CN108448655B - 一种无源电网广域发电控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无源电网广域发电控制方法及系统，包括：根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配；根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量；根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电。本发明通过调节经柔性直流电网送出的风电/光伏电站的功率输出来实现优化运行，能够有效地平抑风电与光伏发电分钟级波动特性，能够减轻打捆的抽蓄电站的调节压力，实现了全部由新能源电站组成的无源电网的广域发电控制。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统控制技术领域，具体涉及一种无源电网广域发电控制方法及系统。
背景技术
当前，节能减排并遏制气候变暖已经是全世界面临的一项共同挑战和重要议题。我国政府高度重视电力工业的节能减排工作，提出在电力领域实施节能发电调度，提高电力工业能源使用效率，减少环境污染，促进能源和电力结构调整。这是电力行业贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。
以风电、光伏为代表的新能源因其无污染可再生特性，且无温室气体排放，逐渐成为能源发展的重要方向。随着大型风电、光伏发电基地的出现，直流送端新能源比例不断扩大并将成为主要电力来源，这对新能源的消纳形式和送受端机组的控制方式提出新的技术要求。
一是由送端本地消纳过渡到送受端共同消纳，需要大规模新能源全局消纳的送端、受端、交直流功率协调控制。
二是由于新能源发电具有间歇性、波动性等特点，随着其穿透功率的增加、会对电网造成一定程度的冲击。按传统模式独立建设风电、光伏、储能和抽蓄电站的自动发电控制系统，相互之间无法实现信息共享与融合，给风光储抽蓄柔直环网联合发电系统的运行管理及维护带来极大的不便，系统运行也难以满足日益增长的精细化需求。
三是在已有的水光互补工程中，用常规电源对新能源波动进行调节时，会使水电站频繁调节容易使机组加速疲劳积累，若新能源电站本身具备一定调节能力，则可减小打捆调节的常规电源的调节频率。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种无源电网广域发电控制方法及系统。
一种无源电网广域发电控制方法，所述方法包括：
根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配；
根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量；
根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电。
优选的，所述根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，包括：
获取无源电网中所有执行站下的发电机有功功率，计算总有功功率；
基于预先设定计划曲线获得计划发电量；
根据所述总有功功率和所述计划发电量计算功率超额数值或功率缺额数值。
优选的，所述根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量，包括：
根据子站下的执行站的可调量计算每个执行站的可调量的占比；
根据所述子站的有功差值和每个执行站调节量的占比计算每个执行站的调节量。
优选的，所述将所述有功差值按控制子站进行分配包括：
根据所述有功差值和主站下所有子站的可调节量占比分配所述子站的调节量；
其中，所述子站的调节量包括调节上限或调节下限；
所述调节上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；
所述调节下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量。
优选的：所述子站的调节上限按下式计算：
式中，ΔPi_up_ord为子站的调节上限；ΔPdown为功率缺额数值；ΔPi_up_res为风电/光伏汇集站的总可调量上限。
优选的：所述子站的调节下限按下式计算：
式中，ΔPi_down_ord：子站的调节下限；ΔPi_up：功率超额数值；ΔPi_down_res：风电/光伏汇集站的总可调量下限。
优选的，所述根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电，包括：
根据执行站的可调量和所述执行站下的发电机的可调量占比分配所述执行站的调节量；
其中，所述执行站的调节量包括发电机有功功率上限和发电机有功功率下限；
所述发电机有功功率上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；
所述发电机有功功率下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量。
优选的，所述发电机的有功功率调整上限按下式计算：
式中，ΔPi_down_ord：发电机的有功功率调整上限；ΔPi_down_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_up_res：电站的功率调节上限；m:电站的数量；j:电站的编号。
优选的，所述发电机的有功功率调整下限按下式计算：
式中，ΔPj_down_ord：发电机的有功功率调整下限；ΔPi_up_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_down_res：电站的功率调节下限；m:电站的数量；j:电站的编号。
优选的，所述发电机包括：风电发电机和/或光伏发电机。
