确计算的，因此将两者进行结合作为慢速机组的超前调节判断依据是一种较好的方案，相对作为负荷增量计算的依据更为可靠。

本发明采用上述方案的基本控制规则如下所示：

(1)根据超短期负荷预测结果，判断电网当前处于升负荷阶段，并且当前电网的调节需求是向上调节，同时，慢速机组上/下调节备用比例高于快速机组，则对慢速机组进行调节，使其上/下调节备用比例不高于快速机组上/下调节备用比例；若慢速机组的上/下调节备用比例低于快速机组或当前电网调节需求是向下调节时，则慢速机组不调节。其中，慢速机组的目标出力公式如式(7)所示：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

如图4所示，曲线1表示快速机组调节过程，曲线2表示采用本发明的慢速机组调节过程，曲线3表示采用原有方法的慢速机组调节过程。其中t₀至t₁时间阶段，电网实时调节需求是向上调节，且慢速机组上/下调节备用比例大于快速机组，则慢速机组向上调节，曲线2与曲线3重叠；t₁至t₂时间阶段，电网实时调节需求是向下调节，则快速机组向下调节，采用本发明的慢速机组不向下调节，采用原有方法的慢速机组向下调节；后续调节过程类似；最终采用本发明的慢速机组在该阶段将比采用原有方法的慢速机组贡献较多的出力，使快速机组有更大的上调空间。

(2)根据超短期负荷预测结果，判断电网当前处于降负荷阶段，且当前电网调节需求是向下调节，同时慢速机组上/下调节备用比例低于快速机组时，则对慢速机组进行调节，使其上/下调节备用比例不低于快速机组上/下调节备用比例；若慢速机组上/下调节备用比例高于快速机组或当前电网调节需求是向下调节时，则不调节慢速机组。慢速机组的目标出力公式如式(8)所示：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

如图5所示，电网处于升负荷阶段时，本发明所述的上/下调节备用比例变化示意图。图中的曲线1表示快速机组上/下调节备用比例变化过程，曲线2表示采用本发明的慢速机组上/下调节备用比例变化过程，曲线3表示采用原有方法的慢速机组上/下调节备用比例变化过程。其中t₀至t₁阶段，电网实时调节需求是向上调节，且慢速机组上/下调节备用比例大于快速机组，此时慢速机组应向上调节，曲线2与曲线3重叠；t₁至t₂时间阶段，电网实时调节需求是向下调节，此时快速机组向下调节，采用本发明的慢速机组不向下调节，因此慢速机组上/下调节备用比例保持不变，而采用原有方法的慢速机组向下调节，因此慢速机组上/下调节备用比例上升；后续变化过程类似，最终采用本发明的慢速机组上/下调节备用比例在该阶段将比采用原有方法的慢速机组更接近快速机组上/下调节备用比例，使快速机组有更多的上调节备用。

(3)根据超短期负荷预测结果，判断电网当前处于平负荷阶段，并且电网调节需求是向上调节，同时慢速机组上/下调节备用比例高于快速机组；或电网调节需求是向下调节，并且慢速机组上/下调节备用比例低于快速机组时，则调节慢速机组，使其上/下调节备用比例等于快速机组上/下调节备用比例；否则不需调节慢速机组。

其中，慢速机组的目标出力公式如式(9)所示：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

根据上述基本控制规则，本发明提供了一种用于备用调节的AGC控制方法，具体实施步骤如下：

(1)根据负荷预测值与当前负荷实际值的差值，计算未来负荷的增量，并依此判断负荷变化的趋势。当未来15分钟负荷预测值与当前负荷实际值的差值大于给定的门槛值时，认为当前处于升负荷阶段；当未来15分钟负荷预测值与当前负荷实际值的差值小于给定的门槛值时，认为当前处于降负荷阶段；其余情况为平负荷阶段。区分不同情况时，判断计算公式如下：

其中Load_forecast表示负荷预测值，Load_now表示负荷当前值，Load_threshhold表示门槛值。

(2)计算当前快速机组和慢速机组的上调节备用和下调节备用，计算公式如下：

R_up-fast＝L_high-fast-P_fast (11)

R_down-fast＝P_fast-L_low-fast (12)

R_up-slow＝L_high-slow-P_slow (13)

R_down-slow＝P_slow-L_low-slow (14)

其中，R_up-fast表示快速机组上调节备用，L_high-fast表示快速机组控制上限，P_fast表示快速机组当前出力，R_down-fast表示快速机组下调节备用，L_low-fast表示快速机组控制下限，R_up-slow表示慢速机组上调节备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，P_slow表示慢速机组当前出力，R_down-slow表示慢速机组下调节备用，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

3)根据负荷变化的趋势、电网实时调节需求、快速机组和慢速机组的上调节备用/下调节备用比例，计算慢速机组的调节总目标出力。

升负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

降负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

平负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

其中P_{t arg et-slow}表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_low-fast表示快速机组下备用，R_up-fast表示快速机组上备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限。

(4)将慢速机组的总目标出力按给定比例下发到各慢速机组执行。

本发明利用超短负荷预报结果进行负荷变化趋势的判断，确定其是处于升负荷阶段、降负荷阶段还是平负荷阶段。再利用当前电网调节需求，结合全网的快速备用情况，提前对慢速机组的调节大小和方向进行计算，使之超前调节，保证AGC在不同的时段都有充足的快速调节备用，从而保证AGC对全网的调控能力。

以上对本发明所提供的用于电网备用调节的AGC控制方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (2)

1.一种用于电网备用调节的AGC控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据负荷预测值和当前负荷实际值的差值，计算未来负荷的增量并依此判断负荷变化的趋势；

(2)计算当前快速机组和慢速机组的上调节备用和下调节备用；

(3)根据负荷变化的趋势、电网实时调节需求、快速机组和慢速机组的上调节备用与下调节备用比例，计算慢速机组的调节总目标出力；其中，

当电网处于升负荷阶段时，AGC机组功率向上调节多于向下调节，进行超前调节慢速机组，保证快速调节备用中有足够的上调节备用；升负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

当电网处于降负荷阶段时，AGC机组功率向下调节多于向上调节，进行超前调节慢速机组，保证快速调节备用中有足够的下调节备用；降负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

当电网处于平负荷阶段时，AGC机组功率向上调节和向下调节机会均等，使各AGC机组具备相同的上下调节备用比例，以保证公平性；平负荷阶段慢速机组的调节总目标出力通过如下公式计算：

其中，P_target-slow表示慢速机组的目标出力，P_slow表示慢速机组的当前出力，P_need表示电网调节需求，R_up-fast表示快速机组上调节备用，R_down-fast表示快速机组下调节备用，R_down-slow表示慢速机组下调节备用，R_up-slow表示慢速机组上调节备用，L_high-slow表示慢速机组控制上限，L_low-slow表示慢速机组控制下限；

(4)将慢速机组的总目标出力按给定比例下发到各慢速机组执行。

2.如权利要求1所述的AGC控制方法，其特征在于所述步骤(1)中，判断负荷变化趋势的步骤如下：

在未来一定的时间内，若负荷预测值与当前负荷实际值的差值大于给定的门槛值时，认为电网当前处于升负荷阶段；若负荷预测值与当前负荷实际值的差值小于给定的门槛值时，认为当前处于降负荷阶段；其余情况为平负荷阶段。

Images