CN109861249B - 一种电力市场区域互联agc调频机组变化的修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，属于电力市场领域。本发明在三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型下，考虑电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求。针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程。本发明给出了三区域互联系统下两区域发生相同或不同扰动的互联模型，用数学模型直观地呈现了系统各区域的相互关系。本发明减小有负荷扰动或负荷违约区域出现调频机组拒动或延迟动作时给系统带来的功率损耗，缩小影响范围，灵敏迅速地修正机组输出功率增量，使系统的各项指标都在允许范围内，并保持频率偏差和联络线偏差为0，不存在区域控制偏差。

Description

一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法
技术领域
本发明涉及一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，属于电力市场技术领域。
背景技术
电力市场是电力改革中的重要内容，改革的目标在于促进电力工业稳定发展提高电力市场的效率，建立合理的电力市场可以打破电力行业垄断局面增加活力。电力市场背景下厂网分开是商业化运营的主要方式，各个电厂通过报价参与市场竞争，往往以最高的成交价格和最低的运行成本去多发电获取较大的经济利益。电力市场环境下，将发电从电力网络中分离出来，发电厂作为独立的经济实体与电网公司属于不同的利益团体，存在经济上的买卖关系。发电厂不可能无偿提供该项服务，对于电力系统来说，优质安全的运行的前提下采用一些算法减小成本。自动发电控制AGC(Automatic Generation Control,AGC)是调频服务的主要提供者，渐渐从辅助调频发展成为电力市场重要部分，为系统安全稳定运行提高了保障。现今，一次能源基地与能源需求地区呈现典型的远距离、逆向分布特点，未来能源需求和距离的矛盾将日益突出，区域互联已成为主要的输电网络格局，而电力市场环境下，采用何种方式进行AGC辅助调频，如何合理选取AGC机组的最优调节容量，针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作等调频机组变化的情况下，互联区域机组如何协同参与调频成为AGC研究的主要课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，本发明给出了三区域互联系统下两区域发生相同或不同扰动的互联模型，用数学模型直观地呈现了系统各区域的相互关系。采用本发明可以减小有负荷扰动或负荷违约区域出现调频机组拒动或延迟动作时给系统带来的功率损耗，缩小影响范围，更加灵敏地修正机组输出功率增量，使系统的各项指标都在允许范围内，达到无差调节良好的效果。
本发明采用的技术方案是：一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，其特征是，三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型下，考虑电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求。针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程。
进一步，三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型，具体如下：
在A、B、C三区域互联系统，当区域A和区域B某时刻分别有相同负荷扰动ΔPL，则有
Figure GDA0003553018180000021
Figure GDA0003553018180000022
Figure GDA0003553018180000023
Figure GDA0003553018180000024
Figure GDA0003553018180000025
上式中，Δfs、Bs分别为三区域互联系统的频率偏差和自然频率特性系数；i为区域；Bi为区域i的自然频率特性系数；B′i为区域i设定的频率偏差系数；ΔPiT为区域i的联络线功率偏差；ACEi为区域i的区域控制偏差；
若区域A与区域B的负荷扰动不同且分别为ΔPL1和ΔPL2时，有
Figure GDA0003553018180000026
Figure GDA0003553018180000027
Figure GDA0003553018180000028
Figure GDA0003553018180000029
Figure GDA00035530181800000210
Figure GDA00035530181800000211
Figure GDA00035530181800000212