优选的，所述执行站为新能源电站；
所述控制子站包括：控制至少一个新能源电站；
所述控制主站与无源电网连接，并控制所有控制子站。
一种无源电网广域发电控制系统，所述系统包括：
分配模块，用于根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配；
计算模块，用于根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量；
控制模块，用于根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电。
优选的，所述分配模块包括：
第一计算子模块，用于获取无源电网中所有执行站下的发电机有功功率，计算总有功功率；基于预先设定计划曲线获得计划发电量；根据所述总有功功率和所述计划发电量计算功率超额数值或功率缺额数值；
分配子模块，用于根据所述有功差值和主站下所有子站的可调节量占比分配所述子站的调节量；其中，所述子站的调节量包括调节上限或调节下限；所述调节上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；所述调节下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量。
优选的，所述计算模块包括：
比值计算子模块，用于根据子站下的执行站的可调量计算每个执行站的可调量的占比；
发布子模块，用于根据所述子站的有功差值和每个执行站调节量的占比计算每个执行站的调节量。
优选的，所述控制模块包括：
可调量计算子模块，用于执行站下的发电机的可调量占比；
调整量计算子模块，用于根据执行站的可调量和所述执行站下的发电机的可调量占比分配所述执行站的调节量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的无源电网广域发电控制方法，根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，然后再通过子站、执行站和发电机一层层的下发有功调节量，使之尽可能地减小新能源电站发电波动。
2、本发明提供的技术方案，通过实时功率偏差调整.有效改善了新能源发电的间歇性、波动性等问题，能够有效减轻抽蓄电站调节新能源功率波动的压力，降低抽蓄电站调节频率，同时还可以避免应对新能源波动调节时，会使发电机组频繁调节加速机组老化的问题。
附图说明
图1为本发明的一种无源电网广域发电控制方法流程图；
图2为本发明的柔性直流电网结构示意图；
图3为本发明一种无源电网广域发电控制系统示意图；
图4为本发明的具体实施例的电网控制示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种无源电网广域发电控制方法及系统，包括下列步骤：
实施例1：
如图1所示的一种无源电网广域发电控制方法流程图：
步骤1：根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配；
步骤2：根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量；
步骤3：根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电。
其中，步骤1：根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配：
实时获取无源电网中所有发电机有功功率，计算所有发电机的总有功功率；
基于预先设定计划曲线获得计划发电量；
根据所述发电机的总有功功率和所述计划发电量计算功率超额数值或功率缺额数值。
根据所述有功差值确定功率超额或功率缺额；
将所述功率超额或功率缺额根据子站的可调节量占所有子站的总可调量的比值分配所述子站的调节上限或下限。
子站的调节上限ΔPi_up_ord按下式计算：
式中，所述ΔPdown为功率缺额数值,所述ΔPi_up_res为风电/光伏汇集站的总可调量上限；
子站的调节下限ΔPi_down_ord按下式计算：
式中，所述ΔPi_up为功率超额数值，所述ΔPi_down_res为风电/光伏汇集站的总可调量下限。
步骤2：根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量：
根据所述子站下的执行站上传的可调量计算每个执行站的可调量占所述子站下的所有执行站可调量的比值；
根据所述子站分配的有功差值和所述比值计算每个所述执行站的调节量，并将所述调节量发布到相应执行站。
步骤3：根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电：
基于执行站预先设定计划曲线对应的有功功率与当前实际发布的有功功率，计算所述执行站中各发电机的可调量；
基于执行站相应的调节量和所述各发电机的可调量占所述执行站下所有发电机的可调量的比值分配每个发电机的有功功率调整上限或下限。
发电机的有功功率调整上限ΔPi_down_ord按下式计算：
式中，ΔPi_down_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_up_res：电站的功率调节上限；m:电站的数量；j:电站的编号。
发电机的有功功率调整下限ΔPj_down_ord按下式计算：
式中，ΔPi_up_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_down_res：电站的功率调节下限；m:电站的数量；j:电站的编号。
发电机包括：风电发电机和/或光伏发电机。
执行站为新能源电站；
控制子站包括：控制至少一个新能源电站；
控制主站与无源电网连接，并控制所有控制子站。
实施例2：
以图4所示的本发明的具体实施例的电网控制示意图，2个送端换流站、1个调节换流站连接抽水蓄能电站、1个受端换流站。
