CN112003299A - 一种电力系统的一次调频协调控制方法及系统 - Google Patents

一种电力系统的一次调频协调控制方法及系统 Download PDF

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CN112003299A CN202010800374.7A CN202010800374A CN112003299A CN 112003299 A CN112003299 A CN 112003299A CN 202010800374 A CN202010800374 A CN 202010800374A CN 112003299 A CN112003299 A CN 112003299A
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吴福保
丁茂生
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Abstract

本发明涉及一种电力系统的一次调频协调控制方法及系统，包括：对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频；本发明提供的技术方案有利于电力系统频率在扰动后能够快速恢复，保证了电力系统的安全稳定运行。

Description

一种电力系统的一次调频协调控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种电力系统的一次调频协调控制方法及系统。
背景技术
现有技术中，电力系统在发生扰动或故障导致系统频率出现偏差时，优先投入常规发电机组(包括火电机组和水电机组)，在常规发电机组开机容量充足情况下尚可满足电力系统运行要求，但随着新能源(即可再生能源)发电机组(包括光伏发电机组和风力发电机组)等可再生能源(即新能源)的大规模快速发展，很多地区建成了百万千瓦甚至千万千瓦级可再生能源发电基地，这些可再生能源基地往往通过特高压直流输电系统送往远方负荷中心，属于含高比例可再生能源的送端电力系统；由于这类系统中常规的水电、火电机组很少，其频率调节问题面临很大的难度。因此，迫切的需要研发出一种能够满足含高比例可再生能源的送端电力系统需求的一次调频协调控制方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电力系统的一次调频协调控制方法及系统，根据系统内各种电源的调频特性差异，合理优化发电机组一次调频过程的次序，从而最大程度上保证系统的频率在扰动后得到快速恢复。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种电力系统的一次调频协调控制方法，其改进之处在于，包括：
对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；
利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频。
优选的，所述对电力系统进行切机或切负荷，包括：利用最小欠切原则对电力系统进行切机或切负荷。
优选的，所述发电机组包括至少一类新能源发电机组和至少一类常规电源发电机组；
所述电力系统中相应类发电机组的一次调频死区的设置方法，包括：
|D1|＜|D2|；或者
|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|；
其中，D1为第一类新能源发电机组的一次调频死区，D2为第一类常规电源发电机组的一次调频死区，D3为第二类新能源发电机组的一次调频死区，D4为第二类常规电源发电机组的一次调频死区。
进一步的，所述当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组，包括：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择第一类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择第一类新能源发电机组和第一类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组和第二类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组、第二类新能源发电机组和第二类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组。
优选的，所述利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，包括：
步骤(1)利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量；
步骤(2)根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差；
步骤(3)若参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差满足参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组对应的预设约束条件，则将本轮一次调频过程中获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量作为相应发电机组的有功功率调整量最终值；否则，重新获取电网频率偏差量并返回步骤(1)。
进一步的，所述步骤(1)中，利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的所有发电机组的有功功率调整量，包括：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量ΔPi：
ΔPi＝Ki×Δf；
其中，Ki为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的调差系数的倒数，Δf为电网频率偏差量,Δf＝f-fe，f为当前电网频率实测值，fe为电网频率额定值。
进一步的，所述步骤(2)中，根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差，包括：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的稳态误差εi：
Figure BDA0002627164540000031
其中，i∈[1,2]或i∈[1,4]，i为发电机组类别序号，i＝1表示发电机组的类别为第一类新能源发电机组，i＝2表示发电机组的类别为第一类常规电源发电机组，i＝3表示发电机组的类别为第二类新能源发电机组，i＝4表示发电机组的类别为第一类常规电源发电机组，Pim为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的实际功率，Pi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的初始功率，ΔPi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量，PNi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的额定功率。
进一步的，所述步骤(3)中各类发电机组对应的预设约束条件，包括：
参与电力系统一次调频的发电机组中第一类新能源发电机组的稳态误差ε1≤a1；
参与电力系统一次调频的发电机组中第一类常规电源发电机组的稳态误差ε2≤a2；