进一步，考虑电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求，具体如下：
Figure GDA0003553018180000031
式中，CEij为i区域的j发电公司发电控制误差；Agc(i,j)为i区域j发电公司AGC调节的参与因子；cpfjk为j发电公司与k负荷的负荷需求合约因子；m为负荷需求集合；ΔDk为k负荷瞬时负荷需求实际值与合约量的偏差；ΔGj为j发电公司瞬时发电量实际值与合约量的偏差。如果负荷k有瞬时违约行为，即ΔDk不为零，负荷侧违约，则由该负荷所在区域的发电公司依据参与因子进行分配，调整发电量；如果发电侧没有根据签约因子进行发电，使发电量与负荷需求不符，发电侧违约引起系统频率偏差，此时也应由引起频率变化的区域进行二次调节，直至频率偏差为零。
状态向量
Figure GDA0003553018180000032
表示为
Figure GDA0003553018180000033
状态方程可表示为：
Figure GDA0003553018180000034
Figure GDA0003553018180000035
Figure GDA0003553018180000036
Figure GDA0003553018180000037
Figure GDA0003553018180000038
式中，j为区域内的发电公司；n为发电公司集合；ni为区域i的发电公司集合；mi为区域i的负荷需求集合；Ni为除区域i以外的区域集合；Til为区域i与区域l直接的联络线同步系数；Δfi为区域i的频率偏差；Δfl为区域l的频率偏差；agcij为i区域j发电公司的参与因子；ACEi为区域i的区域控制偏差；ΔPGj为第j个发电公司实时输出功率；ΔPGDij为区域i的j发电公司功率输出中间变量；ΔPLk为第k个签约负荷需求功率；ΔPLDk为第k个负荷需求功率，包括未签约负荷需求功率；ΔPtie,i为区域i联络线实时有功功率；ki为区域i等值增益；Bi为区域i的频率调差系数；Tpi为区域i系统时间常数；Kpi为区域i系统反馈增益；TTj为发电公司j的调速时间常数；TGij为区域i发电公司j的发电机时间常数。
进一步，针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程，具体如下：
Figure GDA0003553018180000041
Figure GDA0003553018180000042
ΔPxij＝Agc(i,j)ΔPzi (22)
式中，ΔPzi为i区域新增的负荷需求；ΔPzij为i区域的j发电公司新增的发电量；
Figure GDA0003553018180000043
为i区域所有发电机新增的发电需求；
Figure GDA0003553018180000044
为i区域新增的联络线功率需求；AgcSel(i，j)为机组状态，当AgcSel(i，j)＝0表示i区域的j发电公司不参与二次调频，当AgcSel(i，j)＝1表示i区域的j发电公司参与二次调频，Agc(i，j)为机组参与因子，表示i区域j发电公司的参与因子；ΔPxij为i区域j发电公司被系统强行指定需要增发的电量。修正方程根据每个发电公司的参与因子将违约功率分配到各个发电公司以调整机组发电量实现电量的供需平衡。
本发明的有益效果是：
(1)限于我国能源与需求不平衡的现状，大规模区域电网互联的输电网络格局已经初步形成，本发明以三区域互联系统为例，推导三区域互联系统下两区域发生相同或不同扰动的频率偏差、联络线功率偏差和区域控制偏差表达式，将系统各区域的相互关系用数学模型直观的呈现；
(2)考虑到电力市场环境因素，本发明对AGC模型进行改进使各个发电单元输出电量满足市场合同要求；
(3)针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，未经修正的调频方式使系统仍然存在一定频率偏差、联络线功率偏差。本发明对电力市场区域互联AGC调频机组变化进行修正，修正之后的调频能达到无差调节的良好效果。
附图说明
图1为本发明整体流程图；
图2三区域互联电网图。
具体实施方式
为了说明本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：如图1-2所示，一种适应电源出力不确定的主动配电网运行优化方法，包括：三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型下，考虑电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求。针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程。
具体地，如图2所示，三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型：
在A、B、C三区域互联系统，当区域A和区域B某时刻分别有相同负荷扰动ΔPL，则有
Figure GDA0003553018180000051
Figure GDA0003553018180000052
