CN108258733A - 新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，机组组合排列时重要的参考依据是日负荷预测曲线，该曲线具有显著的波峰和波谷。在波峰时段，需要加大机组出力；在波谷时段，需要减小系统出力，用到储能设备；在最低谷，即尖谷时段，由于机组出力压低程度及储能设备容量有限，当机组最小出力、储能设备满载状态下总出力仍高于负荷水平时系统需要弃核、弃风、甚至弃光保障频率的稳定。本发明针对风电、储能、火电多源系统的运行状态进行划分，分为正常域、异常域、紧急域三种状态。三种状态域具有不同的特征，适用不同的调度和控制方法。通过本方法，能得到每15分钟更新一次的状态域划分具体数值，并输出近30分钟的3组数据，方便电网分域进行调度和控制。
Description
技术领域
属于电气工程有功调度控制领域,本发明涉及一种多源协调调控域划分方法。
背景技术
电网对机组的发电调度基于日负荷曲线的预测结果,重点考虑可调度机组容量及各机组可出力范围两个参数进行机组优化组合；发电控制多应用闭环控制，旨在减少实际负荷与预测负荷差异带来的电网频率升降，调度和控制的组合称为调控。
机组组合排列时重要的参考依据是日负荷预测曲线，该曲线具有显著的波峰和波谷。在波峰时段，需要加大机组出力；在波谷时段，需要减小系统出力，用到储能设备；在最低谷，即尖谷时段，由于机组出力压低程度及储能设备容量有限，当机组最小出力、储能设备满载状态下总出力仍高于负荷水平时系统需要弃核、弃风、甚至弃光保障频率的稳定。
目前没有文献及产品对三种状态进行具体划分以便进一步分状态进行调度和控制。
针对上述空白，本发明提出一种多源协调调控域划分方法。
发明内容
本发明的研究目标是：
初始定义仅靠水、火电机组出力调节可以保障电网频率稳定的时段为正常域，在正常域中通过机组出力调节可以满足调度和控制过程，默认机组出力调节能力为50％-100％；常规机组出力压到最低，仍不能满足系统频率要求时进入异常域，该区域中重点用储能装置进行调度和调节；负荷尖谷时段为紧急域，在该区域按照成本及容量优先级依次考虑弃核、弃风、弃光。本发明提供三种域的具体划分方法。
考虑储电、储热作为应急手段，针对水电、火电机组的机组组合及核电、风电、光能消纳能力两个主要参量进行分析，构成多源协调格局。
对多源协调状态进行边界条件界定，进而确定三种域的划分方法。三种域具有不同的特征，适用不同的调度和控制方法，因此对域的准确划分显得尤为重要。
为了实现上述目的，本发明提供一种多源协调调控域划分方法。
本发明的技术方案如下：
步骤1：数据采集模块对多源协调调控域划分结果产生影响的参数进行收集及监测：
所述参数，包括区域静态数据：区域负荷预测PLy-t曲线，读出负荷预测曲线最大值PLm，最小值PLl，峰谷差PLc，峰谷差时间间隔TW；区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组单机容量PGi,各水电、火电机组最低运行限PGil，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib；区域核能、风电、光伏总出力预测PW-t曲线，读出核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α；区域储能设备总容量PB，储能设备储电速度va，储能设备放电速度vb，储能设备全局最低控制容量PBl。
还包括区域动态数据，每15分钟记录更新一次：区域实时温度Ts，实时负荷总量PLs，储能设备实时储能总量PBs。
步骤2:数据计算模块计算步骤1。机组出力系数，机组限制系数，储能附加系数计算：
对步骤1测得数据进行处理，得到出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4共4个重要系数。以上4个系数定义中，出力系数指代系统在水电、火电机组最大出力基础上的出力调节能力，限制系数指代系统在水电、火电机组最低限额基础上的出力调节能力，附加系数指代储能容量对系统出力调节能力的影响，充放系数指代储能系统反应速度对系统出力调节能力的影响；
所述步骤2，包括：
步骤2.1：计算出力系数x1。
由区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组单机容量PGi，核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α计算多源系统最大总发电能力PGm′，计算函数如下：
结合储能总量PB，预测负荷最大值PLm，峰谷差PLc进一步处理，得到出力系数x1，计算函数如下：
步骤2.2：计算限制系数x2。
由区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组最低运行限PGil计算水电、火电机组最低总出力限制PGl′，计算函数如下：
结合储能总量PB，预测负荷最小值PLl，峰谷差PLc进一步处理，得到限制系数x2，计算函数如下：
步骤2.3：计算附加系数x3。
由区域水电、火电装机数目nG，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib，核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α计算多源系统最优总出力范围PGa′～PGb′，计算函数如下：
结合储能总量PB，峰谷差PLc及步骤2.1、2.2计算得到的区域水电、火电最大总发电能力PGm′，最低总出力限制PGl′进一步处理，得到附加系数x3，计算函数如下：
步骤2.4：计算充放系数x4。
