CN106998080B - 一种agc增量指令厂级节能优化分配方法 - Google Patents

一种agc增量指令厂级节能优化分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，找到一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法,在保证电网控制性能的前提下，实现电网节能发电调度。根据机组煤耗分段连续的特点，以煤耗率导数反向配对为原则，对电厂内机组煤耗优化和出力再分配,机组参与区域不平衡量调节时，根据机组出力调整方向与煤耗增率关系，确定机组分配容量或调节优先级，在保证电网控制性能的前提下，实现电网节能发电调度。

Description

一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法
技术领域
本发明属电力系统控制领域，更准确地说本发明涉及一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法。
背景技术
随着电力市场化改革的深入和调度精益化管理要求，电力行业推进节能减排和节能降耗的需求愈加迫切。我国火电机组装机容量占总装机容量的74.9％，负荷集中的东部省份水电资源缺乏、灵活可调用资源匮乏，火电机组主要承担电网调峰和调频任务。当前调度控制架构下，调度计划主要以“三公”原则编制未来发电计划，满足电量进度的考核要求；AGC实时平衡电网有功，满足区域控制性能标准的要求，由于AGC控制周期短而无法考虑经济因素。
目前，针对节能发电调度要求，各级调度机构利用发电计划的优化模型，通过多目标优化算法得到出力分配结果。然而，在节能优化调度实施过程中，却存在以下问题：
1)调度计划编制考虑煤耗、电量进度等因素，实际运行中机组出力的频繁调整、工况多变，受调度计划优化周期的影响，优化结果的参考作用将大打折扣，机组跟踪节能优化后的发电计划反而不利于系统有功平衡控制；
2)煤耗等微增率算法要求煤耗函数为凸严格函数，而不同容量、类型的火电机组在锅炉、汽机及其组合的煤耗特性差异较大，无法满足算法要求；而动态规划算法极容易陷入局部最优解，分配结果的实时性和有效性难以满足要求；
3)厂级负荷调度模式，由厂内负荷优化分配系统下发控制指令到机组，电厂可准确掌握机组出力和煤耗特性执行节能降耗，却无法满足AGC单机控制要求，不便于调度实时掌握机组运行状态和工况，不利于辅助服务考核的实施。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，找到一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法,在保证电网控制性能的前提下，实现电网节能发电调度。
为了实现所述目的，一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法，包括下列步骤：
步骤1：建立有功出力数组，有功出力数组初始化为厂内各机组有功出力；
步骤2：计算厂内各机组在预设条件下的煤耗率斜率，该预设条件为机组的有功出力等于有功出力数组对应分量，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，并以此修正有功出力数组；
步骤3：判断加减有功出力后，各机组是否均满足厂级节能优化分配约束条件，如果各机组均满足厂级节能优化分配约束条件，则进入步骤4；所述厂级节能优化分配约束条件包括：机组有功出力不小于机组调节下限且不大于机组调节上限；
步骤4：判断厂内机组有功出力在所述预设条件下的总煤耗率是否已收敛到最小，如果总煤耗率已收敛到最小，则进入步骤5；
步骤5：将有功出力数组的各个分量作为该分量对应机组的经济运行点；
步骤6：计算机组经济运行点与机组有功出力的偏差；根据有功调节需求，利用该偏差修正节能优化电厂的机组分配系数或优先级顺序，根据修正后的分配系数或优先级顺序进行不平衡功率分配。
