CN108711891B - 一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统及方法 - Google Patents

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    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks

Abstract

本发明公开了一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统，包括调频服务电厂、前置模块、SCADA模块、AGC应用模块、并联考核子系统和现货市场支持子系统；其中调频服务电厂将实时遥信数据传输至前置模块，前置模块将遥信数据传输至SCADA模块，SCADA模块将遥信数据传输至AGC应用模块，AGC应用模块与并联考核子系统和现货市场支持子系统进行数据交互，AGC应用模块将控制指令传输至前置模块，前置模块将控制指令传输至调频服务电厂。本发明还公开了一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，包括以下步骤：调频指标计算模块进行调频性能指标计算；调频指标计算模块进行机组综合调频性能指标计算；调频指标计算模块进行调频贡献指标计算。

Description

一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统及方法
技术领域
本发明涉及电网调频优化领域，更具体地，涉及一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统及方法。
背景技术
调频的实质是进行有功功率的实时平衡。根据南方电网运行特点，引起功率变化的原因主要有：一是由于负荷预测偏差及随机变化造成的功率波动；二是由于系统故障，可能造成发电机跳闸、安全自动装置切机、局部电网解列、部分用户停电等，从而引起系统功率失去平衡。当系统发生功率不平衡的情况时，频率会发生变化并偏离正常控制范围，需要通过一系列的功率调节，使系统重新回到平衡状态，整个过程以频率恢复正常范围为目标。根据调频的实时性，可分为一次调频、二次调频、三次调频。其中，二次调频指当电力系统频率偏离目标频率时，在发电机组一次调频备用调出后，发电机组旋转备用中能够通过AGC在60秒～5分钟内自动调出并恢复电网频率及联络线功率目标。AGC(Automatic GenerationControl)即自动发电控制，指并网电厂的发电机组在规定的出力调整范围内，自动跟踪调度机构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求。
AGC控制模式由基本功率模式、调节功率模式两部分组合构成，通过设定不同的基本功率模式和调节功率模式，实现不同AGC控制模式。
常用的机组基本功率模式为：
AUTO：当前的实际出力；
SCHE：由电厂/机组的发电计划曲线确定，用于执行电厂/机组的发电计划；
BASE：当时的给定值，调度员可根据需要随时输入机组的基本功率；
常用的机组调节功率模式为：
O(Off-regulated)：在任何情况下都不承担调节功率。
R(Regulated)：在ACE超出死区范围(ACE绝对值大于160，为满足ACE合格要求死区应小于L10，并且应避免机组频繁调节)，需要承担调节功率。
A(Assistant)：在次紧急或紧急调节区域时(ACE绝对值大于240)，才承担调节功率。
E(Emergency)：在紧急调节区域时(ACE绝对值大于480)，才承担调节功率。
目前广东AGC机组以火电机组、燃气机组、蓄能机组为主。其中，火电机组由于调节容量较大，为主要调节资源，AGC模式选择SCHEO或SCHER，火电选取SCHE模式主要是为了超短期负荷预测未来系统负荷曲线；燃气机组由于调节性能相对较好，AGC模式选择BASEO或BASER，燃机选取BASE模式主要是为了方便集中控制；蓄能机组调节性能最好，以AUTOR模式为主。负荷高峰时段，由于燃气机组开机较多、蓄能机组并网发电，调频资源较多，优先采用燃机BASER模式、蓄能AUTOR模式以满足系统的调频需求。而在夜间负荷低谷阶段，由于蓄能抽水转泵工况无法调频，大部分燃机两班制运行已停机，此时AGC机组基本只有火电机组，系统调频资源主要来源于火电SCHER模式；当系统深度调峰，机组退出AGC，系统调频资源不足，需通过人工手动调节维持系统频率稳定。
发明内容
本发明的目的是解决上述一个或多个缺陷，提出一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统及方法。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统，包括调频服务电厂、前置模块、SCADA模块、AGC应用模块、并联考核子系统和现货市场支持子系统；其中调频服务电厂将实时遥信数据传输至前置模块，前置模块将遥信数据传输至SCADA模块，SCADA模块将遥信数据传输至AGC应用模块，AGC应用模块与并联考核子系统和现货市场支持子系统进行数据交互，AGC应用模块将控制指令传输至前置模块，前置模块将控制指令传输至调频服务电厂。
优选的是，所述AGC模块包括常规AGC模块、调频指标计算模块和调频容量设置及调频机组自动选择模块；其中常规AGC模块接收到SCADA传输的遥信数据后，将调频机组模型和实时数据传输至调频指标计算模块，调频指标计算模块将调频指标文件发送至并联考核子系统和现货市场支持子系统，同时也将调频指标文件传输至调频容量设置及调频机组自动选择模块；调频容量设置及调频机组自动选择模块将调频出清机组及容量数据传输至常规AGC模块，常规AGC模块将控制指令发送至前置模块和调频指标计算模块。