参与电力系统一次调频的发电机组中第二类新能源发电机组的稳态误差ε3≤a3；
参与电力系统一次调频的发电机组中第二类常规电源发电机组的稳态误差ε4≤a4；
其中，a1为参与电力系统一次调频的发电机组中第一类新能源发电机组的稳态误差的预设阈值，a2为参与电力系统一次调频的发电机组中第一类常规电源发电机组的稳态误差的预设阈值，a3为参与电力系统一次调频的发电机组中第二类新能源发电机组的稳态误差的预设阈值，a4为参与电力系统一次调频的发电机组中第二类常规电源发电机组的稳态误差的预设阈值。
本发明提供了一种电力系统的一次调频协调控制系统，其改进之处在于，包括：
切机切负荷模块，用于对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
选择模块，用于当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；
调频模块，用于利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频；
优选的，所述切机模块具体用于：利用最小欠切原则对电力系统进行切机或切负荷。
优选的，所述发电机组包括至少一类新能源发电机组和至少一类常规电源发电机组；
所述协调控制系统还包括：
死区设置模块，用于按照下述条件设置电力系统中相应类发电机组的一次调频死区：
|D1|＜|D2|；或者
|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|；
其中，D1为第一类新能源发电机组的一次调频死区，D2为第一类常规电源发电机组的一次调频死区，D3为第二类新能源发电机组的一次调频死区，D4为第二类常规电源发电机组的一次调频死区。
进一步的，所述选择模块，具体用于：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择第一类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择第一类新能源发电机组和第一类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组和第二类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组、第二类新能源发电机组和第二类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组。
优选的，所述调频模块，包括：
调频单元，用于利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量；
计算单元，用于根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差；
判断单元，用于若参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差满足参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组对应的预设约束条件，则将本轮一次调频过程中获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量作为相应发电机组的有功功率调整量最终值；否则，重新获取电网频率偏差量并返回调频单元。
进一步的，所述计算单元具体用于：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量ΔPi：
ΔPi＝Ki×Δf；
其中，Ki为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的调差系数的倒数，Δf为电网频率偏差量,Δf＝f-fe，f为当前电网频率实测值，fe为电网频率额定值。
进一步的，所述计算单元中，按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的稳态误差εi：
Figure BDA0002627164540000051
其中，i∈[1,4]，i为发电机组类别序号，i＝1表示发电机组的类别为第一类新能源发电机组，i＝2表示发电机组的类别为第一类常规电源发电机组，i＝3表示发电机组的类别为第二类新能源发电机组，i＝4表示发电机组的类别为第二类常规电源发电机组，Pim为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的实际功率，Pi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的初始功率，ΔPi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量，PNi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的额定功率。
进一步的，所述判断单元中各类发电机组对应的预设约束条件，包括：
参与电力系统一次调频的发电机组中第一类新能源发电机组的稳态误差ε1≤a1；
参与电力系统一次调频的发电机组中第一类常规电源发电机组的稳态误差ε2≤a2；
参与电力系统一次调频的发电机组中第二类新能源发电机组的稳态误差ε3≤a3；
参与电力系统一次调频的发电机组中第二类常规电源发电机组的稳态误差ε4≤a4；
其中，a1为参与电力系统一次调频的发电机组中第一类新能源发电机组的稳态误差的预设阈值，a2为参与电力系统一次调频的发电机组中第一类常规电源发电机组的稳态误差的预设阈值，a3为参与电力系统一次调频的发电机组中第二类新能源发电机组的稳态误差的预设阈值，a4为参与电力系统一次调频的发电机组中第二类常规电源发电机组的稳态误差的预设阈值。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
(1)本发明提供的技术方案中，对电力系统进行切机或切负荷，并获取切机或切负荷后电力系统的电网频率偏差量；当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频；有利于电力系统频率受到扰动后能够快速恢复，保证了电力系统的安全稳定运行，具有极大的推广意义。
(2)本发明提供的技术方案中合理的优化了参与电力系统一次调频的发电机组的投入次序，提高了电力系统频率扰动后的恢复速率。
(3)本发明提供的技术方案中，采用多类型发电机组参与电力系统一次调频的方案，不仅适用于一般的电力系统，更重要的是还适用于未来含高比例可再生能源发电的电力系统，适用范围广泛。
附图说明
图1是一种电力系统的一次调频协调控制方法流程图；
图2是本发明最佳实施例中的电力系统的一次调频协调控制方法的具体方法流程图；
图3是一种电力系统的一次调频协调控制系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施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所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
当电力系统发生扰动或故障导致电网频率出现偏差时，执行本发明实施例的一种电力系统的一次调频协调控制方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤101，对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
步骤102，当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；