优选的，步骤3还包括：如果有机组不满足厂级节能优化分配约束条件，则将该机组标记为已优化机组，并将有功出力数组恢复到最近一次修正前；计算剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，该剩余机组为厂内机组除已优化机组外的机组，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，以此修正有功出力数组，并重复步骤3。
优选的，步骤4中，如果总煤耗率未收敛到最小，则计算所述剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，以此修正有功出力数组，并进入步骤3。
优选的，总煤耗率是否已收敛到最小的方法为:对有功出力数组再进行一次修正，如果修正后总煤耗率没有减小，则总煤耗率已收敛到最小，如果修正后总煤耗率减小，则总煤耗率未收敛到最小。
优选的，厂级节能优化分配约束条件还包括机组爬坡速率约束，所述机组爬坡速率约束为：机组初始有功出力要在设定时间内调整到有功出力数组对应分量时，需要的爬坡速率不大于机组最大爬坡速率。
优选的，煤耗率斜率的计算方法为：根据机组实测煤耗特性曲线，计算形成煤耗率特性函数，根据煤耗率特性函数计算煤耗率斜率。
优选的，以线性插值计算分段线性函数表示煤耗率特性函数，其公式为：
Figure BDA0001249959340000031
式中，x为机组有功出力；x0，xm分别为实测煤耗的最小、最大有功出力；xj、xk为实测煤耗的处于最小和最大间的有功出力；CC0、CCj、CCk、CCm分别为机组有功出力x0、xj、xk、xm时的实测煤耗率。
优选的，根据煤耗率特性函数计算煤耗率斜率的步骤包括：
(1)计算当前有功功率有功出力的正向斜率和负向斜率；
(2)若两斜率相等，则该点的斜率为定值，即等于正向斜率或负向斜率；
(3)若两斜率符号相反，则该点的斜率为0；
(4)若两斜率符号相同且数值不等：
均为正，负向斜率大、正向斜率小，斜率取较大值，即负向斜率；负向斜率小、正向斜率大，斜率取大值，即正向斜率；
均为负，负向斜率大、正向斜率小，斜率取较小值，即正向斜率；负向斜率小、正向斜率大，斜率取较小值，即负向斜率。
优选的，较大值与较小值依次配对时，配对煤耗率斜率差值大于0。
优选的，根据有功调节需求，利用该偏差修正节能优化电厂的机组分配系数的步骤包括：
(1)抽取厂内各机组分配系数或优先级顺序，机组分配系数或优先级顺序由大到小排序；
(2)若需增出力调节时，厂内机组按组经济运行点与机组有功出力的偏差计算结果由大到小排序；若需减出力调节时，厂内机组按照式组经济运行点与机组有功出力的偏差计算结果由小到大排序；
(3)由(2)得出的机组队列与(1)得出的机组分配系数队列或优先级顺序队列一一对应，形成机组新的机组分配系数队列或优先级顺序队列。
通过实施本发明可以取得以下有益技术效果:本发明针对节能优化调度实施过程中存在的问题，保持原有调度对AGC单机控制的方式下，在调度端执行厂级的煤耗优化分配和控制指令下发；根据机组煤耗分段连续的特点，以煤耗率导数反向配对为原则，对电厂内机组煤耗优化和出力再分配；机组参与区域不平衡量调节时，根据机组出力调整方向与煤耗增率关系，确定机组分配容量或调节优先级，在保证电网控制性能的前提下，实现电网节能发电调度。
附图说明
图1为发明的流程图；
图2为电厂内机组煤耗率曲线图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
如图1所示，本发明一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法，包括如下步骤：
步骤1：建立有功出力数组，有功出力数组初始化为厂内各机组有功出力；
即建立一个有功出力数组，有功出力数组内各分量对应的是厂内各机组初始有功出力；如建立有功出力数组[PG1,PG2,…PGi…PGn],PGi表示机组i的有功出力，i可以为1到n中的任意一个，PGn表示机组n的有功出力，n为电厂内AGC可受控机组数量，[PG1,PG2,…PGi…PGn]的初始分量为厂内各机组优化分配前的有功出力；
步骤2：计算厂内各机组在预设条件下的煤耗率斜率，该预设条件为机组的有功出力等于有功出力数组对应分量，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，并以此修正有功出力数组；为了较少无效计算，提高计算速度，配对煤耗率斜率时保证斜率差值大于0。
