CN108305001B - 新能源电力系统中紧急调控域的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统调度领域，涉及一种在电力系统负荷波谷时段最低点的紧急调控域调度的方法。当电网系统出现低谷最低点时紧急调度的问题，即紧急调控域调度的方法。系统将通过上面两阶段的调度策略保证了对整个电网运行的稳定性。当决策变量x的值达到紧急调控时，电网中所有发电机组的运行状态

在协调控制状态下均以达到最低状态时，再通过与整个电网运行状态协调调度下利用弃核、弃风、弃光策略g(x_i,α(k))进行调度。

Description

新能源电力系统中紧急调控域的调度方法

技术领域

本发明属于电力系统调度领域，涉及一种在电力系统负荷波谷时段最低点的紧急调控域调度的方法。

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。本发明重点在于处理波谷时段最低点的紧急调度的问题，而在电网在波谷时段，减少机组出力，电网处于异常运行状态，在最低谷，即尖谷时刻，由于机组出力压低程度有限，当机组最小出力状态下总出力仍高于负荷水平时系统需要其他紧急措施保障频率的稳定。

目前，在应对电网负荷低谷的研究中主要在以下几个方面：

如现有技术1，提高峰谷时电价降低低谷时电价，鼓励用电用户避开峰谷时用电转到低谷电价低时用电，《基于博弈论的分时电价研究》(重庆大学，2006)中对分时电价进行了较为系统、深入的分析，并建立了一套涉及政府、电力公司和电力用户的需求侧分时电价模型，在分时电价模型中引入博弈论的思想，并基于模糊控制算法对控制模型进行了优化，通过仿真验证此方法可以提高用户在波谷时段的用电量；但此方法可以提高的是波谷时段的用电量，无法解决当波谷出现最低点时紧急的控制策略。

现有技术2，随着主动负荷系统的发展，利用主动负荷的互动响应特性，主动选择用电时段。《低谷电蓄能供暖系统的应用探讨》(科技创新与应用,2017)中提供了一种低谷电蓄能供热系统的方法，在谷电时，保存充足的蓄热量，可以实现提高谷电时的用电量。但此技术扔无法解决当波谷出现最低点时紧急的控制策略。

根据以上技术的缺陷及问题，本发明中针对在系统出现波谷最低点时的紧急措施进行研究，并将系统的波谷最低点的一段时刻称为紧急调控域，在本发明中主要设计的是紧急调控域的调度方面的问题，下面将从电网调度作为切入点介绍紧急调控域调度方法。

发明内容

本发明的目的是当电网系统出现低谷最低点时紧急调度的问题，即紧急调控域调度的方法。为了解决该问题，将一个电网系统中的所有形式的发电机组运行状态作为目标函数，当发电机组≥2时，电网中某一个机组发生变化时，随之所有的机组都会发生变化。

步骤一：把电网中所有形式的发电机组运行状态的变化称为发电机组的动态多目标优化，本发明需要解决的是调度问题，所以通过公式(1)将问题进行描述：

在式中

x为电网中某一时刻的负荷系数，记为决策变量；

S是整个日负荷曲线的上下限值，记为决策空间；

F(x,α(t))→M为电网中包含的所有形式发电机组在负荷系数为x此时各自的运行状态f_i(x,α(t))；

M为电网中发电机组的个数；

α(t)为整个电网运行的相关动态参数，在时间周期内为具有离散特性的变量，α(t)可以被离散化为α(k),k＝1,2,···,K；并认为在任一个划定的时间段中,α(k)为确定不变量。

步骤二：通过定义P_i为在某一时刻整个电网中所有发电机组的发出功率，这里有

式中，

为所有的发电机组运行中与所需负荷的动态功率变化相对差值，根据此差值来决定下一时刻所有发电机组的状态；/>

表示/>

在未来动态功率变化/>

中的发电机组运行状态的预测值；η为整个调控域的稳定性阈值，稳定性阈值取决于发电机组所能承受的最小运行状态。

步骤三：系统通过决策变量x判断电网是否处于紧急调控域状态，当电网达到紧急调控域状态x_i时，此时的发电机组都已在协调控制下降低到最低运行状态，电网中的储电储热负荷也以运行在饱和状态，此时将只能通过协调弃核、弃风、弃光配合火力发电机组的运行，在紧急调控域调度中的第一阶段描述为：

其中

式中

为电网中每个发电机组协调调度下所能接受的最低运行状态；

T为日负荷曲线周期，取为24小时；

为各发电机组在一定时间段内运行的波动函数。

当所有发电机组全部全部达到最低运行状态，将启动第二阶段调度策略，此过程描述为：

式中

g(x_i,α(k))为波谷最低点时电网所有核电、风电、光电及其除火电外他形式发电的运行状态；

为整个发电机组在波谷最低点时运行的波动函数。

当电网处于紧急调控域阶段时，系统将通过上面两阶段的调度策略保证了对整个电网运行的稳定性。当决策变量x的值达到紧急调控时，电网中所有发电机组的运行状态

在协调控制状态下均以达到最低状态时，再通过与整个电网运行状态协调调度下利用弃核、弃风、弃光策略g(x_i,α(k))进行调度。

有益效果

与现有技术相比本发明可以达到的有益效果是，本发明中对电网运行日负荷曲线出现波谷最低点时电网的调度提出一种全新的概念，即紧急调控域调度。相比现有技术中当电网运行处于波谷时段调度控制策略，只能单纯依靠转移用电负荷来提高低谷时段的用电量，当电网出现较低波谷时段并没有较好的处理措施这一缺陷；本发明针对这一缺点，提出了一种紧急调控域调度的方法，通过判断电网中决策变量x的值，当电网处于急调控域运行状态时F(x_i,α(t))，系统将分两阶段启动相应的调度策略，可以充分保证电网中所有发电机组运行的经济性和稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的一种紧急调控域调度方法的流程图。

