CN108075496A - 一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明根据将当前计算周期内不受限时间部分新能源电站并网功率预测曲线、并网功率实际曲线及上一轮计算的预测精度结果，考虑预测数据与功率数据的传输周期，加权计算本轮并网功率预测精度；根据将当前计算周期内受限时间部分并网功率的调控指令曲线、并网功率实际曲线及上一轮计算的调节性能结果，考虑指令数据与功率数据的传输周期，加权计算本轮并网功率调节性能。本发明在保证计算结果正确的前提下大大提高了计算效率，增强了控制系统的可靠性。

Description

一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法。

背景技术

风电、光伏等新能源发电特性的波动性、间歇性及随机性对大规模新能源集中并网带来了许多新的问题，如何准确、有效、快速的对新能源电站集中控制一直以来都是国内外学者研究的热点。国家标准化管理委员会颁布的GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》明确要求“风电场应配置有功功率控制系统，具备有功功率调节能力，接收并自动执行调度部门发送的有功功率及有功功率变化的控制指令，确保风电场有功功率及有功功率变化按照调度部门的给定值运行。在电力系统事故或紧急情况下，风电场应根据电力系统调度部门的指令快速控制其输出的有功功率”。积极响应国家政策，实现公平、公正、公开是新能源集中并网控制的重中之重，而新能源电站性能指标的量化处理很好的反映了电站发电执行情况，让调控中心能够根据各新能源电站考察周期内的指令执行情况的对其进行实时调度控制。

专利申请“基于预测调节性能和安全约束的新能源并网功率控制方法”(申请号：201310174543.0)提出基于基于历史数据的新能源电站性能指标计算方法，通过均方差计算各新能源电站预测调节性能指标。

已有的技术成果虽然能计算新能源场站新能指标，但是过于依赖历史采样数据，且当统计周期较长时，算法计算消耗的时间及系统资源非常庞大，容易发生计算失败及计算结果异常情况。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提出一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法。该方法以上一轮计算得到的各新能源电站性能指标为基准，同时考虑上轮计算时刻到本轮计算时刻时段内各新能源电站性能指标动态调整量，加权计算出最终的性能指标量化数值，为调控中心对各新能源电站进行指令分配提供控制依据。

本发明的目的通过以下技术方案实现，包括以下步骤：

1)若根据此时电网安全稳定控制运行的要求需要获得各新能源电站的性能指标数据，则进入步骤2)；否则，结束本方法；

所述各新能源电站的性能指标数据包括新能源电站的并网有功功率预测性能指标和新能源电站的并网有功功率调节性能指标；

2)获取各个新能源电站上轮计算的性能指标数据作为本轮计算的初始值，如果上轮计算的性能指标数据的计算值无效，采用各个新能源电站的初始性能指标默认值作为本轮计算的初始值；

分别从本轮考核时间内筛选出各个新能源电站的并网有功功率不受限时间点和并网有功功率受限时间点；

3)针对并网有功功率不受限时间段内新能源电站并网有功功率预测曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，计算出新能源电站的并网有功功率预测性能指标；

4)针对并网有功功率受限时间段内新能源电站并网有功功率调控指令曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，计算出新能源电站的并网有功功率调节性能指标；

5)本轮计算结束，等待计算周期后返回步骤1)进行下一轮计算。

进一步而言，所述步骤2)中，各个新能源电站的并网有功功率受限时间点应满足以下条件：

上述条件中，Δt_i为调度中心下发指令至第i个新能源电站接收到该指令的时间差，为t₀-Δt_i时刻的第i个新能源电站指令，为t₀时刻第i个新能源电站出力及预测值，δ为受限修正定值；如t₀时刻第i个新能源电站满足以上条件，则其中代表第i个新能源电站t₀时刻的并网有功功率受限时间点，为第i个新能源电站受限时间点集合；

各个新能源电站的并网有功功率不受限时间点应满足以下两个条件之一：

如t₀时刻第i个新能源电站满足以上条件之一，则其中为第i个新能源电站不受限时间点集合。

进一步而言，步骤3)中按以下公式计算出第i个新能源电站的并网有功功率预测性能指标：

其中：为上一轮第i个新能源电站的预测性能指标计算结果，ΔA_p.i为从上轮计算到当前时刻这段时间内第i个新能源电站预测性能指标调整量，为当前时刻第i个新能源电站预测性能指标滚动计算结果，t_now为当前时刻，为第i个新能源电站预测性能指标计算起始时刻，为第i个新能源电站上轮预测性能指标计算时刻，为第i个新能源电站不受限点数量，和分别为第i个新能源电站的第k₁个数据抽样点的并网有功功率预测值、并网有功功率实际值和开机容量。

进一步而言，步骤4)中按以下公式计算出第i个新能源电站的并网有功功率调节性能指标：

其中：为上一轮第i个新能源电站的调节性能指标计算结果，ΔA_c.i为从上轮计算到当前时刻这段时间内第i个新能源电站调节性能指标调整量，为当前时刻第i个新能源电站调节性能指标滚动计算结果，t_now为当前时刻，为第i个新能源电站调节性能指标计算起始时刻，为第i个新能源电站上轮调节性能指标计算时刻，为第i个新能源电站受限点数量，和分别为第i个新能源电站的第k₂个数据抽样点的并网有功功率调控指令执行值、并网有功功率实际值和开机容量。