Figure GDA0003553018180000053
Figure GDA0003553018180000054
Figure GDA0003553018180000055
上式中，Δfs、Bs分别为三区域互联系统的频率偏差和自然频率特性系数；i为区域；Bi为区域i的自然频率特性系数；B′i为区域i设定的频率偏差系数；ΔPiT为区域i的联络线功率偏差；ACEi为区域i的区域控制偏差；
若区域A与区域B的负荷扰动不同且分别为ΔPL1和ΔPL2时，有
Figure GDA0003553018180000056
Figure GDA0003553018180000057
Figure GDA0003553018180000058
Figure GDA0003553018180000059
Figure GDA0003553018180000061
Figure GDA0003553018180000062
Figure GDA0003553018180000063
具体地，考虑电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求：
Figure GDA0003553018180000064
式中，CEij为i区域的j发电公司发电控制误差；Agc(i,j)为i区域j发电公司AGC调节的参与因子；cpfjk为j发电公司与k负荷的负荷需求合约因子；m为负荷需求集合；ΔDk为k负荷瞬时负荷需求实际值与合约量的偏差；ΔGj为j发电公司瞬时发电量实际值与合约量的偏差。如果负荷k有瞬时违约行为，即ΔDk不为零，负荷侧违约，则由该负荷所在区域的发电公司依据参与因子进行分配，调整发电量；如果发电侧没有根据签约因子进行发电，使发电量与负荷需求不符，发电侧违约引起系统频率偏差，此时也应由引起频率变化的区域进行二次调节，直至频率偏差为零。
状态向量
Figure GDA0003553018180000065
表示为
Figure GDA0003553018180000066
状态方程可表示为：
Figure GDA0003553018180000067
Figure GDA0003553018180000068
Figure GDA0003553018180000069
Figure GDA00035530181800000610
Figure GDA0003553018180000071
式中，j为区域内的发电公司；n为发电公司集合；ni为区域i的发电公司集合；mi为区域i的负荷需求集合；Ni为除区域i以外的区域集合；Til为区域i与区域l直接的联络线同步系数；Δfi为区域i的频率偏差；Δfl为区域l的频率偏差；agcij为i区域j发电公司的参与因子；ACEi为区域i的区域控制偏差；ΔPGj为第j个发电公司实时输出功率；ΔPGDij为区域i的j发电公司功率输出中间变量；ΔPLk为第k个签约负荷需求功率；ΔPLDk为第k个负荷需求功率，包括未签约负荷需求功率；ΔPtie,i为区域i联络线实时有功功率；ki为区域i等值增益；Bi为区域i的频率调差系数；Tpi为区域i系统时间常数；Kpi为区域i系统反馈增益；TTj为发电公司j的调速时间常数；TGij为区域i发电公司j的发电机时间常数。
具体地，针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程：
Figure GDA0003553018180000072
Figure GDA0003553018180000073
ΔPxij＝Agc(i,j)ΔPzi (22)
式中，ΔPzi为i区域新增的负荷需求；ΔPzij为i区域的j发电公司新增的发电量；
Figure GDA0003553018180000074
为i区域所有发电机新增的发电需求；
Figure GDA0003553018180000075
为i区域新增的联络线功率需求；AgcSel(i，j)为机组状态，当AgcSel(i，j)＝0表示i区域的j发电公司不参与二次调频，当AgcSel(i，j)＝1表示i区域的j发电公司参与二次调频，Agc(i，j)为机组参与因子，表示i区域j发电公司的参与因子；ΔPxij为i区域j发电公司被系统强行指定需要增发的电量。修正方程根据每个发电公司的参与因子将违约功率分配到各个发电公司以调整机组发电量实现电量的供需平衡。
本发明提出了一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，用数学模型直观地呈现了系统各区域的相互关系。采用本发明可以减小有负荷扰动或负荷违约区域出现调频机组拒动或延迟动作时给系统带来的功率损耗，缩小影响范围，更加迅速地修正机组输出功率增量，使系统达到无差调节良好的效果。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，其特征在于：包括如下步骤：在三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型下，根据电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求，针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程；
