CN105870919A - 一种评价agc机组辅助服务效能的方法 - Google Patents

一种评价agc机组辅助服务效能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种评价AGC机组辅助服务效能的方法,在每个固定计算周期内,利用机组实际出力和电网ACE序列的相关性作为机组调节的有效性指标;在每个固定周期内,根据机组实际出力和目标出力计算得到实际调频里程及指令完成率,并考虑机组实际调节范围计算得到调频倍程,综合各分项指标作为机组的贡献度指标;在每个固定周期内,分别计算机组期望调节目标与调节速率影响因子,将调节速率影响因子与两个目标之间的小值之积作为机组的调节精度指标。各个独立性能指标进行综合评价分析,更加全面、准确、合理地对AGC机组辅助服务效能进行评价。

Description

一种评价AGC机组辅助服务效能的方法
技术领域
本发明涉及一种评价AGC机组辅助服务效能的方法。
背景技术
在传统的电力系统管理运作方式下,辅助服务问题并没有作为单独的问题引起人们的重视,因为在传统的电力工业中,发电、输电以及配电都集成在一个电力公司中,辅助服务没有单独考虑的必要,更没有区分其经济特性的需要。而在电力市场环境下,发电与输电分开成为独立的实体,发电机组提供的辅助服务需要给予经济回报,并需要在自愿的原则下,进行辅助服务的交易。辅助服务是电力系统必须具备的一种满足供电质量和电力系统安全水平的机制,是电力市场条件下最重要的特征之一。
在电力市场环境下,由于AGC(Automatic Generation Control:AGC机组也就是发电量自动控制的发电机组)的特殊性以及其在电力系统中的特殊地位,AGC辅助服务的研究显得更为重要。电网内AGC机组的动作行为对区域的频率性能控制有很大的影响,要进一步改善区域的频率控制性能,电网调度需要相应的评价标准能够正确反映机组调节效能指标,对提供相应服务的机组予以监督,以此确认机组实际提供的服务是否符合要求,依此对机组展开考核管理,以鼓励发电机组改进其AGC控制策略,适应区域控制目标,改进区域控制性能。
申请号为201510982526.9的中国发明专利公开了一种评价机组AGC调节性能新指标的计算方法,为了更加准确全面评价机组的AGC调节性能,全面反映机组跟踪指令的效果,通过对机组参与AGC调节的历史数据进行数理分析,提出了相关性指标C、延迟性指标D、里程度指标M和精确度指标P,并通过对这些指标的加权分析,实现对机组跟踪AGC控制指令调节性能的合理评价。
上述指标主要关注了发电机组对AGC指令的跟踪响应情况,虽能够客观区分、评价各发电机组间的性能差异,但没有直接体现其实际调节效能对电力系统的贡献。而且,上述里程度指标计算时并未全面考虑机组容量差异及机组实际调节深度情况。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种评价AGC机组辅助服务效能的方法,基于电网历史运行数据及机组参与AGC调节的采样数据进行数理分析,提出了调节有效性指标E、调频贡献指标C和调节精度指标A三项指标,实现对机组调节效能的多维度分析与评价,实现全面、准确的评价AGC机组提供辅助服务的质量及对电网调频的贡献。
名词解释:
ACE(Area Control Error):区域控制误差。
为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
一种评价AGC机组辅助服务效能的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对区域电网ACE、所有AGC机组的实际出力与目标出力进行采样,其中,采样间隔为Tsample
2)计算AGC机组实际调节量与ACE的相关性,得到AGC机组调节有效性指标E,计算方法如下:
21)数字预处理:从历史库读取电网ACE及AGC机组实际出力采样值,计算其一分钟均值,分别记第n分钟的电网ACE均值为AGC机组实际出力均值为
22)计算机组每分钟的出力变化量,记为实际调节量则:
Δ P G ‾ ( n ) = P G ‾ ( n ) - P G ‾ ( n - 1 ) - - - ( 1 )
23)定义1小时为一个固定计算周期,在每个固定周期初始时刻,计算其后1小时内的机组调节量数据序列和电网ACE数据序列的相关性系数,记为机组调节的有效性指标E,计算公式如下:
E = - Σ i = 1 60 Δ P G ‾ ( n ) · A C E ‾ ( n ) Σ i = 1 60 Δ P G ‾ ( n ) · Σ i = 1 60 A C E ‾ ( n ) - - - ( 2 )
3)计算机组调频贡献指标C,计算方法如下:
31)以1小时为计算周期,查询该计算周期内所有控制指令,记第k次下发的控制指令为Pref(k);
32)根据控制指令序列,通过指令时间生成机组出力时间序列,记第k次指令时刻的机组出力为PG(k);
33)根据机组出力变化计算机组的实际调频里程,记为Mact,则:
Mact=∑|PG(k)-PG(k-1)| (3)
34)根据机组指令变化计算机组的期望调频里程,记为Mexp,则:
Mexp=∑|Pref(k)-Pref(k-1)| (4)
35)根据步骤33)计算得到机组实际调频里程及机组调节范围计算机组的调频倍程,记为D,表征AGC机组对系统频率调节的实际调节深度,计算方法如下:
D = M a c t P l f c m x - P l f c m n - - - ( 5 )
式中:Plfcmx为机组调节上限,Plfcmn为机组调节下限;
36)根据步骤33)、34)结果计算机组的指令完成率,记为η,表征AGC机组对调频任务的执行情况,则:
η = M a c t M exp - - - ( 6 )
37)根据步骤33)、35)及36)计算结果计算机组调频贡献指标C,计算方法如下:
C=Mact*D*η (7)
4)计算机组调节的精确度指标A,计算方法如下:
41)首先获取机组额定调节速率R,单位由MW/min换算成MW/s;
42)计算第k次控制指令与k+1次控制指令的时间间隔Δt(k),则:
Δt(k)=T(k+1)-T(k) (8)
式中:T(k)为机组接收到第k次控制指令的时刻;
43)计算机组每次调节过程的期望调节量ΔPexp(k),则:
(9)
ΔPexp(k)=R*Δt(k)
44)获取机组实时调节速率系数,根据其值所处区间,计算机组调速因子α,计算方法为:
&alpha; = 0.6 , &gamma; ( k ) > &mu; + &sigma; 1 , &mu; - &sigma; &le; &gamma; ( k ) &le; &mu; + &sigma; 1.5 , &mu; - 2 &sigma; &le; &gamma; ( k ) < &mu; - &sigma; 4 , &gamma; ( k ) < &mu; - 2 &sigma; - - - ( 10 )
式中:γ(k)为机组实时调节速率系数,μ为机组上一季度平均在线调节速率系数,σ为机组上一季度在线调节速率系数标准差;
45)根据步骤43)、44)计算结果计算机组第k次的精确度指标Ak,计算方法为:
A k = &alpha; * min { | P r e f ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N , | P G ( k ) + &Delta;P exp ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N } * 100 % , P r e f ( k ) &GreaterEqual; P G ( k ) &alpha; * min { | P r e r ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N , | P G ( k ) - &Delta;P exp ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N } * 100 % , P r e f ( k ) < P G ( k ) - - - ( 11 )
式中:PN为机组的额定装机容量;
46)对一小时内所有精确度指标求取平均值,即得到机组的精确度指标A。
本发明的有益效果是:
本发明提出的评价AGC机组辅助服务调节效能指标不仅涵盖了机组自身跟踪响应特性,更加关注了机组调节行为对电网调频需求的关联关系,为客观、直观的考核机组对电网调频贡献提供了有效手段。另外,本发明提出的效能指标均采用电网实际历史运行数据由数理统计方法计算得出,不受机组调节行为限制,且不被机组自身运行控制参数的影响,能够更加全面、准确的评价AGC机组调节对电网调频服务的贡献。通过对机组调节行为、效果的多维度分析,能够更加全面、准确的评价AGC机组提供辅助服务质量的优劣及对电网调频贡献的大小。
附图说明
图1是本发明实施例的机组出力与ACE波动关系示意图;
图2是本发明实施例的贡献度指标计算过程中实际调频里程与期望调频里程示意图;
图3是本发明实施例的精确度指标计算过程中期望调节量计算方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明一种评价AGC机组辅助服务效能的方法,利用机组跟踪AGC控制指令的实际出力、目标出力及ACE(区域控制误差)历史数据,采用固定时间段数字序列进行数理分析,得出包括调节有效性指标E(Effectivity)、调频贡献指标C(Contribution)和调节精度指标A(Accuracy)三项指标,利用这些指标能够全面、准确反映机组跟踪控制对电网调频的贡献与效能,方便电网公司对AGC机组进行相应的考核补偿。