在本发明中，较大值与较小值依次配对指的是:最大值与最小值配对，第二大值与第二小值配对，以此类推。为了保证机组有功出力之和不变，配对的机组加减的有功出力值相等。
以有功出力数组[PG1,PG2,…PGi…PGn]为例，机组i在预设条件下的煤耗率斜率指的是：机组i在有功出力等于PGi时的煤耗率斜率。
煤耗率斜率的计算方法为：根据机组实测煤耗特性曲线，计算形成煤耗率特性函数，根据煤耗率特性函数计算煤耗率斜率。
发电机组煤耗特性通常由电厂试验或实测得出，通常电厂煤耗曲线离散点的方式给出，其曲线绘制如图2所示。。
以线性插值计算分段线性函数表示煤耗率特性函数。其公式定义为：
Figure BDA0001249959340000061
式中，Fi(PGi)为机组i在出力PGi时的煤耗，x为机组有功出力；x0，xm分别为实测煤耗的最小、最大有功出力；xj、xk为实测煤耗的处于最小和最大间的有功出力；CC0、CCj、CCk、CCm分别为机组有功出力x0、xj、xk、xm时的实测煤耗率。
在保证电厂总出力不变的前提下，为满足整体煤耗降低要求，需要使电厂内机组出力向煤耗降低方向调整，而单台机组的调整方向可通过煤耗率斜率确定其出力调整方向对煤耗的影响，煤耗率斜率可以通过计算煤耗率特性函数的导数得出；
对于煤耗率斜率的计算，由于机组煤耗曲线是分段线性函数，所以煤耗率斜率的计算方式如下：
(1)计算当前有功功率的正向斜率和负向斜率；以图2中#3煤耗率的曲线为例，当#3在有功功率为350MW时，对应煤耗率左侧相邻斜线的斜率为负向斜率，该负向斜率为负；对应煤耗率右侧相邻斜线的斜率为正向斜率，该负向斜率为负。
(2)若两斜率相等，则该点的斜率为定值，即等于正向斜率或负向斜率；
(3)若两斜率符号相反，则该点的斜率为0。若负向斜率为正，正向斜率为负，则当前有功功率为极大值，若负向斜率为负、正向斜率为正则当前有功功率为极小值；
(4)若两斜率符号相同且数值不等，在正负向斜率不等情况下，应避免机组出力落入煤耗骤增区域，四种情况的解决方法如下：
均为正，负向斜率大、正向斜率小，应优先减出力、可增出力调整，因此斜率取较大值，即负向斜率；负向斜率小、正向斜率大，应优先减出力，因此斜率取大值，即正向斜率；
均为负，负向斜率大、正向斜率小，应优先增出力、可减出力调整，因此斜率取较小值，即正向斜率；负向斜率小、正向斜率大，应优先增出力，因此斜率取较小值，即负向斜率。
步骤3：判断加减有功出力后，各机组是否均满足厂级节能优化分配约束条件，如果各机组均满足厂级节能优化分配约束条件，则进入步骤4；
厂级节能优化分配的约束条件可以为机组调节范围约束，即机组调节范围约束为机组有功出力不小于机组调节下限且不大于机组调节上限。
厂级节能优化分配的约束条件也可以为机组调节范围约束和爬坡速率约束。即机组有功出力不小于机组调节下限且不大于机组调节上限，且机组初始有功出力要在设定时间内调整到有功出力数组对应分量时，需要的爬坡速率不大于机组最大爬坡速率。设定时间依据AGC增量中的调整时间决定，也可人为设定一固定值。
厂级节能优化分配的约束条件也可以为机组调节范围约束、爬坡速率约束和电厂负荷平衡约束，即机组有功出力不小于机组调节下限且不大于机组调节上限，且机组初始有功出力要在设定时间内调整到有功出力数组对应分量时，需要的爬坡速率不大于机组最大爬坡速率，且厂内各个机组i的有功出力之和等于电厂分配负荷功率。
如果有机组不满足厂级节能优化分配约束条件，则将该机组标记为已优化机组(该机组指的是：加减有功出力后不满足厂级节能优化分配约束条件的所有机组)，并将有功出力数组恢复到最近一次修正前；计算剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，该剩余机组为厂内机组除已优化机组外的机组，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，以此修正有功出力数组，并重复步骤3。
步骤4：判断厂内机组有功出力在所述预设条件下的总煤耗率是否已收敛到最小，如果总煤耗率已收敛到最小，则进入步骤5；预设条件为机组的有功出力等于有功出力数组对应分量。