步骤103，利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频；
优选的，对电力系统进行切机或切负荷包括：利用最小欠切原则对电力系统进行切机或切负荷。
上述步骤101中，电力系统配置的安全稳定控制装置会根据预先设定的策略表进行动作，可以利用论文《风光火打捆交直流外送系统的高频切机方案研究》中的最小欠切原则切除相关的机组；由于含高比例光伏发电的送端电力系统中火电和水电等常规电源机组容量有限，且需承担必要的系统惯量支撑作用，因此往往优先切除新能源。也可以利用论文《风光火打捆交直流外送系统的高频切机方案研究》中的最小欠切原则切除负荷，可以根据负荷的重要程度分类，首先切除不重要的负荷。
上述步骤102中，发电机组可以包括至少一类新能源发电机组和至少一类常规发电机组；
电力系统中相应类发电机组的一次调频死区的设置方法，可以包括如下方法：
当发电机组包括一类新能源发电机组和一类常规发电机组时，可以将发电机组的一次调频死区的优先级设置为：
|D1|＜|D2|；或者
当发电机组包括多类新能源发电机组和多类常规电源发电机组时，可以将多类新能源发电机组和多类常规电源发电机组的一次调频死区优先级进行交叉设置，
示例性的，二类新能源发电机组和二类常规电源电机机组的一次调频死区可以设置为：
|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|；
其中，D1为第一类新能源发电机组的一次调频死区，D2为第一类常规电源发电机组的一次调频死区，D3为第二类新能源发电机组的一次调频死区，D4为第二类常规电源发电机组的一次调频死区。
上述步骤102中，当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组，可以包括如下步骤：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择第一类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择第一类新能源发电机组和第一类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组和第二类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组、第二类新能源发电机组和第二类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组。
示例性的，本发明的实施例中以光伏发电机组作为第一类新能源发电机组、以火力发电机组作为第一类常规电源发电机组、以风力发电机组作为第二类新能源发电机组、以水力发电机组作为第二类常规电源发电机组进行如下详细说明：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择光伏发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择光伏发电机组和火力发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择光伏发电机组、火力发电机组和风力发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择光伏发电机组、火力发电机组、风力发电机组和水力发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
其中，|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|。
示例性的，|D1|可以取0.03Hz，|D2|可以取0.04Hz，|D3|可以取0.05Hz，|D4|可以取0.06Hz。
上述步骤103中，利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，可以包括如下步骤：
步骤(1)利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量；
步骤(2)根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差；
步骤(3)若参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差满足参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组对应的预设约束条件，则将本轮一次调频过程中获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量作为相应发电机组的有功功率调整量最终值；否则，重新获取电网频率偏差量并返回步骤(1)。
进一步的，步骤(1)中，利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的所有发电机组的有功功率调整量，包括：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量ΔPi：
ΔPi＝Ki×Δf；
其中，Ki为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的调差系数的倒数，Δf为电网频率偏差量,Δf＝f-fe，f为当前电网频率实测值，fe为电网频率额定值。
进一步的，步骤(2)中，按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的稳态误差εi：
Figure BDA0002627164540000091
其中，i∈[1,4]，i为发电机组类别序号，i＝1表示发电机组的类别为光伏发电机组，i＝2表示发电机组的类别为火力发电机组，i＝3表示发电机组的类别为风力发电机组，i＝4表示发电机组的类别为水力发电机组，Pim为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的实际功率，Pi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的初始功率，ΔPi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量，PNi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的额定功率。
进一步的，步骤(3)中各类发电机组对应的预设约束条件，包括：
参与电力系统一次调频的发电机组中光伏发电机组的稳态误差ε1≤a1；
参与电力系统一次调频的发电机组中火力发电机组的稳态误差ε2≤a2；
参与电力系统一次调频的发电机组中风力发电机组的稳态误差ε3≤a3；
参与电力系统一次调频的发电机组中水力发电机组的稳态误差ε4≤a4；
其中，a1为参与电力系统一次调频的发电机组中光伏发电机组的稳态误差的预设阈值，a2为参与电力系统一次调频的发电机组中火力发电机组的稳态误差的预设阈值，a3为参与电力系统一次调频的发电机组中风力发电机组的稳态误差的预设阈值，a4为参与电力系统一次调频的发电机组中水力发电机组的稳态误差的预设阈值。
示例性的，各类发电机组对应的预设约束条件的预设阈值均不超过5％，本实施例中可以选取如下预设阈值：
参与电力系统一次调频的发电机组中光伏发电机组的稳态误差ε1≤1％；
参与电力系统一次调频的发电机组中火力发电机组的稳态误差ε2≤5％；
参与电力系统一次调频的发电机组中风力发电机组的稳态误差ε3≤1％；
参与电力系统一次调频的发电机组中水力发电机组的稳态误差ε4≤1％。
