CN111027802B - 一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，属于自动发电控制技术领域。本发明包括根据机组当前所处期间和电网当前ACE值所处区间，确定区域调节需求；根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求，以及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表确定该限值类型下机组出力的调节档位和参与调节的机组；根据调节档位计算机组出力指令值，并将指令值下发至参与调节的机组，由参与调节的机组执行指令值。本发明考虑在供热期和非供热期不同时期下，在AGC原有遥测上下限、静态上下限基础上，新增动态上下限模式；提供多套动态控制限值，计算各机组控制器有功指令值。考虑竞价报价及公平原则，优化了辅助服务市场。

Description

一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置，属于自动发电控制技术领域。

背景技术

近年来，我国电力事业飞速发展，虽然以风电、光伏为代表的新能源发展迅猛，但火电在我国电力供需中占据核心地位，火电厂有功控制仍是各地各级调度的工作重点。尤其在我国东北地区的供热期，在新能源受环境影响有功出力波动大的情况下，火电为供暖提供了基础保障，因此对其有功控制尤为重要。近年来。国家提倡电力市场化，倡导竞价调峰。从电网调度的角度，现有火电厂有功调控制方法的专利技术如下：

公布号为CN 106844916 A的发明专利公开了基于调峰辅助服务市场的发电和用电组织方法，根据电力用户提交的一直接交易合同的日交割曲线和调峰用电曲线以及风电企业、火电机组的申报,构建了包括电力用户调峰辅助的市场出清模型，进行市场出清后获得各低谷调峰时段的调峰用电曲线，最后，再按照潜在可调峰电量的火电机组、弃风电量减少的风电机组分别的潜在可调峰电量和弃风减少电量分摊补偿价格，解决了现有电力用户一发电机组直接交易模式缺少用户侧参与调峰辅助、中断负荷调峰涉及面窄的问题，能够在常规电能市场交易的基础上，让电力用户参与调峰辅助服务市场，激发用户侧的调峰潜力,降低全网弃风电量。

公布号为CN 108063459 A的发明专利公开了一种提高电厂深度调峰能力的控制方法,属于电力系统运行与控制领域。本发明在火电机组调峰能力不足的情况在火电厂侧设置大容量电储热装置提高火电厂深度调峰能力。提高电厂出力降低幅度,有效提升了电厂深度调峰的能力,同时增加了具有深度调峰能力电厂的数量。同时通过该方法设置电储热装置,促使热电联产机组供热与供电有效分离,提高了热电联产电厂供电的灵活性,有效提高了供热能力。

上述发明从不同层面和角度提供了火电的有功控制方法，但却鲜少有同时考虑竞价报价及公平原则，利用供热/非供热期动态限值及电网ACE区间对火电厂自动有功控制的方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法及装置，其目的是为了提供一种考虑在供热期和非供热期不同时期下，提供多套动态控制限值，根据区域ACE情况及火电负荷率控制实时有功的竞价调峰的方法

基于上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，包括以下步骤：

根据机组当前所处期间和电网当前ACE值所处区间，确定区域调节需求；

根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求，以及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表确定该限值类型下机组出力的调节档位和参与调节的机组；

根据调节档位计算机组出力指令值，并将指令值下发至参与调节的机组，由参与调节的机组执行所述指令值。

所述机组当前所处期间包括供热期和非供热期；当机组出力为85％-95％P_N时，为供热期；当机组出力为60％-95％P_N时，为非供热期；P_N为额定容量；

供热期和非供热期分别具有三套限值，AGC包括遥测上下限模式、静态上下限模式、动态上下限模式，所述动态上下限模式按照既定规则计算当前电网状态下各机组的控制上下限；AGC提供供热期/非供热期单选菜单和三套限值的单选菜单，根据设定约束条件实现三套限值的自动切换。

所述根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求以及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表，确定该限值类型下机组出力的调节档位，包括：

根据预先设定的限值类型和所述区域调节需求，确定该限值类型下机组出力的调节档位；以及，根据各电厂报价序位表得到报价区间表；

根据所述报价区间表计算所述机组出力调节档位的上下备用值；

根据所述机组出力调节档位的上下备用值调整所述调节档位。

所述根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求，以及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表确定该限值类型下机组出力的调节档位，包括：