如果总煤耗率未收敛到最小，则计算所述剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，以此修正有功出力数组，并进入步骤3。
判断总煤耗率是否已收敛到最小的判断方法是一种本领域的常规判断方法，可以为：对有功出力数组再进行一次修正，如果修正后，总煤耗率没有减小，则说明总煤耗率已收敛到最小，如果修正后，总煤耗率减小，则说明总煤耗率未收敛到最小。有功出力数组再进行一次修正的步骤可以为：步骤A：计算所述剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力；步骤B:判断加减有功出力后，各机组是否均满足厂级节能优化分配约束条件，如果各机组均满足厂级节能优化分配约束条件，以此再一次修正有功出力数组；如果有机组不满足厂级节能优化分配约束条件，则将该机组标记为已优化机组，并将有功出力数组恢复到最近一次修正前；计算剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，该剩余机组为厂内机组除已优化机组外的机组，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，并重复步骤B。
步骤5：将此次修正后的有功出力数组的各个分量作为该分量对应机组的经济运行点；
假设有功出力数[PG1,PG2,…PGi…PGn]是此次修正后的有功出力数组，那么机组i的经济运行点为PGi。
修正后的有功出力数组中的各个分量是当前控制周期内机组的经济运行点，经济运行点作为机组的基点功率，当机组不参与区域不平衡量调节时，则跟踪到该基点功率；当机组参与区域不平衡量调节时，则在基点功率基础上叠加调节容量作为机组控制目标。
步骤6：AGC增量指令优化分配；
选取投入节能优化调度的电厂、建立电厂与机组的对应关系；
计算机组经济运行点与机组有功出力的偏差：
Pdev,i＝Peb,i-PGi
式中，Pdev,i为机组i经济运行点与有功出力偏差；Peb,i为机组i的经济运行点；PGi为机组i的当前有功出力；
根据有功调节需求，利用该偏差修正节能优化电厂的机组分配系数或优先级顺序：
(1)抽取厂内各机组机组分配系数或优先级顺序，机组分配系数或优先级顺序由大到小排序；
(2)若需增出力调节时，厂内机组按组经济运行点与机组有功出力的偏差计算结果由大到小排序；若需减出力调节时，厂内机组按照式组经济运行点与机组有功出力的偏差计算结果由小到大排序；
(3)由(2)得出的机组队列与(1)得出的机组分配系数队列或优先级顺序队列一一对应，形成机组新的机组分配系数队列或优先级顺序队列。
修正后的分配系数或优先级顺序，作为不平衡量的功率分配系数或优先级顺序，根据功率分配系数或优先级顺序进行不平衡功率分配。
厂级节能优化分配由调度端对各电厂进行节能优化调度计算，以投入节能优化调度的电厂为优化对象，周期性计算该电厂内机组的经济运行点，若电网有多个电厂投入节能优化调度，在计算周期内对各电厂执行优化计算，若电厂未投入节能优化调度，该电厂将不做优化计算。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1：建立有功出力数组，有功出力数组初始化为厂内各机组有功出力；
步骤2：计算厂内各机组在预设条件下的煤耗率斜率，该预设条件为机组的有功出力等于有功出力数组对应分量，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，并以此修正有功出力数组；
步骤3：判断加减有功出力后，各机组是否均满足厂级节能优化分配约束条件，如果各机组均满足厂级节能优化分配约束条件，则进入步骤4；所述厂级节能优化分配约束条件包括：机组有功出力不小于机组调节下限且不大于机组调节上限；
步骤4：判断厂内机组有功出力在所述预设条件下的总煤耗率是否已收敛到最小，如果总煤耗率已收敛到最小，则进入步骤5；
步骤5：将有功出力数组的各个分量作为该分量对应机组的经济运行点；
步骤6：计算机组经济运行点与机组有功出力的偏差；根据有功调节需求，利用该偏差修正节能优化电厂的机组分配系数或优先级顺序，根据修正后的分配系数或优先级顺序进行不平衡功率分配。