具体包括以下步骤:
1)对区域电网ACE、所有AGC机组的实际出力与目标出力进行采样,其中,采样间隔为Tsample,优选,采样间隔Tsample=5秒;
2)计算AGC机组实际调节量与ACE的相关性,得到AGC机组调节有效性指标E,计算方法如下:
21)数字预处理:从历史库读取电网ACE及AGC机组实际出力采样值,计算其一分钟均值,分别记第n分钟的电网ACE均值为AGC机组实际出力均值为
22)计算机组每分钟的出力变化量,记为实际调节量则:
&Delta; P G &OverBar; ( n ) = P G &OverBar; ( n ) - P G &OverBar; ( n - 1 ) - - - ( 1 )
23)定义1小时为一个固定计算周期,在每个固定周期初始时刻,计算其后1小时内的机组调节量数据序列和电网ACE数据序列的相关性系数,记为机组调节的有效性指标E,计算公式如下:
E = - &Sigma; i = 1 60 &Delta; P G &OverBar; ( n ) &CenterDot; A C E &OverBar; ( n ) &Sigma; i = 1 60 &Delta; P G &OverBar; ( n ) &CenterDot; &Sigma; i = 1 60 A C E &OverBar; ( n ) - - - ( 2 )
3)计算机组调频贡献指标C,计算方法如下:
31)以1小时为计算周期,查询该计算周期内所有控制指令,记第k次下发的控制指令为Pref(k);
32)根据控制指令序列,通过指令时间生成机组出力时间序列,记第k次指令时刻的机组出力为PG(k);
33)根据机组出力变化计算机组的实际调频里程,记为Mact,则:
Mact=∑|PG(k)-PG(k-1)| (3)
34)根据机组指令变化计算机组的期望调频里程,记为Mexp,则:
Mexp=∑|Pref(k)-Pref(k-1)| (4)
35)根据步骤33)计算得到机组实际调频里程及机组调节范围计算机组的调频倍程,记为D,表征AGC机组对系统频率调节的实际调节深度,计算方法如下:
D = M a c t P l f c m x - P l f c m n - - - ( 5 )
式中:Plfcmx为机组调节上限,Plfcmn为机组调节下限;
36)根据步骤33)、34)结果计算机组的指令完成率,记为η,表征AGC机组对调频任务的执行情况,则:
&eta; = M a c t M exp - - - ( 6 )
37)根据步骤33)、35)及36)计算结果计算机组调频贡献指标C,计算方法如下:
C=Mact*D*η (7)
4)计算机组调节的精确度指标A,计算方法如下:
41)首先获取机组额定调节速率R,单位由MW/min换算成MW/s;
42)计算第k次控制指令与k+1次控制指令的时间间隔Δt(k),则:
Δt(k)=T(k+1)-T(k) (8)
式中:T(k)为机组接收到第k次控制指令的时刻;
43)计算机组每次调节过程的期望调节量ΔPexp(k),则:
(9)
ΔPexp(k)=R*Δt(k)
44)获取机组实时调节速率系数,根据其值所处区间,计算机组调速因子α,计算方法为:
&alpha; = 0.6 , &gamma; ( k ) > &mu; + &sigma; 1 , &mu; - &sigma; &le; &gamma; ( k ) &le; &mu; + &sigma; 1.5 , &mu; - 2 &sigma; &le; &gamma; ( k ) < &mu; - &sigma; 4 , &gamma; ( k ) < &mu; - 2 &sigma; - - - ( 10 )
式中:γ(k)为机组实时调节速率系数,μ为机组上一季度平均在线调节速率系数,σ为机组上一季度在线调节速率系数标准差;
45)根据步骤43)、44)计算结果计算机组第k次的精确度指标Ak,计算方法为:
A k = &alpha; * min { | P r e f ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N , | P G ( k ) + &Delta;P exp ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N } * 100 % , P r e f ( k ) &GreaterEqual; P G ( k ) &alpha; * min { | P r e r ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N , | P G ( k ) - &Delta;P exp ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N } * 100 % , P r e f ( k ) < P G ( k ) - - - ( 11 )
式中:PN为机组的额定装机容量;
46)对一小时内所有精确度指标求取平均值,即得到机组的精确度指标A。
在每个固定计算周期内,利用机组实际出力和电网ACE序列的相关性作为机组调节的有效性指标;在每个固定周期内,根据机组实际出力和目标出力计算得到实际调频里程及指令完成率,并考虑机组实际调节范围计算得到调频倍程,综合各分项指标作为机组的贡献度指标;在每个固定周期内,分别计算机组期望调节目标与调节速率影响因子,将调节速率影响因子与两个目标之间的小值之积作为机组的调节精度指标。各个独立性能指标进行综合评价分析,更加全面、准确、合理地对AGC机组辅助服务效能进行评价。下面结合具体实施例进行说明。
与专利201510982526.9相比,本发明全面考虑机组容量差异及机组实际调节深度,同时,本发明在计算精确度时引入速率影响因子及期望调节量因素,计算方法更加合理。本发明更加科学、符合市场规律的AGC机组辅助服务补偿方法,随着电力市场改革的深入,以期为市场的运营创造良好条件。
图1为机组出力与ACE波动关系示意图,如图1所示,对任意一台参与AGC控制的机组,AGC每5秒对机组的实际出力及电网ACE进行采样,采样结果存入历史库。在计算机组调节有效性指标时,首先从历史库读取电网ACE及机组实际出力采样值,计算其一分钟均值;根据机组出力序列采用式(1)计算机组各分钟内的调节量序列;在一个固定周期T内,此处T=1h,在每个固定周期初始时刻,采用式(2)计算该周期内的机组调节量数据序列和电网ACE数据序列的相关性系数,得到机组调节的有效性指标E。
对于任意一台参与AGC控制的机组,AGC每5秒对机组的实际出力和目标出力进行采样,所有的采样结果存入历史库。在计算机组贡献度指标时,首先从历史库读取机组实际出力及目标出力采样值;在一个固定周期T内,此处T=1h,根据机组接受AGC调节指令时刻筛选生成机组实际出力及目标出力序列;如图2所示,先统计机组实际出力在这个周期里的变化量绝对值作为机组的实际调频里程;再统计机组目标出力变化量的绝对值作为机组的期望调频里程;根据机组的实际调节范围计算调频深度D;根据实际调频里程及期望调频里程计算机组的指令完成率η;根据式(7)计算机组的调频贡献指标C。
在一个固定周期T内,此处T=1h,根据机组接受AGC调节指令时刻筛选生成机组实际出力及目标出力序列;采用图3所示方法依据额定速率与机组响应时间计算各指令时刻对应的期望调节量,生成预期调节目标序列;将预期调节目标序列与实际指令序列进行比对,取二者较小值,作为计算控制精度的目标依据;同时考虑每次跟踪动作的响应速率,采用概率分布思路根据式(10)计算得到速率影响因子;按照式(11)计算每次跟踪调节的精度指标;最终对统计时段内所有精度指标进行平均处理,得到AGC机组的调节精度指标。
本发明提出的评价AGC机组辅助服务调节效能指标不仅涵盖了机组自身跟踪响应特性,更加关注了机组调节行为对电网调频需求的关联关系,为客观、直观的考核机组对电网调频贡献提供了有效手段。另外,本发明提出的效能指标均采用电网实际历史运行数据由数理统计方法计算得出,不受机组调节行为限制,且不被机组自身运行控制参数的影响,能够更加全面、准确的评价AGC机组调节对电网调频服务的贡献。通过对机组调节行为、效果的多维度分析,能够更加全面、准确的评价AGC机组提供辅助服务质量的优劣及对电网调频贡献的大小。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换,或者直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种评价AGC机组辅助服务效能的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对区域电网ACE、所有AGC机组的实际出力与目标出力进行采样,其中,采样间隔为Tsample
2)计算AGC机组实际调节量与ACE的相关性,得到AGC机组调节有效性指标E,计算方法如下:
21)数字预处理:从历史库读取电网ACE及AGC机组实际出力采样值,计算其一分钟均值,分别记第n分钟的电网ACE均值为AGC机组实际出力均值为
22)计算机组每分钟的出力变化量,记为实际调节量则:
&Delta; P G &OverBar; ( n ) = P G &OverBar; ( n ) - P G &OverBar; ( n - 1 ) - - - ( 1 )
23)定义1小时为一个固定计算周期,在每个固定周期初始时刻,计算其后1小时内的机组调节量数据序列和电网ACE数据序列的相关性系数,记为机组调节的有效性指标E,计算公式如下:
E = - &Sigma; i = 1 60 &Delta; P G &OverBar; ( n ) &CenterDot; A C E &OverBar; ( n ) &Sigma; i = 1 60 &Delta; P G &OverBar; ( n ) &CenterDot; &Sigma; i = 1 60 A C E &OverBar; ( n ) - - - ( 2 )
3)计算机组调频贡献指标C,计算方法如下:
31)以1小时为计算周期,查询该计算周期内所有控制指令,记第k次下发的控制指令为Pref(k);
32)根据控制指令序列,通过指令时间生成机组出力时间序列,记第k次指令时刻的机组出力为PG(k);
33)根据机组出力变化计算机组的实际调频里程,记为Mact,则:
Mact=∑|PG(k)-PG(k-1)| (3)
34)根据机组指令变化计算机组的期望调频里程,记为Mexp,则:
Mexp=∑|Pref(k)-Pref(k-1)| (4)
35)根据步骤33)计算得到机组实际调频里程及机组调节范围计算机组的调频倍程,记为D,表征AGC机组对系统频率调节的实际调节深度,计算方法如下:
D = M a c t P l f c m x - P l f c m n - - - ( 5 )
式中:Plfcmx为机组调节上限,Plfcmn为机组调节下限;
36)根据步骤33)、34)结果计算机组的指令完成率,记为η,表征AGC机组对调频任务的执行情况,则:
&eta; = M a c t M exp - - - ( 6 )
37)根据步骤33)、35)及36)计算结果计算机组调频贡献指标C,计算方法如下:
C=Mact*D*η (7)
4)计算机组调节的精确度指标A,计算方法如下:
41)首先获取机组额定调节速率R,单位由MW/min换算成MW/s;
42)计算第k次控制指令与k+1次控制指令的时间间隔Δt(k),则:
Δt(k)=T(k+1)-T(k) (8)
式中:T(k)为机组接收到第k次控制指令的时刻;
43)计算机组每次调节过程的期望调节量ΔPexp(k),则:
(9)
ΔPexp(k)=R*Δt(k)
44)获取机组实时调节速率系数,根据其值所处区间,计算机组调速因子α,计算方法为:
&alpha; = 0.6 , &gamma; ( k ) > &mu; + &sigma; 1 , &mu; - &sigma; &le; &gamma; ( k ) < &mu; + &sigma; 1.5 , &mu; - 2 &sigma; &le; &gamma; ( k ) < &mu; - &sigma; 4 , &gamma; ( k ) < &mu; - 2 &sigma; - - - ( 10 )
式中:γ(k)为机组实时调节速率系数,μ为机组上一季度平均在线调节速率系数,σ为机组上一季度在线调节速率系数标准差;
45)根据步骤43)、44)计算结果计算机组第k次的精确度指标Ak,计算方法为:
A k = &alpha; * min { | P r e f ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N , | P G ( k ) + &Delta;P exp ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N } * 100 % , P r e f ( k ) &GreaterEqual; P G ( k ) &alpha; * min { | P r e f ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N , | P G ( k ) - &Delta;P exp ( k ) - P G ( k + 1 ) | P N } * 100 % , P r e f ( k ) < P G ( k ) - - - ( 11 )
式中:PN为机组的额定装机容量;
46)对一小时内所有精确度指标求取平均值,即得到机组的精确度指标A。
2.根据权利要求1所述的一种评价AGC机组辅助服务效能的方法,其特征在于,采样间隔Tsample=5秒。
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