当火电机组处于第一套限值，且各厂负荷率接近，均在50％～55％P_N，P_N为额定容量，若此时区域ACE处于紧急区，且频率高于设定限值时，则自动将火电机组限值切换至第二套，启动竞价调峰。

所述机组的出力指令值包括：减少机组出力、增加机组出力和适用控制策略的指令值。

所述减少机组出力是指当全部机组负荷率在55％-50％时，启用深度调峰；补贴报价越低，调峰优先级越高，将报价序位表整理为报价区间表，报价相同的电厂处于同一排序区间内，调节时采用报价区间越低优先级越高的原则；在调节量分配时采用报价排序分配；具体包括确定调节档位和目标值计算。

所述确定调节档位具体包括；

机组报价分为2种，50％-40％，40％-最小方式，在设定报价下机组的控制下限为P_min,i，40％或最小方式，控制上限为P_max,i，50％或40％，机组实际出力为P_i；设辅助服务报价共N个档位，即所有机组按报价分为N个等级，每个机组所处等级为Ri，依次计算每个机组的下备用值：

E_down，i＝P_i-P_min，i

累积每个档位的下备用值：

P_down，i＝ΣE_down，i＝Σ(P_i-P_min，i)

其中：E_down，i表示某机组i的下备用值，P_down，i表示机组i所处档位的与机组i同级的所有机组的下备用值；

假设区域总调节需求为P_reg,总，假设该值为负，向下调节，按档位依次累加总下调备用值，直至满足以下条件：

ΣP_down，i≤P_reg，总≤ΣP_down，i+1

则i为调节档位。

所述目标值计算包括；

按照ACE所处区间判断由i档位之前机组进行调节，还是所有机组参与调节；

若ACE处于紧急区，则全部机组参与调节：

否则

式中P_reg，j为第j台机组的调节步长，P_{gen_des，j}表示第j台机组的目标值；

保证档位i之前机组目标值为下限，而档位i之后机组仅在ACE越紧急限时下调一个步长，使ACE快速恢复。

所述增加机组出力是当区域总调节需求P_reg,总为正时，同样计算各机组的上调备用(P_max,i-P_i)，按报价从高到低排序，累加各报价档位的上调备用，进而计算出档位i；

当ACE处于紧急区时，对于i档之前的机组，目标值为当前档位上限，i档之后机组上调一个步长；

否则，对于i档之前的机组，目标值为当前档位上限，i档之后机组目标值为当前档位下限；

所述适用控制策略是火电机组采用固定周期下发方式，所有机组在相同时刻下发指令，保证分配的公平性。

一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制装置，包括处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器，所述处理器被配置为采用所述的基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法。

本发明具有以下优点及有益效果：

本发明提出了一种根据区域ACE情况及火电负荷率控制实时有功的竞价调峰方法。该方法考虑在供热期和非供热期不同时期下，在AGC原有遥测上下限、静态上下限基础上，新增动态上下限模式，结合区域ACE所处区间，提供多套动态控制限值，根据各电厂报价自动选择控制限值，并计算各机组控制器有功指令值。该发明考虑竞价报价及公平原则，优化了辅助服务市场。

附图说明

图1是指令计算流程图；

图2是基于竞价辅助调节流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明是一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，参见图1和图2，本发明包括以下步骤：

根据机组当前所处期间和电网当前ACE值所处区间，确定区域调节需求；

根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求，以及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表确定该限值类型下机组出力的调节档位和参与调节的机组；

根据调节档位计算机组出力指令值，并将指令值下发至参与调节的机组，由参与调节的机组执行所述指令值。

下面针对本发明方法进行详细描述如下：

首先从设备表获取机组的装机容量、最小控制方式、最大发电能力等基础数据；

判断当前处于供热期/非供热期，以及电网当前ACE值所处区间；

根据调度人员设定，从静态限值、遥测限值、动态限值中选用控制上下限，如选用动态限值，则按照既定规则计算出当前电网状态下各机组的控制上下限；

根据调度人员设定，确定功率分配方式，根据区域调节需求，确定调节档位；

所述功率分配方式包括：报价排序分配或比例分配方式。

如采用报价排序分配方式，获取各电厂报价序位表，并整理出报价区间表，计算各档位调节上下备用，确定参与调节档位及机组；

计算机组指令值。

实施例1：

本发明是一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，包括：

1.机组上下限值选取。

1.1多限值档位。

所述机组当前所处期间包括供热期和非供热期；当机组出力为85％-95％P_N时，为供热期；当机组出力为60％-95％P_N时，为非供热期；P_N为额定容量。

在不同时期分别提供三套不同限值供选择，AGC在原有遥测上下限、静态上下限基础上，新增动态上下限模式，提供供热期/非供热期单选菜单和三套限值的单选菜单，也可根据设定约束条件实现限值的自动切换。