由区域储能设备总容量PB，储能设备储电速度va，储能设备放电速度vb，峰谷差PLc，峰谷差时间间隔TW计算得到充放系数x4，计算函数如下：
步骤3：数据计算模块计算步骤2。实时温度、负荷、储能修正参数计算：
计算实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3。
实时数据每15分钟更新一次，修正参数也每15分钟计算并更新一次。
所述步骤3，包括：
步骤3.1：由实时温度Ts及充放系数x4计算实时温度修正参数ξ1：
式中Ts-1表示上一个时间节点，即15分钟前的实时温度，Ts-2表示30分钟前的实时温度值。
步骤3.2：由实时负荷PLs，预测负荷PLy及出力系数x1，限制系数x2计算实时负荷修正参数ξ2：
步骤3.3：由实时储能PBs，附加系数x3，充放系数x4计算实时储能修正参数ξ3：
步骤4：数据计算模块计算步骤3。调控域划分值计算：
计算正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2。
该步骤使用实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ33个实时计算参数，同为15分钟计算一次。
所述步骤4，包括：
步骤4.1：由火电最优运行域PGia、PGib，结合出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3及实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3计算正常域与异常域划分值P1，计算函数如下：
步骤4.2：由预测负荷最小值PLl，结合限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4及实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3计算异常域与紧急域划分值P2，计算函数如下：
经过以上4个步骤，得到正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2。
步骤5：数据输出模块依照第四步得到的结果，每15分钟输出正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2,正常域>P1>异常域>P2>紧急域。屏幕显示最新的3个时刻点，即30分钟前、15分钟前及当前划分值。
经过以上5个步骤，本方法得到了每15分钟更新一次的多源协调调控域划分值。
有益效果
本发明针对风电、储能、火电多源系统的运行状态进行划分，分为正常域、异常域、紧急域三种状态。三种状态域具有不同的特征，适用不同的调度和控制方法。通过本方法，能得到每15分钟更新一次的状态域划分具体数值，并输出近30分钟的3组数据，方便电网分域进行调度和控制。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在以下实例中进行一次完整的参数计算，即15分钟一次的计算过程，涉及数据采集、处理及计算三个部分。
本发明按以下步骤构建：
步骤1：数据采集模块对多源协调调控域划分结果产生影响的参数进行收集及监测：
所述参数，包括区域静态数据：区域负荷预测PLy-t曲线，读出负荷预测曲线最大值PLm，最小值PLl，峰谷差PLc，峰谷差时间间隔TW；区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组单机容量PGi,各水电、火电机组最低运行限PGil，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib；区域核能、风电、光伏总出力预测PW-t曲线，读出核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α；区域储能设备总容量PB，储能设备储电速度va，储能设备放电速度vb，储能设备全局最低控制容量PBl。
还包括区域动态数据，每15分钟记录更新一次：区域实时温度Ts，实时负荷总量PLs，储能设备实时储能总量PBs。
某区域某时段数据记录如下：负荷预测曲线最大值PLm＝1036Mw，最小值PLl＝588Mw，峰谷差PLc＝448Mw，峰谷差时间间隔TW＝8.3h；区域水电、火电装机数目nG＝10，第i台水电、火电机组单机容量PGi,各水电、火电机组最低运行限PGil，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib；核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl＝531Mw，核能、风电、光伏总可信度指数α＝0.91；区域储能设备总容量PB＝100Mw，储能设备储电速度va＝32Mw/h，储能设备放电速度vb＝25Mw/h，储能设备全局最低控制容量PBl＝8Mw
步骤2:数据计算模块计算步骤1。机组出力系数，机组限制系数，储能附加系数计算：
对步骤1测得数据进行处理，得到出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4共4个重要系数。以上4个系数定义中，出力系数指代系统在水电、火电机组最大出力基础上的出力调节能力，限制系数指代系统在水电、火电机组最低限额基础上的出力调节能力，附加系数指代储能容量对系统出力调节能力的影响，充放系数指代储能系统反应速度对系统出力调节能力的影响；
所述步骤2，包括：
步骤2.1：计算出力系数x1。