2.根据权利要求1所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，步骤3还包括：如果有机组不满足厂级节能优化分配约束条件，则将该机组标记为已优化机组，并将有功出力数组恢复到最近一次修正前；计算剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，该剩余机组为厂内机组除已优化机组外的机组，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，以此修正有功出力数组，并重复步骤3。
3.根据权利要求2所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，步骤4中，如果总煤耗率未收敛到最小，则计算所述剩余机组在所述预设条件下的煤耗率斜率，煤耗率斜率由大到小顺序排序，较大值与较小值依次配对，煤耗率斜率较大值对应的机组减有功出力、煤耗率斜率较小值对应的机组加有功出力，以此修正有功出力数组，并进入步骤3。
4.根据权利要求2所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，总煤耗率是否已收敛到最小的方法为:对有功出力数组再进行一次修正，如果修正后总煤耗率没有减小，则总煤耗率已收敛到最小，如果修正后总煤耗率减小，则总煤耗率未收敛到最小。
5.根据权利要求1所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，厂级节能优化分配约束条件还包括机组爬坡速率约束，所述机组爬坡速率约束为：机组初始有功出力要在设定时间内调整到有功出力数组对应分量时，需要的爬坡速率不大于机组最大爬坡速率。
6.根据权利要求1所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，煤耗率斜率的计算方法为：根据机组实测煤耗特性曲线，计算形成煤耗率特性函数，根据煤耗率特性函数计算煤耗率斜率。
7.根据权利要求6所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，以线性插值计算分段线性函数表示煤耗率特性函数，其公式为：
Figure FDA0001249959330000021
式中，x为机组有功出力；x0，xm分别为实测煤耗的最小、最大有功出力；xj、xk为实测煤耗的处于最小和最大间的有功出力；CC0、CCj、CCk、CCm分别为机组有功出力x0、xj、xk、xm时的实测煤耗率。
8.根据权利要求7所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，根据煤耗率特性函数计算煤耗率斜率的步骤包括：
(1)计算当前有功功率有功出力的正向斜率和负向斜率；
(2)若两斜率相等，则该点的斜率为定值，即等于正向斜率或负向斜率；
(3)若两斜率符号相反，则该点的斜率为0；
(4)若两斜率符号相同且数值不等：
均为正，负向斜率大、正向斜率小，斜率取较大值，即负向斜率；负向斜率小、正向斜率大，斜率取大值，即正向斜率；
均为负，负向斜率大、正向斜率小，斜率取较小值，即正向斜率；负向斜率小、正向斜率大，斜率取较小值，即负向斜率。
9.根据权利要求1所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，较大值与较小值依次配对时，配对煤耗率斜率差值大于0。
10.根据权利要求1所述的AGC增量指令厂级节能优化分配方法，其特征在于，根据有功调节需求，利用该偏差修正节能优化电厂的机组分配系数的步骤包括：
(1)抽取厂内各机组分配系数或优先级顺序，机组分配系数或优先级顺序由大到小排序；
(2)若需增出力调节时，厂内机组按组经济运行点与机组有功出力的偏差计算结果由大到小排序；若需减出力调节时，厂内机组按照式组经济运行点与机组有功出力的偏差计算结果由小到大排序；
(3)由(2)得出的机组队列与(1)得出的机组分配系数队列或优先级顺序队列一一对应，形成机组新的机组分配系数队列或优先级顺序队列。
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