CN111769599B - 一种电力现货市场下的新能源有功控制方法和装置 - Google Patents

一种电力现货市场下的新能源有功控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力现货市场下的新能源有功控制方法和装置,定周期获取并更新各新能源场站当前时段现货电力计划值;根据当前时段现货电力计划值计算新能源现货电力执行偏差总量;各场站按照现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各新能源场站分配的初始调节量;各场站根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各场站的调剂分配量;基于各新能源场站分配的初始调节量和调剂分配量,计算生成各新能源场站控制指令并下发。该方法在实时控制过程中基于场站实际发电能力对初始电力现货计划值进行修正,以实现现货发电指标的同向趋势可靠执行与新能源发电指标的最大化利用。

Description

一种电力现货市场下的新能源有功控制方法和装置
技术领域
本发明属于电力市场环境下新能源有功自动发电控制(Automatic GenerationControl,AGC)领域,具体涉及一种电力现货市场下的新能源有功控制方法和装置。
背景技术
近年来中国新能源发展迅猛,大规模新能源集中并网给电网调度运行控制带来了大量问题与挑战,围绕新能源有功功率调度控制问题国内外学者开展了大量研究,典型技术方案如下:
文献一《基于超短期风电功率预测的风电场自动发电控制》(中国电力2011年第44卷第2期75-76页)提出了将风电场超短期功率预测值作为下一时刻的发电能力,然而调度中心和风电场站端的预测数据均存在预测精度较低、数据采集周期大于实时控制周期等问题。
文献二《考虑嵌套断面约束的大规模集群风电有功控制策略》(电力系统自动化2015年第39卷第13期17-18页)提出考虑多重嵌套断面协调与强制触发策略在控制断面潮流的基础上最大化利用断面裕度。该方法仅从输电断面接纳层面考虑了新能源的控制方法,未考虑市场因素对各新能源场站发电优先权的差异。
文献三《适应发电权交易的可再生能源有功控制策略》(电力系统自动化2017年第41卷第9期72-74页)提出新能源发电受限状态准确判别方法,采用发电权分级控制与基于实时发电能力再分配的精确控制策略,实现新能源场站发电权交易电量的合理执行,为新能源消纳及电力市场环境下的交易控制进行了初步探索。
2019年,我国推进电力市场建设的政策文件密集出台,电力现货市场建设实现突破。在现货市场初期,清洁能源可以报量不报价方式参与电力现货市场,作为价格接受者优先出清,实现清洁能源的优先消纳。设定了合理的量价申报机制与限价机制的电力现货市场,就是为消纳清洁能源和可再生能源量身打造的。
然而,在目前部分电力现货市场建设试点现场中发现,新能源发电具有间歇性、波动性与低可预测性,很多新能源场站不能严格执行优先出清的现货电力计划,甚至出现部分场站出力受限,部分场站发电指标无法完成的现象,对电力现货市场的健康运营提出了挑战。当前水火机组跟踪发电计划的方式已不再适用于新能源场站,亟需一种适应电力现货市场环境及新能源发电出力特性有功实时控制方法。
发明内容
本发明的目的在于:支撑新能源场站有效参与电力现货市场的闭环运行控制,提出一种电力现货市场下的新能源有功控制方法和装置,解决了现有电力现货市场环境下新能源有功控制不可靠的问题,以保障新能源场站电力现货的可靠执行与发电指标的合理利用。
为了实现上述目标,本发明采用如下技术方案:一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,包含以下步骤:
定周期获取并更新各新能源场站当前时段现货电力计划值;
根据当前时段现货电力计划值计算新能源现货电力执行偏差总量;
根据现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各能源场站的初始调节量;
根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各能源场站的调剂分配量;
基于各新能源场站分配的初始调节量和调剂分配量,生成各新能源场站控制指令并下发。
进一步的,所述新能源现货电力执行偏差总量为所有参与电力现货市场的新能源场站现货计划与当前实际偏差之和。
进一步的,新能源现货电力执行偏差总量,计算公式如下:
Figure BDA0002503357270000021
式中:Pspot-err为新能源现货电力执行总偏差量,正值表示增出力调节,负值表示减出力调节;Pi,spot为新能源场站i的现货电力计划值;Pi,gen为新能源场站i的实际出力值,M表示所有新能源场站集合。
进一步的,各场站按照现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各新能源场站分配的初始调节量,包括步骤:
计算各新能源场站现货电力计划值偏差;
对比各新能源场站现货电力计划值偏差的绝对值,将最小绝对值对应的偏差值作为所有新能源场站现货电力计划值执行偏差极小值;
基于所述现货电力计划值执行偏差极小值,对各新能源场站执行偏差进行等量偏移处理分担偏差总量,得到各新能源场站分配的初始调节量。
进一步的,所述对各新能源场站执行偏差进行等量偏移处理,公式为:
αi=Pi,spot-err-Pmin,spot-err,i∈M
式中:αi为新能源场站i等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差,Pi,spot-err为新能源场站i现货电力计划值执行偏差,Pmin,spot-err为所有新能源场站现货电力计划值执行偏差极小值,M表示所有新能源场站集合。
进一步的,所述初始调节量,计算公式如下:
Figure BDA0002503357270000031
式中:Pi,reg为新能源场站i分配的初始调节量,Pspot-err为新能源现货电力执行总偏差量。
进一步的,各场站根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各场站的调剂分配量,包括步骤:
监视新能源场站指令跟踪响应情况,对上调节不跟踪场站进行识别;
累加计算上调节不跟踪场站分配得到的调节量;
将上调节不跟踪场站调节量按等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差进行再次分配计算,得到各新能源场站的调剂分配量。
进一步的,计算各新能源场站的调剂分配量,公式为:
Figure BDA0002503357270000041
式中:P′i,reg为新能源场站i的调剂分配量,Punav-reg为上调节不跟踪场站分配得到的调节量之和,N表示上调不跟踪场站集合,αi为新能源场站i等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差。
进一步的,还包括在各新能源场站控制指令下发前对所述新能源场站控制指令进行合理性校验,合理性校验包括:调节死区校验、调节步长校验、运行限值校验、增/减闭锁信号校验、一分钟有功最大变化率校验和十分钟有功最大变化率校验。
一种电力现货市场下的新能源有功控制装置,包括:
现货电力计划值获取模块,用于定期获取并更新各新能源场站当前时段现货电力计划值;
初始调节量计算模块,用于根据现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各能源场站的初始调节量;
调剂分配量计算模块,根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各能源场站的调剂分配量;
指令生成并下发模块,基于各新能源场站分配的初始调节量和调剂分配量,生成各新能源场站控制指令并下发。
本发明的有益效果是:
本发明将现货电力执行偏差作为分配量进行分解消化,在全局范围内实现发电指标的最大化利用,提高新能源消纳水平;另外调节量分配过程中考虑了各场站现货电力执行偏差情况,可保证趋势上的一致性与原始现货电力计划的指导性。该方法为新能源消纳及电力市场环境下的现货交易合理、可靠执行提供了可靠技术支撑。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中的控制方法流程示意图。
具体实施方式
为了进一步描述本发明的技术特点和效果,以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
实施例1:
如图1所示,一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,包括步骤:
步骤一:定期获取、更新各新能源场站当前时段现货电力计划值;
当前我国现货市场还处于试点建设阶段,各试点现场建设进度不同,主要包括日前现货交易与日内现货交易两部分。该两部分现货出清周期不同,但出清结果一般为128点(间隔15分钟)计划。考虑到超短期功率预测修正及计划值插值处理,出清结果也存在288点(间隔5分钟)计划。因此,该方法在实施过程中取5分钟作为采集周期,定时获取、更新各新能源场站当前时段现货电力计划值。
步骤二:根据各新能源场站当前时段现货电力计划值计算新能源现货电力执行偏差总量;
因新能源场站功率预测存在误差,实时控制中也存在跟踪响应差异,因此新能源场站实际出力并不能完全跟踪现货计划,新能源现货电力执行偏差总量为所有参与电力现货市场的新能源场站现货计划与当前实际偏差之和,计算公式如下:
Figure BDA0002503357270000051
式中:Pspot-err为新能源现货电力执行总偏差量,正值表示增出力调节,负值表示减出力调节;Pi,spot为新能源场站i的现货电力计划值;Pi,gen为新能源场站i的实际出力值,M表示所有新能源场站集合。