进一步而言，当上轮第i个新能源电站预测性能指标的计算值为无效值时，按以下公式计算当前时刻第i个新能源电站的并网有功功率预测性能指标：

其中：A_pset为第i个新能源电站的预测性能指标的初始性能指标默认值。

进一步而言，当上轮第i个新能源电站调节性能指标的计算值为无效值时，按以下公式计算当前时刻第i个新能源电站的并网有功功率调节性能指标：

其中：A_cset为第i个新能源电站的调节性能指标的初始性能指标默认值。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明提出的一种新能源电站性能指标滚动计算方法，只需要计算指定计算周期内的各新能源电站性能指标的变化量，利用上轮计算结果，加权计算得到最终的性能指标量化结果，避免了大量历史采样数据的分析计算，大大加快了计算周期，大幅度减少了系统资源；同时，在历史数据不全或缺失时仍能得到相对保守的性能指标数值，避免了无法有效计算的问题。本发明可以直接应用于现有新能源并网有功功率控制中，为调控中心对各新能源电站进行实时控制提供必要的控制依据。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

本发明的一个实施例，公开了一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其实施步骤如图1所示。

首先，若根据此时电网安全稳定控制运行的要求，新能源电站的并网有功功率进行控制算法需要获取各新能源电站的性能指标数据，则进入下一步骤；否则，结束本方法。所述各新能源电站的性能指标数据包括新能源电站的并网有功功率预测性能指标和新能源电站的并网有功功率调节性能指标。

接着，获取各个新能源电站上轮计算的性能指标结果作为本轮计算的初始值；如果上轮计算的性能指标数据的计算值无效，则采用各个新能源电站的初始性能指标默认值作为本轮计算的初始值

然后，分别从本轮考核时间内筛选出各个新能源电站的并网有功功率不受限时间点和并网有功功率受限时间点；如用于筛选的相关历史数据不存在，则使用上轮计算的性能指标结果，结束本方法。

各个新能源电站的并网有功功率受限时间点应满足以下条件：

上述条件中，Δt_i为调度中心下发指令至第i个新能源电站接收到该指令的时间差，为t₀-Δt_i时刻的第i个新能源电站指令，为t₀时刻第i个新能源电站出力及预测值，δ为受限修正定值；如t₀时刻第i个新能源电站满足以上条件，则其中代表第i个新能源电站t₀时刻的并网有功功率受限时间点，为第i个新能源电站受限时间点集合。

各个新能源电站的并网有功功率不受限时间点应满足以下两个条件之一：

如t₀时刻第i个新能源电站满足以上条件之一，则其中为第i个新能源电站不受限时间点集合。

针对并网有功功率不受限时间段内新能源电站并网有功功率预测曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，计算出新能源电站的并网有功功率预测精度。

按以下公式计算出第i个新能源电站的并网有功功率预测性能指标：

其中：为上一轮第i个新能源电站的预测性能指标计算结果，ΔA_p.i为从上轮计算到当前时刻这段时间内第i个新能源电站预测性能指标调整量，为当前时刻第i个新能源电站预测性能滚动计算结果，上述计算公式表明是通过前复权的方式得到；t_now为当前时刻(单位为世界秒)，为第i个新能源电站预测性能指标计算起始时刻(单位为世界秒)，为第i个新能源电站上轮预测性能指标计算时刻(单位为世界秒)，为第i个新能源电站不受限点数量，和分别为第i个新能源电站的第k₁个数据抽样点的并网有功功率预测值、并网有功功率实际值和开机容量。

当上轮第i个新能源电站预测性能指标的计算值为无效值时，按以下公式计算当前时刻第i个新能源电站的并网有功功率预测性能指标：

其中：A_pset为第i个新能源电站的预测性能指标的初始性能指标默认值。

针对并网有功功率受限时间段内新能源电站并网有功功率调控指令曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，计算出新能源电站的并网有功功率调节性能指标。

按以下公式计算出第i个新能源电站的并网有功功率调节性能指标：

其中：为上一轮第i个新能源电站的调节性能指标计算结果，ΔA_c.i为从上轮计算到当前时刻这段时间内第i个新能源电站调节性能指标调整量，为当前时刻第i个新能源电站调节性能指标滚动计算结果，上述计算公式表明是通过前复权的方式得到；t_now为当前时刻(单位为世界秒)，为第i个新能源电站调节性能指标计算起始时刻(单位为世界秒)，为第i个新能源电站上轮调节性能指标计算时刻(单位为世界秒)，为第i个新能源电站受限点数量，和分别为第i个新能源电站的第k₂个数据抽样点的并网有功功率调控指令执行值、并网有功功率实际值和开机容量。

当上轮第i个新能源电站调节性能指标的计算值为无效值时，按以下公式计算当前时刻第i个新能源电站的并网有功功率调节性能指标：

其中：A_cset为第i个新能源电站的调节性能指标的初始性能指标默认值。

如本轮计算全部结束，等待计算周期后循环本方法进行下一轮计算。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)若根据此时电网安全稳定控制运行的要求需要获得各新能源电站的性能指标数据，则进入步骤2)；否则，结束本方法；