动态限值数据不同于静态限值和遥测限值，其上下限值并不是人为录入或电厂侧上传，而是由一系列既定规则计算出当前电网状态下各机组的控制上下限。动态控制限值表如表1、表2所示。

表1非供热期机组上下限值表

表2供热期机组上下限值表

1.2限值自动切换。

可根据区域ACE情况及火电负荷率，自动切换限制档位：例如当火电机组处于第一套限值，且各厂负荷率接近，均在50％～55％P_N，若此时区域ACE处于紧急区，且频率高于某一限值时，则自动将火电机组限值切换至二套，启动竞价调峰。

2.竞价调峰。

当全部机组负荷率在55％-50％时，可启用深度调峰。补贴报价越低，调峰优先级越高，将报价序位表整理为报价区间表，报价相同的电厂处于同一排序区间内，调节时采用报价区间越低优先级越高的原则，保证调峰成本最低。在调节量分配时可采用报价排序分配或比例分配方式：

报价排序分配方式即以报价次序，由首位依次降低至最小出力的模式；

比例分配方式即采用报价比、容量比、备用比等各种方式，对所有机组分配调节量方式。

机组的出力指令值包括：减少机组出力、增加机组出力和适用控制策略的指令值。

2.1减少机组出力情况。

所述减少机组出力是指当全部机组负荷率在55％-50％时，启用深度调峰；补贴报价越低，调峰优先级越高，将报价序位表整理为报价区间表，报价相同的电厂处于同一排序区间内，调节时采用报价区间越低优先级越高的原则；在调节量分配时采用报价排序分配；具体包括确定调节档位和目标值计算。

(1)确定调节档位。

通常机组报价分为2种，50％-40％一种，40％-最小方式一种，假设在某种报价下机组的控制下限为P_min,i(40％或最小方式)，控制上限为P_max,i(50％或40％)，机组实际出力为P_i。设辅助服务报价共N个档位，即所有机组按报价分为N个等级，每个机组所处等级为Ri，依次计算每个机组的下备用：

E_down，i＝P_i-P_min，i

E_down，i＝P_i-P_min，i

累积每个档位的下备用：

P_down，i＝ΣE_down，i＝Σ(P_i-P_min，i)

P_down，i＝ΣE_down，i＝Σ(P_i-P_min，i)

上两式中：E_down，i表示某机组i的下备用，P_down，i表示机组i所处档位的所有机组(即与机组i同级的所有机组)的下备用。

假设区域总调节需求为P_reg,总(假设该值为负，向下调节)，按档位依次累加总下调备用，直至满足以下条件：

ΣP_down，i≤P_reg，总≤ΣP_down，i+1

ΣP_down，i≤P_reg，总≤ΣP_down，i+1

则i为调节档位。

(2)目标值计算。

然后按照ACE所处区间判断由i档位之前机组进行调节，还是所有机组参与调节。

若ACE处于紧急区，则全部机组参与调节：

否则

式中P_reg，j为第j台机组的调节步长，P_{gen_des，j}表示第j台机组的目标值。

这样保证档位i之前机组目标值为下限，而档位i之后机组仅在ACE越紧急限时下调一个步长，使ACE快速恢复。

2.2增加机组出力情况。

当区域总调节需求P_reg,总为正(区域上调)时，同样计算各机组的上调备用(P_max,i-P_i)，按报价从高到低排序，累加各报价档位的上调备用，进而计算出档位i。

当ACE处于紧急区时，对于i档之前的机组，目标值为当前档位上限，i档之后机组上调一个步长；

否则，对于i档之前的机组，目标值为当前档位上限，i档之后机组目标值为当前档位下限。

2.3适用控制策略的指令值情况。

本控制策略考虑所有机组同时进行排序及分配，所以采用本策略时，建议火电采用固定周期下发方式，所有机组在相同时刻下发指令，可保证分配的公平性。

实施例2

基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制装置，包括处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器。