步骤三:各新能源场站按照现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各新能源场站分配的初始调节量;
(1)计算各新能源场站现货电力计划值偏差,公式如下,
Pi,spot-err=Pi,spot-Pi,gen,i∈M
式中:Pi,spot-err为新能源场站i现货电力计划值执行偏差,其值为正表示有功欠发,即当前实际出力低于现货电力计划;其值为负表示有功超发,即当前实际出力高于现货电力计划。
(2)对比各新能源场站i现货电力计划值执行偏差的绝对值,最小绝对值对应的执行偏差值作为所有新能源场站现货电力计划值执行偏差极小值Pmin,spot-err
(3)基于当前现货电力计划值执行偏差极小值,对各新能源场站执行偏差进行等量偏移处理,公式表示如下,
αi=Pi,spot-err-Pmin,spot-err,i∈M
式中:αi为新能源场站i等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差。
(4)计算各新能源场站分配的初始调节量,公式如下:
Figure BDA0002503357270000061
式中:Pi,reg为新能源场站i分配的初始调节量。
通过该步骤计算,落实了现货出清电力结果对各新能源场站发电优先级的导向意义。即,增出力调节时有功欠发场站将得到更大的分配额,欠发量越大分配额越大,极端情况下所有场站均超发,则超发量越小的场站将得到更大的分配额;减出力调节时,则反之。该种调节分配方式,虽不能保证所有场站现货电力的严格执行,但保留了现货出清电力的指导意义,在资源均等的条件下可实现以现货为基准的同方向、等距离的偏移。
步骤四:各新能源场站根据实际发电能力进行偏差量优化再分配。
(1)监视新能源场站指令跟踪响应情况,对上调节不跟踪场站进行识别,
即认定其当前已无增出力能力;
(2)累加计算上调节不跟踪场站分配得到的调节量,公式描述如下:
Figure BDA0002503357270000062
式中:Punav-reg为上调节不跟踪场站分配得到的调节量之和;N表示上调不跟踪场站集合,Pj,reg为第j个上调节不跟踪场站分配得到的调节量。
(3)将上调节不跟踪场站调节量按等量偏移处理后的现货电力计划执行
偏差进行再次分配计算,公式描述如下,
Figure BDA0002503357270000071
式中:P′i,reg为新能源场站i的调剂分配量。
该步骤是在公平性基础上对发电指标的有效利用进一步优化处理,以保证新能源发电的经济型。通过将已无增出力能力的新能源场站上调分配量在有增出力能力的场站中进行转移调剂,实现有限发电指标的充分利用。
步骤五:基于各新能源场站分配的初始调节量和调剂分配量,计算生成各新能源场站控制指令。
各新能源场站以当前出力作为运行基点,分别叠加步骤三计算得到的各新能源场站分配的初始调节量与步骤四计算得到的各新能源场站调剂分配量生成控制指令,公式描述如下:
Pi,targ=Pi,gen+Pi,reg+P′i,reg,i∈M
式中:Pi,targ为新能源场站i的控制指令。
步骤六:对各新能源场站生成的控制指令进行合理性校验与修正后下发至场站侧,完成闭环控制。
新能源场站控制指令合理性校验内容包括:
(1)调节死区校验;
若当前控制指令与实际出力之差绝对值小于预设指令死区,则维持上次控制指令。
(2)调节步长校验;
若当前控制指令与实际出力之差绝对值大于最大调节步长,则当前控制指令修正为实际出力与最大调节步长之和。
(3)运行限值校验;
若当前控制指令高于运行上限或者低于运行下限,则当前指令修正为运行上或下限。
(4)增/减闭锁信号校验;
若新能源场站向主站控制系统上送增闭锁信号,且当前控制指令高于实际出力则不下发;若新能源场站向主站控制系统上送减闭锁信号,且当前控制指令低于实际出力则不下发。
(5)一分钟有功最大变化率校验;
若当前控制指令与实际出力之差绝对值大于调度侧并网要求的一分钟有功最大变化率,则当前控制指令根据当前出力的一分钟有功最大变化率进行修正。
(6)十分钟有功最大变化率校验。
若当前控制指令与实际出力之差绝对值大于调度侧并网要求的十分钟有功最大变化率,则当前控制指令根据当前出力的十分钟有功最大变化率进行修正。
实施例2:
一种电力现货市场下的新能源有功控制装置,包括:
现货电力计划值获取模块,用于定期获取并更新各新能源场站当前时段现货电力计划值;
初始调节量计算模块,用于根据现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各能源场站的初始调节量;
调剂分配量计算模块,根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各能源场站的调剂分配量;