一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，包括以下步骤：
S1：调频指标计算模块进行调频性能指标计算，调频性能指标包括调节速率K1、调节范围K2和调节精度K3；其中调节速率K1和调节精度K3按照机组跟踪单个指令或多个连续指令合并成的一个总指令的实际过程计算；调节范围K2采用实时计算方法；
调节速率的计算公式为
Figure BDA0001627008100000031
其中
Figure BDA0001627008100000032
式中：vi为第i次AGC机组实测调节速率，vN为机组标准调节速率，单位是MW/分钟，K1i衡量的是该AGC机组第i次实际调节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度；vi是机组第i次调节过程的调节速率(MW/分钟)，PEi是其结束响应过程时的出力(MW)，PSi是其开始动作时的出力(MW)，TEi是结束的时刻(分钟)，TSi是开始的时刻(分钟)，Tact为机组跟踪控制指令的响应时间；
调节精度的计算公式为：
Figure BDA0001627008100000033
其中ΔPi,j为第i台AGC机组在第j个计算时段的调节偏差量，单位为MW。ΔPN为该台机组调节允许的偏差量，K3i衡量的是该AGC机组实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度；ΔPi,j为第i台机组在第j计算时段内的调节偏差量(MW)，Pi,j(t)为其在该时段内的实际出力，Pj为该时段内的设点指令值，TEj为该时段终点时刻，TSj为该时段起点时刻；
调节范围K2按照每5秒一个计算点，每5分钟计算一次机组的调节范围性能指标K2i，再计算全天288点，作为机组每天的调节范围指标K2；具体公式为：
Figure BDA0001627008100000041
式中60表示每个整5分钟有60个计算点，ri-n为机组在i个计算时段第n个采样点的实际调节范围，Ri-N机组在i个计算时段第n个采样点的额定调节范围；
S2：调频指标计算模块进行机组综合调频性能指标计算，其中机组综合调频性能指标K定义为：K＝0.25×(2K1+K2+K3)；
S3：调频指标计算模块进行调频贡献指标计算，调频贡献指标定义为机组每次调节过程调节量的总和，即
Figure BDA0001627008100000042
优选的是，所述多个指令合并包括将多个指令合并成一个虚拟控制指令，指令的起始时间为第一个小指令的指令下发时刻，指令的结束时间为最后一个指令的结束时间。
优选的是，所述指令均为同向指令。
优选的是，所述任意一个指令进入调节偏差的计算时间不超过8s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明根据调频性能指标及其报价情况，对具体哪些机组参与调频有了明确的规则，做到有法可依。提高了调频资源调用的科学性与经济性。引入调频里程概念，对调频机组实行“按劳分配，增加对调频资源的补偿，打破了以往的“大锅饭”情况，提高了电厂加强自身调频性能改造以及参与调频工作的积极性。
附图说明
图1本发明的系统结构图；
图2为本发明的系统流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统，包括调频服务电厂、前置模块、SCADA模块、AGC应用模块、并联考核子系统和现货市场支持子系统；其中调频服务电厂将实时遥信数据传输至前置模块，前置模块将遥信数据传输至SCADA模块，SCADA模块将遥信数据传输至AGC应用模块，AGC应用模块与并联考核子系统和现货市场支持子系统进行数据交互，AGC应用模块将控制指令传输至前置模块，前置模块将控制指令传输至调频服务电厂。
本实施例中，所述AGC模块包括常规AGC模块、调频指标计算模块和调频容量设置及调频机组自动选择模块；其中常规AGC模块接收到SCADA传输的遥信数据后，将调频机组模型和实时数据传输至调频指标计算模块，调频指标计算模块将调频指标文件发送至并联考核子系统和现货市场支持子系统，同时也将调频指标文件传输至调频容量设置及调频机组自动选择模块；调频容量设置及调频机组自动选择模块将调频出清机组及容量数据传输至常规AGC模块，常规AGC模块将控制指令发送至前置模块和调频指标计算模块。
一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，包括以下步骤：
S1：调频指标计算模块进行调频性能指标计算，调频性能指标包括调节速率K1、调节范围K2和调节精度K3；其中调节速率K1和调节精度K3按照机组跟踪单个指令或多个连续指令合并成的一个总指令的实际过程计算；调节范围K2采用实时计算方法；
调节速率的计算公式为
Figure BDA0001627008100000051
其中
Figure BDA0001627008100000052
式中：vi为第i次AGC机组实测调节速率，vN为机组标准调节速率，单位是MW/分钟，K1i衡量的是该AGC机组第i次实际调节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度；vi是机组第i次调节过程的调节速率(MW/分钟)，PEi是其结束响应过程时的出力(MW)，PSi是其开始动作时的出力(MW)，TEi是结束的时刻(分钟)，TSi是开始的时刻(分钟)，Tact为机组跟踪控制指令的响应时间；
调节精度的计算公式为：
Figure BDA0001627008100000061