由区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组单机容量PGi，核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α计算多源系统最大总发电能力PGm′，计算函数如下：
结合储能总量PB，预测负荷最大值PLm，峰谷差PLc进一步处理，得到出力系数x1，计算函数如下：
步骤2.2：计算限制系数x2。
由区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组最低运行限PGil计算水电、火电机组最低总出力限制PGl′，计算函数如下：
结合储能总量PB，预测负荷最小值PLl，峰谷差PLc进一步处理，得到限制系数x2，计算函数如下：
步骤2.3：计算附加系数x3。
由区域水电、火电装机数目nG，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib，核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α计算多源系统最优总出力范围PGa′～PGb′，计算函数如下：
结合储能总量PB，峰谷差PLc及步骤2.1、2.2计算得到的区域水电、火电最大总发电能力PGm′，最低总出力限制PGl′进一步处理，得到附加系数x3，计算函数如下：
步骤2.4：计算充放系数x4。
由区域储能设备总容量PB，储能设备储电速度va，储能设备放电速度vb，峰谷差PLc，峰谷差时间间隔TW计算得到充放系数x4，计算函数如下：
计算得到出力系数x1＝0.36，限制系数x2＝0.12，附加系数x3＝0.27，充放系数x4＝0.11。
步骤3：数据计算模块计算步骤2。实时温度、负荷、储能修正参数计算：
计算实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3。
实时数据每15分钟更新一次，故每15分钟计算并更新一次修正参数。
所述步骤3，包括：
步骤3.1：由实时温度Ts及充放系数x4计算实时温度修正参数ξ1：
式中Ts-1表示上一个时间节点，即15分钟前的实时温度，Ts-2表示30分钟前的实时温度值。
步骤3.2：由实时负荷PLs，预测负荷PLy及出力系数x1，限制系数x2计算实时负荷修正参数ξ2：
步骤3.3：由实时储能PBs，附加系数x3，充放系数x4计算实时储能修正参数ξ3：
计算得到实时温度修正参数ξ1＝1.37，实时负荷修正参数ξ2＝0.88，实时储能修正参数ξ3＝1.15。
步骤4：数据计算模块计算步骤3。调控域划分值计算：
计算正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2。
该步骤使用实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ33个实时计算参数，同为15分钟计算一次。
所述步骤4，包括：
步骤4.1：由火电最优运行域PGia、PGib，结合出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3及实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3计算正常域与异常域划分值P1，计算函数如下：
步骤4.2：由预测负荷最小值PLl，结合限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4及实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3计算异常域与紧急域划分值P2，计算函数如下：
经过以上4个步骤，得到正常域与异常域划分值P1＝815Mw，异常域与紧急域划分值P2＝678Mw。
步骤5：数据输出模块依照第四步得到的结果，每15分钟输出正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2。屏幕显示最新的3个时刻点，即30分钟前、15分钟前及当前划分值。本实例计算在当前时刻作为当前划分值，一次计算后作为15分钟前划分值，两次计算后作为30分钟前划分值。
重复以上5个步骤，本方法得到了每15分钟更新一次的多源协调调控域划分值。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，包含以下步骤；
步骤一通过数据采集模块对多源协调调控域划分结果产生影响的参数进行收集及监测：
所述参数，区域静态数据：区域负荷预测PLy-t曲线，读出负荷预测曲线最大值PLm，最小值PLl，峰谷差PLc，峰谷差时间间隔TW；区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组单机容量PGi，各水电、火电机组最低运行限PGil，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib；区域核能、风电、光伏总出力预测PW-t曲线，读出核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α；区域储能设备总容量PB，储能设备储电速度va，储能设备放电速度vb，储能设备全局最低控制容量PBl；
区域动态数据，每15分钟记录更新一次：区域实时温度Ts，实时负荷总量PLs，储能设备实时储能总量PBs；
步骤二通过数据计算模块接收到以上数据后，分为以下步骤计算
步骤1，通过处理数据得到出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4共4个重要系数，计算出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4；
