CN110635521A - 一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法及系统，包括(1)根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度；(2)根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。采用本发明能很好的分配给不同性能、不同状态的机组一个相互公平合理的指令值，从而避免电网资源的浪费、能源的流失以及对机组本身的损伤。

Description

一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电网调度控制领域，具体涉及一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法及系统。
背景技术
AGC是自动发电控制系统，该系统是一种智能电网自动发电控制系统，是电网调度自动化系统一项重要和基础的功能，是指水电厂或火电厂计算机监控系统根据调度中心AGC软件计算结果输出的设点或脉冲调节命令，自动调节机组的出力使电网的频率和联络线净交换功率维持在计划值的闭环调节过程，AGC的投入可以减轻调度人员的劳动强度、保证电网频率质量，提高电网运行的现代化水平。
AGC系统两大重要的功能即控制电网频率在标准范围之内以及控制电网总出力与负荷量的协同，如果没有AGC系统的调节，机组出力和负荷量不等则后引起电网的波动，频率参数超过额定范围，导致大面积的电网事故。所以AGC系统对于电网来说是至关重要的。在原本AGC控制模式下，虽然实现基本的控制要求可以实现，但没有考虑各机组之间的升或降有功出力的先后顺序和有功出力值的大小，导致各个机组的出力不公平的现象发生。例如，一台当前有功出力将要接近容量限值的机组，当全网总有功出力依旧没有达到负荷量时，需要增加有功出力。在原有控制模式下，AGC依旧会下达该机组提高有功出力的指令，而于此同时可能有其他多台机组即使上调有功出力也远远没有到达出力上限。这样就会造成各机组之间出力不公平的现象发生。这样会导致单个机组瘫痪，影响使用寿命，更严重的会导致电网的瘫痪。
现有电网自动发电技术没有尚未见到针对当今电网模式下具有大规模新能源和多种可控负荷进行公平调控的研究成果。各种不同性质的发电机组都有自己的下限出力和上限出力并且都有不同的经济效应，所以必须有一套合理的、公平的发电策略来进行调控，从而避免电网资源的浪费，能源的流失以及对机组本身的损伤。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法及系统，使全网各机组达到公平调节的效果。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，包括以下步骤：
(1)根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度；
(2)根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。
进一步地，所述确定各机组的日计划电量完成度，包括：
从电量系统中获取各机组的日计划电量，并计算各机组当日已完成的发电量；
根据所述日计划电量以及当日已完成的发电量，确定各机组的日计划电量完成度。
进一步地，所述根据所述总调节量计算分配因子，包括：
当总调节量大于零时，AGC系统需上调机组有功出力，根据需要上调有功出力的机组的实际有功出力、控制上限、控制下限、日计划电量、当日已完成发电量，计算需要上调有功出力的机组的上调出力分配因子；
当总调节量小于零时，AGC系统需下调机组有功出力，根据需要下调有功出力的机组的实际有功出力、控制上限、控制下限、日计划电量、当日已完成发电量，计算需要下调有功出力的机组的下调出力分配因子。
进一步地，所述根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配，包括：
根据上调出力分配因子，对所述多个机组中日计划电量完成度相对较低、上备用相对充足的机组优先进行分配；
根据下调出力分配因子，对所述多个机组中日计划电量完成度相对较高、下备用相对充足的机组优先进行分配。
进一步地，所述将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕，包括：
对各机组的分配因子进行排序；
按顺序依次向机组下发一个步长的调整指令，直到总调节量分配完毕。
进一步地，所述对各机组的分配因子进行排序，包括：
对各机组的分配因子从大到小排序。
进一步地，所述上调出力分配因子通过以下公式获得：
Figure BDA0002222714230000031
其中，k1为容量权重系数，取值区间为[0,1]，k2为电量权重系数，取值区间为[0,1]；Pi为该机组实际有功出力，单位MW；Pmax,i为该机组控制上限，单位MW；Pmin,i为该机组控制下限，单位MW；Eplan,i为该机组日前计划电量，单位MW·h；Ei为该机组的当日已完成发电量，单位MW·h。
进一步地，所述下调出力分配因子通过以下公式获得：
Figure BDA0002222714230000032
其中，k1为容量权重系数，取值区间为[0,1]，k2为电量权重系数，取值区间为[0,1]；Pi为该机组实际有功出力，单位MW；Pmax,i为该机组控制上限，单位MW；Pmin,i为该机组控制下限，单位MW；Eplan,i为该机组日前计划电量，单位MW·h；Ei为该机组的当日已完成发电量，单位MW·h。
进一步地，所述调整指令为经过校验的指令；所述校验包括机组反向延时校验、控制信号死区校验、机组响应控制命令校验、最大调节量校验和机组运行限值校验。