其中ΔPi,j为第i台AGC机组在第j个计算时段的调节偏差量，单位为MW。ΔPN为该台机组调节允许的偏差量，K3i衡量的是该AGC机组实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度；ΔPi,j为第i台机组在第j计算时段内的调节偏差量(MW)，Pi,j(t)为其在该时段内的实际出力，Pj为该时段内的设点指令值，TEj为该时段终点时刻，TSj为该时段起点时刻；
调节范围K2按照每5秒一个计算点，每5分钟计算一次机组的调节范围性能指标K2i，再计算全天288点，作为机组每天的调节范围指标K2；具体公式为：
Figure BDA0001627008100000062
式中60表示每个整5分钟有60个计算点，ri-n为机组在i个计算时段第n个采样点的实际调节范围，Ri-N机组在i个计算时段第n个采样点的额定调节范围；
S2：调频指标计算模块进行机组综合调频性能指标计算，其中机组综合调频性能指标K定义为：K＝0.25×(2K1+K2+K3)；
S3：调频指标计算模块进行调频贡献指标计算，调频贡献指标定义为机组每次调节过程调节量的总和，即
Figure BDA0001627008100000063
本实施例中，所述多个指令合并包括将多个指令合并成一个虚拟控制指令，指令的起始时间为第一个小指令的指令下发时刻，指令的结束时间为最后一个指令的结束时间。
本实施例中，所述指令均为同向指令。
本实施例中，所述任意一个指令进入调节偏差的计算时间不超过8s。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，其特征在于，应用于一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化系统，所述系统包括调频服务电厂、前置模块、SCADA模块、AGC应用模块、并联考核子系统和现货市场支持子系统；其中调频服务电厂将实时遥信数据传输至前置模块，前置模块将遥信数据传输至SCADA模块，SCADA模块将遥信数据传输至AGC应用模块，AGC应用模块与并联考核子系统和现货市场支持子系统进行数据交互，AGC应用模块将控制指令传输至前置模块，前置模块将控制指令传输至调频服务电厂；
所述AGC应用模块包括常规AGC模块、调频指标计算模块和调频容量设置及调频机组自动选择模块；其中常规AGC模块接收到SCADA传输的遥信数据后，将调频机组模型和实时数据传输至调频指标计算模块，调频指标计算模块将调频指标文件发送至并联考核子系统和现货市场支持子系统，同时也将调频指标文件传输至调频容量设置及调频机组自动选择模块；调频容量设置及调频机组自动选择模块将调频出清机组及容量数据传输至常规AGC模块，常规AGC模块将控制指令发送至前置模块和调频指标计算模块；
方法包括以下步骤：
S1：调频指标计算模块进行调频性能指标计算，调频性能指标包括调节速率K1、调节范围K2和调节精度K3；其中调节速率K1和调节精度K3按照机组跟踪单个指令或多个连续指令合并成的一个总指令的实际过程计算；调节范围K2采用实时计算方法；
调节速率的计算公式为
Figure FDA0002665263490000011
其中
Figure FDA0002665263490000012
式中：vN为AGC机组标准调节速率，单位是MW/分钟，K1i衡量的是AGC机组第i次实际调节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度；vi是机组第i次调节过程的调节速率，单位是MW/分钟，PEi是其结束响应过程时的出力，单位是MW，PSi是其开始动作时的出力，单位是MW，TEi是结束的时刻，单位是分钟，TSi是开始的时刻，单位是分钟，Tact为机组跟踪控制指令的响应时间；
调节精度的计算公式为：
Figure FDA0002665263490000021
其中ΔPi,j为第i台AGC机组在第j个计算时段的调节偏差量，单位为MW，ΔPN为该台机组调节允许的偏差量，K3i衡量的是AGC机组实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度；ΔPi,j为第i台机组在第j计算时段内的调节偏差量，单位是MW，Pi,j(t)为其在该时段内的实际出力，Pj为该时段内的设点指令值，TEj为该时段终点时刻，TSj为该时段起点时刻；
调节范围K2按照每5秒一个计算点，每5分钟计算一次机组的调节范围性能指标K2i，再计算全天288点，作为机组每天的调节范围K2；具体公式为：
Figure FDA0002665263490000022
式中60表示每个整5分钟有60个计算点，ri-n为机组在i个计算时段第n个采样点的实际调节范围，Ri-N机组在i个计算时段第n个采样点的额定调节范围；
S2：调频指标计算模块进行机组综合调频性能指标计算，其中机组综合调频性能指标K定义为：K＝0.25×(2K1+K2+K3)；
S3：调频指标计算模块进行调频贡献指标计算，调频贡献指标定义为机组每次调节过程调节量的总和，即
Figure FDA0002665263490000023
D表示调频贡献指标，Dj表示第j次调节过程调节量。
2.根据权利要求1所述的一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，其特征在于，所述多个连续指令合并包括将多个指令合并成一个虚拟控制指令，指令的起始时间为第一个小指令的指令下发时刻，指令的结束时间为最后一个指令的结束时间。
3.根据权利要求1所述的一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，其特征在于，所述指令均为同向指令。
4.根据权利要求1所述的一种考虑机组调频性能的调频辅助服务优化方法，其特征在于，所述多个连续指令中任意一个指令进入调节偏差的计算时间不超过8s。
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