所述各新能源电站的性能指标数据包括新能源电站的并网有功功率预测性能指标和新能源电站的并网有功功率调节性能指标；

2)获取各个新能源电站上轮计算的性能指标数据作为本轮计算的初始值，如果上轮计算的性能指标数据的计算值无效，采用各个新能源电站的初始性能指标默认值作为本轮计算的初始值；

分别从本轮考核时间内筛选出各个新能源电站的并网有功功率不受限时间点和并网有功功率受限时间点；

3)针对并网有功功率不受限时间段内新能源电站并网有功功率预测曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，计算出新能源电站的并网有功功率预测性能指标；

4)针对并网有功功率受限时间段内新能源电站并网有功功率调控指令曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，计算出新能源电站的并网有功功率调节性能指标；

5)本轮计算结束，等待计算周期后返回步骤1)进行下一轮计算。

2.如权利要求1所述的适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其特征在于，所述步骤2)中，各个新能源电站的并网有功功率受限时间点应满足以下条件：

<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>o</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>&lt;</mo> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>p</mi> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>A</mi> <mi>N</mi> <mi>D</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>r</mi> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>o</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <mi>&amp;delta;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

上述条件中，Δt_i为调度中心下发指令至第i个新能源电站接收到该指令的时间差，为t₀-Δt_i时刻的第i个新能源电站指令，为t₀时刻第i个新能源电站出力及预测值，δ为受限修正定值；如t₀时刻第i个新能源电站满足以上条件，则其中代表第i个新能源电站t₀时刻的并网有功功率受限时间点，为第i个新能源电站受限时间点集合；

各个新能源电站的并网有功功率不受限时间点应满足以下两个条件之一：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>o</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>&lt;</mo> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>p</mi> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>A</mi> <mi>N</mi> <mi>D</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>r</mi> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>&lt;</mo> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>o</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <mi>&amp;delta;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>o</mi> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;t</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <msubsup> <mi>p</mi> <msub> <mi>p</mi> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mi>i</mi> </msubsup> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow></mrow> </mtd> <mtd> <mrow></mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

如t₀时刻第i个新能源电站满足以上条件之一，则其中为第i个新能源电站不受限时间点集合。

3.如权利要求1所述的适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其特征在于，步骤3)中按以下公式计算出第i个新能源电站的并网有功功率预测性能指标：

<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;A</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>N</mi> <mi>U</mi> <mi>M</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>t</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>n</mi> <mi>lim</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;Element;</mo> <msubsup> <mi>t</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>n</mi> <mi>lim</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> </mrow> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> <mo>.</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> <mo>.</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> <mo>.</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>

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其中：为上一轮第i个新能源电站的预测性能指标计算结果，ΔA_p.i为从上轮计算到当前时刻这段时间内第i个新能源电站预测性能指标调整量，为当前时刻第i个新能源电站预测性能指标滚动计算结果，t_now为当前时刻，为第i个新能源电站预测性能指标计算起始时刻，为第i个新能源电站上轮预测性能指标计算时刻，为第i个新能源电站不受限点数量，和分别为第i个新能源电站的第k₁个数据抽样点的并网有功功率预测值、并网有功功率实际值和开机容量。

4.如权利要求1所述的适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其特征在于，步骤4)中按以下公式计算出第i个新能源电站的并网有功功率调节性能指标：

<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;A</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>N</mi> <mi>U</mi> <mi>M</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>t</mi> <mrow> <mi>lim</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>&amp;Element;</mo> <msubsup> <mi>t</mi> <mrow> <mi>lim</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mi>i</mi> </msubsup> </mrow> </munderover> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> <mo>.</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> <mo>.</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mo>.</mo> <mi>i</mi> <mo>.</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>

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其中：为上一轮第i个新能源电站的调节性能指标计算结果，ΔA_c.i为从上轮计算到当前时刻这段时间内第i个新能源电站调节性能指标指标调整量，为当前时刻第i个新能源电站调节性能指标滚动计算结果，t_now为当前时刻，为第i个新能源电站调节性能指标计算起始时刻，为第i个新能源电站上轮调节性能指标计算时刻，为第i个新能源电站受限点数量，和分别为第i个新能源电站的第k₂个数据抽样点的并网有功功率调控指令执行值、并网有功功率实际值和开机容量。

5.如权利要求3所述的适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其特征在于，当上轮第i个新能源电站预测性能指标的计算值为无效值时，按以下公式计算当前时刻第i个新能源电站的并网有功功率预测性能指标：

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其中：A_pset为第i个新能源电站的预测性能指标的初始性能指标默认值。

6.如权利要求4所述的适应短时间尺度的新能源电站性能指标滚动计算方法，其特征在于，当上轮第i个新能源电站调节性能指标的计算值为无效值时，按以下公式计算当前时刻第i个新能源电站的并网有功功率调节性能指标：

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其中：A_cset为第i个新能源电站的调节性能指标的初始性能指标默认值。