所述处理器被配置为采用所述的基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法。

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 (4)

1.一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，其特征是：包括以下步骤：根据机组当前所处期间和电网当前ACE值所处区间，确定区域调节需求；机组当前所处期间包括供热期和非供热期；当机组出力为85％-95％P_N时，为供热期；当机组出力为60％-95％P_N时，为非供热期；P_N为额定容量；供热期和非供热期分别具有三套限值，AGC包括遥测上下限模式、静态上下限模式、动态上下限模式，所述动态上下限模式按照既定规则计算当前电网状态下各机组的控制上下限；AGC提供供热期/非供热期单选菜单和三套限值的单选菜单，根据设定约束条件实现三套限值的自动切换；根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求，及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表确定该限值类型下机组出力的调节档位和参与调节的机组；当火电机组处于第一套限值，且各厂负荷率接近，均在50％-55％P_N，若此时区域ACE处于紧急区，且频率高于设定限值时，则自动将火电机组限值切换至第二套，启动竞价调峰；根据调节档位计算机组出力指令值，并将指令值下发至参与调节的机组，由参与调节的机组执行所述指令值；

所述机组的出力指令值包括：减少机组出力、增加机组出力和适用控制策略的指令值；

所述减少机组出力是指当全部机组负荷率在55％-50％P_N时，启用深度调峰；补贴报价越低，调峰优先级越高，将报价序位表整理为报价区间表，报价相同的电厂处于同一排序区间内，调节时采用报价区间越低优先级越高的原则；在调节量分配时采用报价排序分配；

所述减少机组出力包括确定调节档位和目标值计算；

所述确定调节档位具体包括；机组报价分为2种，50％-40％，40％-最小方式，在设定报价下机组的控制下限为P_min,i，40％或最小方式，控制上限为P_max,i，50％或40％，机组实际出力为P_i；设辅助服务报价共N个档位，即所有机组按报价分为N个等级，每个机组所处等级为Ri，依次计算每个机组的下备用值：

E_down,i＝P_i-P_min.i

累积每个档位的下备用值：

P_down.i＝∑E_down,i＝∑(P_i-P_min.i)

其中：E_down,i表示某机组i的下备用值，P_down.i表示机组i所处档位的与机组i同级的所有机组的下备用值；

假设区域总调节需求为P_reg,总，假设该值为负，向下调节，按档位依次累加总下调备用值，直至满足以下条件：

∑P_down.i≤P_reg,总≤∑P_down.i+1

则i为调节档位；

所述目标值计算包括；按照ACE所处区间判断由i档位之前机组进行调节，还是所有机组参与调节；

若ACE处于紧急区，则全部机组参与调节：

否则

式中P_reg.j为第j台机组的调节步长，P_{gen_des.j}表示第j台机组的目标值；

保证档位i之前机组目标值为下限，而档位i之后机组仅在ACE越紧急限时下调一个步长，使ACE快速恢复；

所述增加机组出力是当区域总调节需求P_reg,总为正时，同样计算各机组的上调备用(P_max,i-P_i)，按报价从高到低排序，累加各报价档位的上调备用，进而计算出档位i；

当ACE处于紧急区时，对于i档之前的机组，目标值为当前档位上限，i档之后机组上调一个步长；

否则，对于i档之前的机组，目标值为当前档位上限，i档之后机组目标值为当前档位下限。

2.根据权利要求1所述的一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，其特征是：所述根据预先设定的限值类型、所述区域调节需求以及根据各电厂报价序位表得到的报价区间表，确定该限值类型下机组出力的调节档位，包括：

根据预先设定的限值类型和所述区域调节需求，确定该限值类型下机组出力的调节档位；以及，根据各电厂报价序位表得到报价区间表；

根据所述报价区间表计算所述机组出力调节档位的上下备用值；

根据所述机组出力调节档位的上下备用值调整所述调节档位。

3.根据权利要求1所述的一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法，其特征是：所述适用控制策略是火电机组采用固定周期下发方式，所有机组在相同时刻下发指令，保证分配的公平性。

4.一种基于竞价辅助服务市场的自动发电控制装置，其特征在于，包括处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器，所述处理器被配置为采用如权利要求1-3任一项所述的基于竞价辅助服务市场的自动发电控制方法。