CN108390417B - 一种agc的柔性负荷调度控制方法 - Google Patents

一种agc的柔性负荷调度控制方法 Download PDF

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Abstract

一种AGC的柔性负荷调度控制方法。本发明采用柔性负荷参与系统调度是以柔性负荷为控制对象，采用适用于该类负荷的调度方法来实现负荷与电源的平衡，实现柔性负荷之间的协调运行，实现对于清洁能源的最大消纳，避免浪费。消纳区利用此案储热消纳发电量，这种形式的源荷互动是一种主动行为，改变了过去电源被动适应负荷的状况。柔性负荷无法满足电量过剩时，缓冲区舍弃部分新能源的消纳。

Description

一种AGC的柔性负荷调度控制方法
技术领域
本发明属于电力系统有功调度领域，涉及一种AGC的柔性负荷调度控制方法。
背景技术
“三北”地区新能源装机容量大、分布广，新能源消纳问题尤为突出，电网调控面临新的挑战，传统调度运行控制模式已经无法满足未来电力的需求，就一定程度上表明风电是具有反调峰特性的＂负荷＂，使得负荷峰谷差进一步加大，影响系统的负荷特性，使得系统提高更多的旋转备用来保证当地风电的消纳。如何减少因电力系统调节能力不足导致的弃风弃光现象，促进可再生能源的消纳及利用是目前急需解决的问题。由此提出增添柔性负荷。
AGC的主要作用即为控制系统频率稳定。目前的AGC都是基于火电的AGC调度，电储热元件进行辅助出力的调度措施而并未纳入AGC调度控制中作为一种消纳新能源控制频率稳定的手段，但并未将柔性负荷电储热元件纳入AGC调度中，导致二者结合的配合有偏差，不能更好的增加新能源的消纳。
由于常规的AGC调节只能调节火电机组的出力，由于清洁能源的发电量大，浪费严重，为尽可能消纳新能源，提出了柔性负荷参与的一种AGC的调度控制方法。
发明内容
出于对北方地区的实际考虑，由于水电资源不丰富，冬季受温度影响大，只能作为微调的作用，因此不考虑冬季供暖期间的水电作用。建立火电，柔性负荷装置参与的AGC调节系统，系统状态主要分为三个区域：消纳区，缓冲区，和火电区域，判断区域后控制投切调度过程。工作区域判断以新能源全部入网为前提，利用极限控制策略，火电机组出力下限和电储热机组容量极限为临界条件，建立三态AGC即常规电源控制态，负荷控制态，清洁能源控制态三部分组成的AGC调节系统。以火电为主，柔性负荷辅，利用AGC控制利用ACE分配各个机组出力具有良好的频率调控效果并满足CPS考核指标要求。
控制投切过程如图1所示。
对于火电和热电厂来说，其发电下限具有明确的控制要求，在供热期间，最小发电能力会有所提升东北地区由于冬季处于供热期，较多供热机组下限无法过低。柔性负荷参与系统调度是以柔性负荷为控制对象，采用适用于该类负荷的调度方法来实现负荷与电源的平衡，实现柔性负荷之间的协调运行，实现能源优化配置的目的。消纳区利用此案储热消纳发电量，这种形式的源荷互动是一种主动行为，改变了过去电源被动适应负荷的状况。柔性负荷无法满足电量过剩时，缓冲区舍弃部分新能源的消纳。
根据上述情况，本发明提供一下方案：
步骤一、收集数据
收集的数据包括：
被控制对象：常规电源即参与AGC调节的常规火电机组的发电功率PG；
可控制改变量：柔性负荷电储热(下成为柔性负荷)装置的电储热功率PH；
以及清洁能源发电量入网量Pn；
不可改变量为：用户发电量PD；
区域之间有几乎稳定不变的联络线功率PC；
步骤二、工作区域判断
为了尽可能消纳新能源，利用极限控制策略，火电机组出力下限和电储热机组容量极限为临界条件，判断常规电源区，柔性负荷，弃清洁能源区。
对于控制序列来说，在新能源发电形式过剩时，首先进行火电限制，减少火电出力以平衡供需要求，若已无可调节余度其次投入柔性负荷以消纳多余的新能源发电。柔性负荷全部投入到上限时，则切除多余新能源入网，以保证频率稳定。
步骤三、计算临界条件得出控制方法
控制区域如2图所示：将总的发电控制划分为三个区域：常规电源区，柔性负荷，弃清洁能源区，有两个临界条件①②。
首先判断是发电量多还是负荷量大(即用电量大)；
若负荷大则不必进行柔性负荷的投入，此时保证新能源全部接纳，调节火力发电来调整实时的供需平衡；