指令生成并下发模块,基于各新能源场站分配的初始调节量和调剂分配量,生成各新能源场站控制指令并下发。
本发明基于场站实际发电能力对初始电力现货计划值进行修正,以实现现货发电指标的同向趋势可靠执行与新能源发电指标的最大化利用,保障电力现货市场的正常运行,发挥其经济导向作用,同时对促进新能源发电的有效消纳具有重大意义。
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 (8)

1.一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,包含以下步骤:
定周期获取并更新各新能源场站当前时段现货电力计划值;
根据当前时段现货电力计划值计算新能源现货电力执行偏差总量;
根据现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各能源场站的初始调节量;
根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各能源场站的调剂分配量;
基于各新能源场站分配的初始调节量和调剂分配量,生成各新能源场站控制指令并下发;
其中,根据现货电力计划值偏差比例分担偏差总量,得到各能源场站的初始调节量,包括步骤:
计算各新能源场站现货电力计划值偏差;
对比各新能源场站现货电力计划值偏差的绝对值,将最小绝对值对应的偏差值作为所有新能源场站现货电力计划值执行偏差极小值;
基于所述现货电力计划值执行偏差极小值,对各新能源场站执行偏差进行等量偏移处理分担偏差总量,得到各新能源场站分配的初始调节量。
2.根据权利要求1所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:所述新能源现货电力执行偏差总量为所有参与电力现货市场的新能源场站现货计划与当前实际偏差之和。
3.根据权利要求2所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:新能源现货电力执行偏差总量,计算公式如下:
Figure FDA0003172641820000011
式中:Pspot-err为新能源现货电力执行总偏差量,正值表示增出力调节,负值表示减出力调节;Pi,spot为新能源场站i的现货电力计划值;Pi,gen为新能源场站i的实际出力值,M表示所有新能源场站集合。
4.根据权利要求1所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:所述对各新能源场站执行偏差进行等量偏移处理,公式为:
αi=Pi,spot-err-Pmin,spot-err,i∈M
式中:αi为新能源场站i等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差,Pi,spot-err为新能源场站i现货电力计划值执行偏差,Pmin,spot-err为所有新能源场站现货电力计划值执行偏差极小值,M表示所有新能源场站集合。
5.根据权利要求4所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:所述初始调节量,计算公式如下:
Figure FDA0003172641820000021
式中:Pi,reg为新能源场站i分配的初始调节量,Pspot-err为新能源现货电力执行总偏差量。
6.根据权利要求1所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:根据实际发电能力进行偏差量优化再分配,得到各能源场站的调剂分配量,包括步骤:
监视新能源场站指令跟踪响应情况,对上调节不跟踪场站进行识别;
累加计算上调节不跟踪场站分配得到的调节量;
将上调节不跟踪场站调节量按等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差进行再次分配计算,得到各新能源场站的调剂分配量。
7.根据权利要求6所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:计算各新能源场站的调剂分配量,公式为:
Figure FDA0003172641820000031
式中:P′i,reg为新能源场站i的调剂分配量,Punav-reg为上调节不跟踪场站分配得到的调节量之和,N表示上调不跟踪场站集合,αi为新能源场站i等量偏移处理后的现货电力计划执行偏差。
8.根据权利要求1所述的一种电力现货市场下的新能源有功控制方法,其特征在于:还包括在各新能源场站控制指令下发前对所述新能源场站控制指令进行合理性校验,合理性校验包括:调节死区校验、调节步长校验、运行限值校验、增/减闭锁信号校验、一分钟有功最大变化率校验和十分钟有功最大变化率校验。
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