根据电力市场环境因素，改进AGC模型使各个发电单元输出功率满足市场合同要求，具体如下：
Figure FDA0003553018170000011
式中，CEij为i区域的j发电公司发电控制误差；Agc(i,j)为i区域j发电公司AGC调节的参与因子；cpfjk为j发电公司与k负荷的负荷需求合约因子；m为负荷需求集合；ΔDk为k负荷瞬时负荷需求实际值与合约量的偏差；ΔGj为j发电公司瞬时发电量实际值与合约量的偏差，如果负荷k有瞬时违约行为，即ΔDk不为零，负荷侧违约，则由该负荷所在区域的发电公司依据参与因子进行分配，调整发电量；如果发电侧没有根据签约因子进行发电，使发电量与负荷需求不符，发电侧违约引起系统频率偏差，此时也应由引起频率变化的区域进行二次调节，直至频率偏差为零；
状态向量
Figure FDA0003553018170000012
表示为
Figure FDA0003553018170000013
状态方程可表示为：
Figure FDA0003553018170000014
Figure FDA0003553018170000015
Figure FDA0003553018170000016
Figure FDA0003553018170000017
Figure FDA0003553018170000018
式中，j为区域内的发电公司；n为发电公司集合；ni为区域i的发电公司集合；mi为区域i的负荷需求集合；Ni为除区域i以外的区域集合；Til为区域i与区域l直接的联络线同步系数；Δfi为区域i的频率偏差；Δfl为区域l的频率偏差；agcij为i区域j发电公司的参与因子；ACEi为区域i的区域控制偏差；ΔPGj为第j个发电公司实时输出功率；ΔPGDij为区域i的j发电公司功率输出中间变量；ΔPLk为第k个签约负荷需求功率；ΔPLDk为第k个负荷需求功率，包括未签约负荷需求功率；ΔPtie,i为区域i联络线实时有功功率；ki为区域i等值增益；Bi为区域i的频率调差系数；Tpi为区域i系统时间常数；Kpi为区域i系统反馈增益；TTj为发电公司j的调速时间常数；TGij为区域i发电公司j的发电机时间常数。
2.根据权利要求1所述的一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，其特征在于：所述三区域系统任意两区域发生负荷扰动时的互联模型，具体如下：
在A、B、C三区域互联系统，当区域A和区域B某时刻分别有相同负荷扰动ΔPL，则有
Figure FDA0003553018170000021
Figure FDA0003553018170000022
Figure FDA0003553018170000023
Figure FDA0003553018170000024
Figure FDA0003553018170000025
上式中，Δfs、Bs分别为三区域互联系统的频率偏差和自然频率特性系数；i为区域；Bi为区域i的自然频率特性系数；B′i为区域i设定的频率偏差系数；ΔPiT为区域i的联络线功率偏差；ACEi为区域i的区域控制偏差；
若区域A与区域B的负荷扰动不同且分别为ΔPL1和ΔPL2时，有
Figure FDA0003553018170000026
Figure FDA0003553018170000031
Figure FDA0003553018170000032
Figure FDA0003553018170000033
Figure FDA0003553018170000034
Figure FDA0003553018170000035
Figure FDA0003553018170000036
3.根据权利要求1所述的一种电力市场区域互联AGC调频机组变化的修正方法，其特征在于：针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况，修正AGC模型状态方程，具体如下：
Figure FDA0003553018170000037
Figure FDA0003553018170000038
ΔPxij＝Agc(i,j)ΔPzi (22)
式中，ΔPzi为i区域新增的负荷需求；ΔPzij为i区域的j发电公司新增的发电量；
Figure FDA0003553018170000039
为i区域所有发电机新增的发电需求；
Figure FDA00035530181700000310
为i区域新增的联络线功率需求；AgcSel(i，j)为机组状态，当AgcSel(i，j)＝0表示i区域的j发电公司不参与二次调频，当AgcSel(i，j)＝1表示i区域的j发电公司参与二次调频，Agc(i，j)为机组参与因子，表示i区域j发电公司的参与因子；ΔPxij为i区域j发电公司被系统强行指定需要增发的电量，修正方程根据每个发电公司的参与因子将违约功率分配到各个发电公司以调整机组发电量实现电量的供需平衡。
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