本发明还提供一种基于电量和备用容量的公平协调控制系统，包括：
数据处理模块及人机交互模块；所述数据处理模块根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度；所述人机交互模块根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明是一种合理的、公平的发电策略，可以很好的分配给不同性能、不同状态的机组一个相互公平合理的指令值，从而避免电网资源的浪费、能源的流失以及对机组本身的损伤。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
首先需指出，在本发明说明中，“出力”指有功出力，即指发电机组的有功输出功率。为保证各机组电量完成情况的相对平衡和“三公”调度的要求，在现有AGC功能中增加考虑机组备用量与机组电量完成情况的AGC调节策略。通过从电量系统获取机组日计划电量数据，在尽量达到日计划电量目标的基础上，与机组备用量共同参与指导机组调节功率的分配，从而实现对各机组相对平衡的发电量控制。电量平衡分配控制的基本根据有两个：备用量、计划发电量。
根据备用量决定机组公平分配的原则如下：
在不考虑计划发电量的情况下，
1)当AGC需要上调出力时，日计划电量完成度低(各机组计划总电量和已发总电量的相差较大)、上备用充足(各机组上限发电功率和当前发电功率的相差较大)的机组优先进行分配；
2)当AGC需要下调出力时，通过计算分配因子，对日计划电量完成度高(各机组计划总电量和已发总电量的相差较小)、下备用充足(各机组下限发电功率和当前发电功率的相差较大)的机组优先进行分配。
依照该调控原理，首先需实时采集各个机组的上下备用量。机组的上备用量即机组的出力上限值减去机组当前有功出力，机组的下备用量即机组的当前有功出力值减去出力上限值。该调控策略按照机组备用量给机组有功出力升降调节安排先后顺序，就可以很好的避免单个机组出现即将越容量上限的行为，可最大程度的保障机组安全、可靠的持续运行。
根据计划发电量决定机组公平分配的原则如下：
假设多台机组的上下备用量相同，则
1)如果全网需上调总出力，系统会优先给目前发电总量远小于计划发电量的机组下达出力上升指令；
2)如果全网需下调总出力，系统会向目前发电总量超过计划发电量，或计划发电量与目前发电总量相差小的机组优先下达出力下调指令。
则这样可以在保证各机组都完成各自的每日发电量计划的同时达成各机组发电公平。
该公平控制策略综合考虑到各个机组的上下备用量和计划发电量，因此在实际控制过程中将两个因素折算成相应的系数之后叠加算出机组的分配因子，在实际分配中，按照一定顺序依次为机组下发一个步长的上调或者下调出力的指令。
如图1所示，本发明所述一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法具体包括以下步骤：
步骤1、根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度。
各机组的日计划电量完成度是从电量系统中获取各机组的日计划电量，并计算各机组当日已完成的发电量；根据所述日计划电量以及当日已完成的发电量，确定各机组的日计划电量完成度。
(1)判断全网总调节量的方向，总调节量是根据电网的负荷和电网的基准发电量来确定的，也就是差值，负荷大于发电量，总调节量就是负的，反之是正的。当总调节量大于零时，AGC系统需上调机组有功出力，执行第(2)步骤；当总调节量小于零时，AGC系统需下调机组有功出力，执行第(3)步骤。
(2)当AGC系统需要上调出力时，对日计划电量完成度低、上备用充足的机组优先进行分配。在一次分配过程中，某机组i的分配因子为：
式中各参数含义如下：
Figure BDA0002222714230000052
k1为容量权重系数，取值区间为[0,1]，人工设定；
Figure BDA0002222714230000053
k2为电量权重系数，取值区间为[0,1]，人工设定；
Figure BDA0002222714230000061
Pi为该机组实际有功出力，单位MW；
Figure BDA0002222714230000062
Pmax,i为该机组控制上限，单位MW；
Figure BDA0002222714230000063
Pmin,i为该机组控制下限，单位MW；
Figure BDA0002222714230000064
Eplan,i为该机组日前计划电量，单位MW·h；
Figure BDA0002222714230000065
Ei为该机组的当日已完成发电量，单位MW·h。
按照公式(1)计算出各机组的分配因子，在实际分配中，按从大到小顺序依次为机组下发一个步长的增出力指令。
现有三台控制机组，分别为机组1、2、3。当前有功输出功率都为200MW，且已完成的日发电量同为1500MW。但三台机组控制上下限不同，上限分别为220MW、250MW和300MW，下限分别为100MW、120MW和80MW。且每台机组的日计划发电量也不相同，分别是500MW·h、3000MW·h和8000MW·h。这样当要执行总的上调指令时，在仅根据备用量决定机组公平分配时(即K2为零)。就会按照3、2、1的顺序来调节机组。假设每台机组的调节步长均为10MW，总调节需求为上调18MW，这AGC系统分配给机组3的指令为210MW，机组2为208MW，机组3依旧是200MW。而如果仅考虑日发电计划量的情况下(即K1为零)的情况下就会按照3、1、2的顺序来下达输出功率上调的命令。如果综合考虑就要进行计算分配因子，按照分配因子大小排序来进行增加输出功率命令的下达。
(3)当AGC需要下调出力时，对日计划电量完成度高、下备用充足的机组优先进行分配。在一次分配过程中，某机组i的分配因子为：