其中，送端换流站均连接无源电网，无源电网在这里是指一个全部由新能源电站作为电源组成的交流电网。
送端换流站为受端换流站提供稳定的新能源，当提供的新能源不足或者超过所需值时，由调节端换流站消纳或者补充新能源。
通过在送端换流站内提供虚拟频率，该换流站连接的无源电网内的大规模新能源发电，利用广域发电控制功能减小偏移计划曲线的程度，达到在无源电网内尽可能地平抑送出功率的波动的目的。具体实现包括下列步骤：
步骤1，在换流站设置无源电网广域发电控制主站，在接入换流站的风电/光伏汇集站装设置广域发电控制子站，风电/光伏电站内设置执行站。
步骤2，装设在换流站的主站计算换流站送端当前送出功率(即换流站所有配套新能源发电实时出力之和)与其计划曲线(即换流站所有配套新能源发电的计划之和)的功率超额ΔPup或功率缺额ΔPdown，并根据
分配到各子站。
步骤3，广域发电控制子站接收各新能源电站的调整量信息，求出该风电/光伏汇集站总的可调节量ΔPi_up_res和ΔPi_down_res，上传广域发电控制子站。同时，接收广域发电控制主站分配的总调节功率值ΔPi_down_ord或ΔPi_up_ord，然后根据
和
分配到该汇集站连接的新能源电站。
步骤4，子站考虑了如下原约束：
风机/光伏逆变器的有功调整的速率约束、根据功率预测计算的风机/光伏逆变器的上下有功调节空间约束等。
把有功功率调整量分配ΔPj_up_ord或ΔPj_down_ord到各风机/光伏逆变器。
图2为本发明的柔性直流电网结构示意图：
各新能源电厂将新能源电站中的实时出力运行信息发送到风电/光伏汇集站中，所述风电汇集站将所有新能源电厂中的实时运行信息汇集起来，然后发送到控制保护专用网中，所述控制保护专用网经过分析计算，然后再将所收集到的实时出力运行信息传递给换流站中的广域发电控制主站，所述广域发电控制主站获得新能源电站中的实际发电出力信息，经过数据分析后再将控制信息发给控制保护专用网，所述控制保护专用网根据各风电/光伏汇集站上传的实时出力运行信息分配控制信息，所述风电/光伏汇集站获得相应的新能源电站发电控制信息后再传递给连接新能源电厂，所述新能源电厂再将获得的控制信息传递给新能源电站中的风机/逆变器。
当所述风机/逆变器获得控制信息后，将会调节发电的频率从而能够达到相应的要求。
实施例3：
本发明还提供一种无源电网广域发电控制系统，如图3所示：
分配模块，用于根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值；并将所述有功差值按控制子站进行分配；
计算模块，用于根据分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站上传的可调量，计算执行站的调节量，并将所述调节量发布到相应执行站；
控制模块，用于根据所述执行站相应的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电。
分配模块包括：
第一计算子模块，用于实时获取无源电网中所有发电机有功功率，计算所有发电机的总有功功率；基于预先设定计划曲线获得计划发电量；根据所述发电机的总有功功率和所述计划发电量计算功率超额数值或功率缺额数值；
分配子模块，用于根据所述有功差值确定功率超额或功率缺额；将所述功率超额或功率缺额根据子站的可调节量占所有子站的总可调量的比值分配所述子站的调节上限或下限。
计算模块包括：
比值计算子模块，用于根据所述子站下的执行站上传的可调量计算每个执行站的可调量占所述子站下的所有执行站可调量的比值；
发布子模块，用于根据所述子站分配的有功差值和所述比值计算每个所述执行站的调节量，并将所述调节量发布到相应执行站。
控制模块包括：
可调量计算子模块，用于基于执行站预先设定计划曲线对应的有功功率与当前实际发布的有功功率，计算所述执行站中各发电机的可调量；
调整量计算子模块，用于基于执行站相应的调节量和所述各发电机的可调量占所述执行站下所有发电机的可调量的比值分配每个发电机的有功功率调整上限或下限。
发电机的有功功率调整上限ΔPi_down_ord按下式计算：
式中，ΔPi_down_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_up_res：电站的功率调节上限；m:电站的数量；j:电站的编号。
发电机的有功功率调整下限ΔPj_down_ord按下式计算：
式中，ΔPi_up_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_down_res：电站的功率调节下限；m:电站的数量；j:电站的编号。
因此，本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，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，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种无源电网广域发电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据每个子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配；
根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量；
根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电所述根据所有子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，包括：
获取无源电网中所有执行站下的发电机有功功率，计算总有功功率；
基于预先设定计划曲线获得计划发电量；
根据所述总有功功率和所述计划发电量计算功率超额数值或功率缺额数值；