若此时发电量大，则先控制火电在发电下限，然后利用临界条件①判断，将数据带入①若等式左边小于等于右边，则区域为常规电源区域；
若带入①左边大于右边则将数据带入临界条件②判断，若②中左边小于等于右边，则此区域为柔性负荷；
若带入②左边大于右边则为第三区域，舍弃部分清洁能源，保证系统稳定。
在常规电源控制区域中，此时清洁能源全部入网，此时柔性负荷装置不进行投入或者已经全部投入，仅通过控制调节火力发电量PG来满足负荷变化的需求。
由于发电要求火力发电有发电下限PGmin，若火力发电不得低于PGmin，柔性负荷控制区域：此时柔性负荷投入，新能源全部入网，火电机组发电量在PGmin，保持不变。
舍弃新能源区即电储热全部投入且仍发电量过剩，为满足供需平衡，保证系统稳定，再去区域内根据部分需要舍弃部分新能源发电量。
由于清洁能源使用超短期负荷预测，时间为5-15分钟，且负荷实时变化，则每次进行调度变化以五分钟为基准，每五分钟进行一次区域比较，以便及时进行调度控制，保重系统运行的可靠性和安全性。
有两个临界条件①②：
临界条件①
其中PGmin为火力发电最小值，PC为单位时间联络线功率，Pn为单位时间清洁能源发电量，PD为单位时间负荷用电功率，t0-t1为积分时间。
(PS:为满足供需平衡即t0-t1时间内发电量等于用电量)
临界条件②：
PH.r为单位时间柔性负荷电储热的功率由于电储热是由n个小电储热组进行电热转换的，tcH,r为电储热可最大储热时间，t0 -t1为积分时间，βr为各个电储热小组电储热状态系数。若要求电储热储热时间超过当前可最大储热时间(即积分时间t0-t1大于tcH,r)则状态系数为1，否则为0。电储热状态系数为1积分时间就按电储热最大时间来算，电储热状态系数为0就按正常t 0-t1的积分时间的时间来算。
有益效果
(1)不同于以往的AGC只能控制火力发电的特点，涵盖电储热的AGC能够实现储能装置火电机组共同根据需求调度，以保证负荷用电量需求，并最大程度接纳新能源。
(2)对于控制序列来说，先进行柔性负荷的投入，在全部投入的情况下不得已进行清洁能源的适当舍弃以确保系统稳定性，柔性负荷作为负荷的一种形式，在负荷量小，发电剩余的情况下进行投入，减小峰峰值，增强系统稳定性。
附图说明
图1控制投切过程图
图2三态控制AGC图
具体实施方式
首先对系统的火力发电量PG，清洁能源发电量Pn，以及负荷量PD进行测量，火力发电量是由日前计划对火力发电场提出日发电要求，并依靠实时用电量，利用AGC自动发电控制，对火力机组进行实时调整。其数据主要通过各个由火电厂上传至调度终端的数据，通过调度平台界面进行显示，从而获得该地区的总发电量PG，清洁能源发电量主要分为光伏发电Pn1和风力发电Pn2，该数据的获取主要通过对以往类似天气的数据对比以及十五分钟内进行光和风预测从而获得超短期预测功率清洁能源发电厂的信息测量装置将信息进行测量采集，利用光纤传至调度终端调度平台显示清洁能源发电量Pn，负荷量是PD是利用电网用户用电数据集中进行采集，最终获得该地区的总用电量PD。
某区域火电总额定发电功率为2000MW，下限为850MW，新能源最大发电量为2000MW，柔性负荷最大投入功率280MW，
状态判断
发电剩余量＝Pn+PG+PC-PD
数据1 数据2 数据3
发电剩余量 250 70 480
通过对数据1的判断可以得出此时发电剩余量为250mw，此时电仍有可调范围，降低火电至850mw，可以正好满足负荷，则此时无需柔性负荷投入。此数据为第一工作范围内的数据。
火力发电，新能源发电，以及断面的交换功率满足度第一个临界条件，此时系统位于第一个工作区域
当负荷持续降低，对数据2进行状态判断可以得出此时发电剩余为70mw此时新能源发电量无明显变化，火电已经无可调余度，要保证新能源的全部入网，此时投入柔性负荷装置对70mW 多余电量进行消纳。
此时处于柔性负荷工作区域，满足以下等式关系。
当柔性负荷可充电时间小于需充电时间时此时充电时间为可充电时间即βr＝1，否则βr＝0。
由此当负荷再次降低，此时由临界条件可以判断剩余电量已经超过柔性负荷可以接受最大范围，此时柔性负荷全部投入的同时，对多余的清洁能源发电量进行舍弃。