Figure BDA0002222714230000066
式(2)中各参数含义同式(1)。
按照公式(2)计算出各机组的分配因子，在实际分配中，按从大到小顺序依次为机组下发一个步长的减出力指令。
同上述的条件，如果要下调总的输出功率，在备用量模式下就会按照3、2、1的顺序来调节。如果仅考虑日发电计划，则会优先调剂更加接近计划的机组来下调有功输出功率。
步骤2、根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。
对得到的各机组分配因子进行排序，按顺序依次为机组下发一个步长的增或减的调整指令，直到总调节量分配完毕。在本实施方式中，分配因子从大到小排序。在发出控制命令之前,要进行一系列校验,例如：机组反向延时校验、控制信号死区校验、机组响应控制命令校验、最大调节量校验和机组运行限值校验，以保证机组运行的安全性。向机组下发指令值，使各机组的有功出力按照指令值执行。
本发明还一种基于电量和备用容量的公平协调控制系统，包括数据处理模块根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度；人机交互模块根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。
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。
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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度；
根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。
2.根据权利要求1所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述确定各机组的日计划电量完成度，包括：
从电量系统中获取各机组的日计划电量，并计算各机组当日已完成的发电量；
根据所述日计划电量以及当日已完成的发电量，确定各机组的日计划电量完成度。
3.根据权利要求1所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述根据所述总调节量计算分配因子，包括：
当总调节量大于零时，AGC系统需上调机组有功出力，根据需要上调有功出力的机组的实际有功出力、控制上限、控制下限、日计划电量、当日已完成发电量，计算需要上调有功出力的机组的上调出力分配因子；
当总调节量小于零时，AGC系统需下调机组有功出力，根据需要下调有功出力的机组的实际有功出力、控制上限、控制下限、日计划电量、当日已完成发电量，计算需要下调有功出力的机组的下调出力分配因子。
4.根据权利要求3所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配，包括：
根据上调出力分配因子，对所述多个机组中日计划电量完成度相对较低、上备用相对充足的机组优先进行分配；
根据下调出力分配因子，对所述多个机组中日计划电量完成度相对较高、下备用相对充足的机组优先进行分配。
5.根据权利要求1所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕，包括：
对各机组的分配因子进行排序；
按顺序依次向机组下发一个步长的调整指令，直到总调节量分配完毕。
6.根据权利要求5所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述对各机组的分配因子进行排序，包括：
对各机组的分配因子从大到小排序。
7.根据权利要求3所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述上调出力分配因子通过以下公式获得：
Figure FDA0002222714220000021
其中，k1为容量权重系数，取值区间为[0,1]，k2为电量权重系数，取值区间为[0,1]；Pi为该机组实际有功出力，单位MW；Pmax,i为该机组控制上限，单位MW；Pmin,i为该机组控制下限，单位MW；Eplan,i为该机组日前计划电量，单位MW·h；Ei为该机组的当日已完成发电量，单位MW·h。
8.根据权利要求3所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述下调出力分配因子通过以下公式获得：
其中，k1为容量权重系数，取值区间为[0,1]，k2为电量权重系数，取值区间为[0,1]；Pi为该机组实际有功出力，单位MW；Pmax,i为该机组控制上限，单位MW；Pmin,i为该机组控制下限，单位MW；Eplan,i为该机组日前计划电量，单位MW·h；Ei为该机组的当日已完成发电量，单位MW·h。
9.根据权利要求1所述的一种基于电量和备用容量的公平协调控制方法，其特征在于，所述调整指令为经过校验的指令；所述校验包括机组反向延时校验、控制信号死区校验、机组响应控制命令校验、最大调节量校验和机组运行限值校验。
10.一种基于电量和备用容量的公平协调控制系统，其特征在于，包括：
数据处理模块，用于根据区域控制偏差ACE计算全网有功出力的总调节量，并根据所述总调节量计算分配因子；确定在AGC控制周期内参与控制的多个机组以及各机组的日计划电量完成度；
人机交互模块，用于根据分配因子以及每个机组的日计划电量完成度，对所述参与控制的多个机组进行有功出力分配并将调整指令下发至相应机组，直至所述总调节量分配完毕。
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