所述将所述有功差值按控制子站进行分配包括：
根据所述有功差值和主站下所有子站的可调节量占比分配所述子站的调节量；
其中，所述子站的调节量包括调节上限或调节下限；
所述调节上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；
所述调节下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量；
所述子站的调节上限按下式计算：
式中，ΔPi_up_ord为子站的调节上限；ΔPdown为功率缺额数值；ΔPi_up_res为风电/光伏汇集站的总可调量上限；n:子站的数量；i:子站的编号；
所述子站的调节下限按下式计算：
式中，ΔPi_down_ord：子站的调节下限；ΔPi_up：功率超额数值；ΔPi_down_res：风电/光伏汇集站的总可调量下限；
所述根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电，包括：
根据执行站的可调量和所述执行站下的发电机的可调量占比分配所述执行站的调节量；
其中，所述执行站的调节量包括发电机有功功率上限和发电机有功功率下限；
所述发电机有功功率上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；
所述发电机有功功率下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量；
所述发电机的有功功率调整上限按下式计算：
式中，ΔPj_up_ord：发电机的有功功率调整上限；ΔPi_down_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_up_res：电站的功率调节上限；m:电站的数量；j:电站的编号；
所述发电机的有功功率调整下限按下式计算：
式中，ΔPj_down_ord：发电机的有功功率调整下限；ΔPi_up_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_down_res：电站的功率调节下限；m:电站的数量；j:电站的编号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量，包括：
根据子站下的执行站的可调量计算每个执行站的可调量的占比；
根据所述子站的有功差值和每个执行站调节量的占比计算每个执行站的调节量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机包括：风电发电机和/或光伏发电机。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行站为新能源电站；
所述控制子站包括：控制至少一个新能源电站；
控制主站与无源电网连接，并控制所有控制子站。
5.一种无源电网广域发电控制系统，其特征在于，所述系统包括：
分配模块，用于根据每个子站的有功功率和预先设定的计划曲线的差值得到有功差值，并将所述有功差值按控制子站进行分配；
计算模块，用于根据子站分配的有功差值以及所述子站下的所有执行站的可调量，计算执行站的调节量；
控制模块，用于根据执行站的调节量以及所述执行站中各发电机的可调量计算每个发电机的有功功率调整量，并依据所述有功功率调整量控制每台发电机进行发电；所述分配模块包括：
第一计算子模块，用于获取无源电网中所有执行站下的发电机有功功率，计算总有功功率；基于预先设定计划曲线获得计划发电量；根据所述总有功功率和所述计划发电量计算功率超额数值或功率缺额数值；
分配子模块，用于根据所述有功差值和主站下所有子站的可调节量占比分配所述子站的调节量；其中，所述子站的调节量包括调节上限或调节下限；所述调节上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；所述调节下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量；
其中，所述子站的调节量包括调节上限或调节下限；
所述调节上限为当有功差值为功率超时子站的调节量；
所述调节下限为当有功差值为功率缺额时子站的调节量；
所述子站的调节上限按下式计算：
式中，ΔPi_up_ord为子站的调节上限；ΔPdown为功率缺额数值；ΔPi_up_res为风电/光伏汇集站的总可调量上限；n:子站的数量；i:子站的编号；
所述子站的调节下限按下式计算：
式中，ΔPi_down_ord：子站的调节下限；ΔPi_up：功率超额数值；ΔPi_down_res：风电/光伏汇集站的总可调量下限；
所述控制模块包括：
可调量计算子模块，用于执行站下的发电机的可调量占比；
调整量计算子模块，用于根据执行站的可调量和所述执行站下的发电机的可调量占比分配所述执行站的调节量；
所述发电机的有功功率调整上限按下式计算：
式中，ΔPj_up_ord：发电机的有功功率调整上限；ΔPi_down_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_up_res：电站的功率调节上限；m:电站的数量；j:电站的编号；
所述发电机的有功功率调整下限按下式计算：
式中，ΔPj_down_ord：发电机的有功功率调整下限；ΔPi_up_ord：功率缺额状态下子站的功率调节量；ΔPj_down_res：电站的功率调节下限；m:电站的数量；j:电站的编号。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述计算模块包括：
比值计算子模块，用于根据子站下的执行站的可调量计算每个执行站的可调量的占比；
发布子模块，用于根据所述子站的有功差值和每个执行站调节量的占比计算每个执行站的调节量。
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