图2电网日负荷曲线

具体实施方案

使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

具体数据准备：

通过某含有10组发电机组的某区域电网系统进行验证，各组发电机组的具体参数参考如下表所示，机组1-6号为火力发电机组，7号为核电发电机组，8-9号为风力发电机组，10号为太阳能光伏发电机组。此区域电网系统中的日负荷曲线如下图2所示。从日负荷曲线图可以看出在凌晨3点至6点时间段中，电网处于紧急调度时段，需要运用紧急调控域调度方法对其进行协调调度。实时步骤如下：

表1某区域发电机组的参数参考

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步骤1：建立模型。

通过公式(1)把电网中10组发电机组的动态多目标优化问题进行描述，描述函数为：

F(x,α(t))＝{f₁(x,α(t)),…,f₁₀(x,α(t))}

s.t.x∈S

其中：x为本区域电网中某一时刻的负荷系数，记为决策变量；S是整个日负荷曲线的上下限值S∈[450,1450]，单位MW，记为决策空间，；F(x,α(t))→M为电网中包含的所有形式发电机组在负荷系数为x此时各自的运行状态f_i(x,α(t))；本测试区域电网系统中发电机组的个数为10组；

步骤2：通过公式(2)～(4)确定在紧急调控域运行状态下整个电网中所有发电机组的发出功率，这里有

当在紧急调控域运行状态下计算结果如下表2所示：

步骤3：判断紧急调控域状态变量x_i。

当电网达到紧急调控域状态x_i时，发电机组降低到最低运行状态，紧急调控域调度中的这一过程通过公式(5)～(6)进行描述：

所有发电机组全部运行在最低运行状态，将启动第二阶段调度策略，通过协调控制先弃核再弃风最后弃光的策略以保证火电机组的不停机运行，此过程通过公式(7)描述为：

紧急调控结果如下表3所示：

通过上述实例的实施及验证表明，当电网处于紧急调控域运行状态时，本发明的紧急调度策略可以很好的保证了所有发电机组的运行安全稳定性及整个电网的运行经济可靠性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种新能源电力系统中紧急调控域的调度方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：把电网中这种变化称为发电机组的动态多目标优化，所以通过公式(1)将问题进行描述：

在式中

x为电网中某一时刻的负荷系数，记为决策变量；

S是整个日负荷曲线的上下限值，记为决策空间；

F(x,α(t))→M为电网中包含的所有形式发电机组在负荷系数为x此时各自的运行状态f_i(x,α(t))；

M为电网中发电机组的个数；

α(t)为整个电网运行的相关动态参数，在时间周期内为具有离散特性的变量，α(t)可以被离散化为α(k),k＝1,2,···,K；并认为在任一个划定的时间段中,α(k)为确定不变量；

步骤二：通过定义P_i为在某一时刻整个电网中所有发电机组的发出功率；

步骤三：系统通过决策变量x判断电网是否处于紧急调控域状态，当电网达到紧急调控域状态x_i时，此时的发电机组都已在协调控制下降低到最低运行状态，电网中的储电储热负荷也以运行在饱和状态，此时将通过协调弃核、弃风、弃光配合火力发电机组的运行；

所述的步骤二中定义的P_i的计算式为：

式中，

为各个个发电机组中相邻的动态功率变化相对差值，根据此相对差值可以预判下一时刻发电机组的状态；/>

表示/>

在未来动态功率变化

中的发电机组运行状态的预测值；η为整个调控域的稳定性阈值，稳定性阈值取决于发电机组所能承受的最小运行状态；

所述的步骤三中在紧急调控域调度中的第一阶段描述为：

其中

式中

为电网中每个发电机组协调调度下所能接受的最低运行状态；/>

T为日负荷曲线周期，取为24小时；

为各发电机组在一定时间段内运行的波动函数；

当所有发电机组全部全部达到最低运行状态，将启动第二阶段调度策略，此过程描述为：

式中

g(x_i,α(k))波谷最低点时电网所有核电、风电、光电及其除火电外他形式发电的运行状态；

为整个发电机组在波谷最低点时运行的波动函数；

当电网处于紧急调控域阶段时，系统将通过上面两阶段的调度策略保证了对整个电网运行的稳定性；当决策变量x的值达到紧急调控时，电网中所有发电机组的运行状态

在协调控制状态下均以达到最低状态时，再通过与整个电网运行状态协调调度下利用弃核、弃风、弃光策略g(x_i,α(k))进行调度。/>

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