步骤2实时温度、负荷、储能修正参数计算：
计算实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3；实时数据每15分钟更新一次，修正参数也每15分钟计算并更新一次；
步骤3调控域划分值计算：
计算正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2；
该步骤使用实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ33个实时计算参数，同为15分钟计算一次；
步骤三通过数据输出模块依照数据计算模块得到的结果每15分钟输出正常域与异常域划分值P1，异常域与紧急域划分值P2，正常域＞P1＞异常域＞P2＞紧急域；屏幕显示最新的3个时刻点，即30分钟前、15分钟前及当前划分值；
屏幕显示最新的3个时刻点，即30分钟前、15分钟前及当前划分值。
2.根据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，步骤二所述的出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4，其特征在于以上4个系数定义中，出力系数指代系统在水电、火电机组最大出力基础上的出力调节能力，限制系数指代系统在水电、火电机组最低限额基础上的出力调节能力，附加系数指代储能容量对系统出力调节能力的影响，充放系数指代储能系统反应速度对系统出力调节能力的影响。
3.根据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，步骤二中所述的计算出力系数x1，包含以下计算步骤：
步骤1.1：计算出力系数x1；
由区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组单机容量PGi，核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α计算多源系统最大总发电能力PGm′，计算函数如下：
结合储能总量PB，预测负荷最大值PLm，峰谷差PLc进一步处理，得到出力系数x1，计算函数如下：
4.据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，步骤二中所述的计算限制系数x2，包含以下计算步骤：
步骤1.2：计算限制系数x2；
由区域水电、火电装机数目nG，第i台水电、火电机组最低运行限PGil计算水电、火电机组最低总出力限制PGl′，计算函数如下：
结合储能总量PB，预测负荷最小值PLl，峰谷差PLc进一步处理，得到限制系数x2，计算函数如下：
5.据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，步骤二中所述的计算附加系数x3，包含以下计算步骤：
步骤1.3：计算附加系数x3；
由区域水电、火电装机数目nG，各水电、火电机组最优运行域PGia～PGib，核能、风电、光伏总预测曲线最小出力PWl，核能、风电、光伏总可信度指数α计算多源系统最优总出力范围PGa′～PGb′，计算函数如下：
结合储能总量PB，峰谷差PLc及步骤2.1、2.2计算得到的区域水电、火电最大总发电能力PGm′，最低总出力限制PGl′进一步处理，得到附加系数x3，计算函数如下：
6.据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，步骤二中所述的计算充放系数x4，包含以下计算步骤：
步骤1.4：计算充放系数x4；
由区域储能设备总容量PB，储能设备储电速度va，储能设备放电速度vb，峰谷差PLc，峰谷差时间间隔TW计算得到充放系数x4，计算函数如下：
7.根据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，所述的数据计算模块中步骤2实时温度计算式为：
步骤2.1：由实时温度Ts及充放系数X4计算实时温度修正参数ξ1：
式中Ts-1表示上一个时间节点，即15分钟前的实时温度，Ts-2表示30分钟前的实时温度值。
8.根据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，所述的数据计算模块中步骤2负荷数计算式为：
步骤2.2：由实时负荷PLs，预测负荷PLy及出力系数x1，限制系数x2计算实时负荷修正参数ξ2：
9.根据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，所述的数据计算模块中步骤2储能修正参数计算式为：
步骤2.3：由实时储能PBs，附加系数x3，充放系数X4计算实时储能修正参数ξ3：
10.根据权利要求1中所述的新能源电力系统运行的多源协调调度和控制域的划分方法，其特征在于，所述的数据计算模块中步骤3调控域划分值计算包含以下步骤：
步骤3.1：由火电最优运行域PGia、PGib，结合出力系数x1，限制系数x2，附加系数x3及实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3计算正常域与异常域划分值P1，计算函数如下：
步骤3.2：由预测负荷最小值PLl，结合限制系数x2，附加系数x3，充放系数x4及实时温度修正参数ξ1，实时负荷修正参数ξ2，实时储能修正参数ξ3计算异常域与紧急域划分值P2，计算函数如下：
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