Claims (1)

1.一种AGC的柔性负荷调度控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一、收集数据
收集的数据包括：
被控制对象：常规电源即参与AGC调节的常规火电机组的发电功率PG；
可控制改变量：柔性负荷电储热装置的电储热功率PH；
以及单位时间清洁能源发电量Pn；
不可改变量为：单位时间负荷用电功率PD；
区域之间有几乎稳定不变的联络线功率PC；
步骤二、工作区域判断
为了尽可能消纳清洁能源，利用极限控制策略，火电机组出力下限和电储热机组容量极限为临界条件，判断常规电源区，柔性负荷区，第三区域；
步骤三、计算临界条件得出控制方法
控制区域：将总的发电控制划分为三个区域：常规电源区，柔性负荷区，第三区域，有两个临界条件①火电机组出力下限、②电储热机组容量极限；
首先判断是发电量大还是负荷量大；
若负荷量大则不必进行柔性负荷的投入，此时保证清洁能源全部接纳，调节火力发电来调整实时的供需平衡；
若此时发电量大，则先控制火电在发电下限，然后利用临界条件①判断，将数据带入①若等式左边小于等于右边，则区域为常规电源区域；
若带入①左边大于右边则将数据带入临界条件②判断，若②中左边小于等于右边，则此区域为柔性负荷区；
若带入②左边大于右边则为第三区域，舍弃部分清洁能源，保证系统稳定；
在常规电源区中，此时清洁能源全部入网，此时柔性负荷电储热装置不进行投入，仅通过控制调节火力发电功率PG来满足负荷变化的需求；
由于发电要求火力发电有发电下限PGmin，火力发电不得低于PGmin，柔性负荷区：此时柔性负荷投入，能够保证清洁能源全部入网，火电机组发电功率在PGmin，保持不变；
第三区域即柔性负荷电储热装置全部投入且仍发电量过剩，为满足供需平衡，保证系统稳定，在区域内根据需要舍弃部分清洁能源发电量；
由于清洁能源使用超短期负荷预测，时间为5-15分钟，且负荷实时变化，则每次进行调度变化以五分钟为基准，每五分钟进行一次区域比较，以便及时进行调度控制，保证系统运行的可靠性和安全性；
所述的步骤三计算临界条件得出控制方法有两个临界条件，其中临界条件①为：
其中PGmin为火力发电最小值，PC为单位时间联络线功率，Pn为单位时间清洁能源发电量，PD为单位时间负荷用电功率，t0-t1为积分时间；
其中临界条件②为：
PH.r为单位时间柔性负荷电储热的功率，由于电储热是由n个小电储热组进行电热转换的，tcH,r为电储热可最大储热时间，t0-t1为积分时间，βr为各个小电储热组电储热状态系数；若要求电储热储热时间超过当前可最大储热时间即积分时间t1-t0大于tcH,r，则电储热状态系数为1，否则为0；电储热状态系数为1积分时间就按电储热可最大储热时间来算，电储热状态系数为0就按正常t0-t1的积分时间的时间来算。
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