一次调频结束之后，根据参与电力系统一次调频的发电机组为系统带来的有功功率调整量，控制调节电力系统的有功出力。
基于同一发明构思，本发明提供了一种电力系统的一次调频协调控制系统，如图3所示，包括：
切机切负荷模块，用于对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
选择模块，用于当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；
调频模块，用于利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频。
优选的，切机模块具体用于：利用最小欠切原则对电力系统进行切机或切负荷。
优选的，发电机组包括至少一类新能源发电机组和至少一类常规电源发电机组；
电力系统中相应类发电机组的一次调频死区的设置方法，包括：
|D1|＜|D2|；或者
|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|；
其中，D1为第一类新能源发电机组的一次调频死区，D2为第一类常规电源发电机组的一次调频死区，D3为第二类新能源发电机组的一次调频死区，D4为第二类常规电源发电机组的一次调频死区。
进一步的，当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组，包括：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择第一类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择第一类新能源发电机组和第一类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组和第二类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组、第二类新能源发电机组和第二类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组。
优选的，调频模块，包括：
调频单元，用于利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量；
计算单元，用于根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差；
判断单元，用于若参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差满足参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组对应的预设约束条件，则将本轮一次调频过程中获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量作为相应发电机组的有功功率调整量最终值；否则，重新获取电网频率偏差量并返回调频单元。
进一步的，计算单元具体用于：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量ΔPi：
ΔPi＝Ki×Δf；
其中，Ki为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的调差系数的倒数，Δf为电网频率偏差量,Δf＝f-fe，f为当前电网频率实测值，fe为电网频率额定值。
进一步的，计算单元中，按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的稳态误差εi：
Figure BDA0002627164540000121
其中，i∈[1,4]，i为发电机组类别序号，i＝1表示发电机组的类别为光伏发电机组，i＝2表示发电机组的类别为火力发电机组，i＝3表示发电机组的类别为风力发电机组，i＝4表示发电机组的类别为水力发电机组，Pim为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的实际功率，Pi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的初始功率，ΔPi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量，PNi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的额定功率。
进一步的，判断单元中各类发电机组对应的预设约束条件，包括：
参与电力系统一次调频的发电机组中光伏发电机组的稳态误差ε1≤a1；
参与电力系统一次调频的发电机组中火力发电机组的稳态误差ε2≤a2；
参与电力系统一次调频的发电机组中风力发电机组的稳态误差ε3≤a3；
参与电力系统一次调频的发电机组中水力发电机组的稳态误差ε4≤a4；
其中，a1为参与电力系统一次调频的发电机组中光伏发电机组的稳态误差的预设阈值，a2为参与电力系统一次调频的发电机组中火力发电机组的稳态误差的预设阈值，a3为参与电力系统一次调频的发电机组中风力发电机组的稳态误差的预设阈值，a4为参与电力系统一次调频的发电机组中水力发电机组的稳态误差的预设阈值。
实施例2
当电力系统发生扰动或故障导致电网频率出现偏差时，执行本发明实施例的一种电力系统的一次调频协调控制方法，具体步骤包括：
步骤201，对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
示例性的，可以通过电力系统配置的安全稳定控制装置根据预先设定的策略表进行动作，切除相关的机组或负荷；策略表一般采取最小欠切原则，即从多种切机组合方案中选取切机量最小的方案。由于含高比例光伏发电的送端电力系统中火电和水电等常规电源机组容量有限，且需承担必要的系统惯量支撑作用，因此往往优先切除新能源。如果需要切除负荷，则根据负荷的重要程度分类，首先切除不重要的负荷。
对本实施例的电力系统进行切机后，可以通过电力系统配置的调频控制系统测量电网频率偏差。
光伏发电参与系统一次调频的方案是指当电网频率出现偏差且超出设定死区范围时，光伏发电系统应能根据频率偏差值和设定的调频控制增益在可调节范围内按公式ΔPi＝Ki×Δf调整有功出力，控制流程见图2，具体过程包括如下步骤：
步骤202，设置光伏发电机组的一次调频死区为D1(例如，D1的宽度可以取±0.03Hz)，当电网频率偏差超过|D1|时，光伏发电机组参与一次调频的闭环调节过程；当参与电力系统一次调频的发电机组中光伏发电机组的稳态误差ε1≤1％时，光伏发电机组退出一次调频的闭环调节过程；光伏发电机组参与一次调频之后，最终为系统带来的有功功率调整量ΔP1＝K1×Δf；
步骤203，设置火力发电机组的一次调频死区为D2(例如，D2的宽度可以取±0.04Hz)，当电网频率偏差超过|D2|时，火力发电机组参与一次调频的闭环调节过程；当参与电力系统一次调频的发电机组中火力发电机组的稳态误差ε2≤5％时，火力发电机组退出一次调频的闭环调节过程；火力发电机组参与一次调频之后，最终为系统带来的有功功率调整量ΔP2＝K2×Δf；
步骤204，设置风力发电机组的一次调频死区为D3(例如，D3的宽度可以取±0.05Hz)，当电网频率偏差超过|D3|时，风力发电机组参与一次调频的闭环调节过程；当参与电力系统一次调频的发电机组中风力发电机组的稳态误差ε3≤1％时，风力发电机组退出一次调频的闭环调节过程；风力发电机组参与一次调频之后，最终为系统带来的有功功率调整量ΔP3＝K3×Δf；
步骤205，设置水力发电机组的一次调频死区为D4(例如，D4的宽度可以取±0.06Hz)，当电网频率偏差超过|D4|时，水力发电机组参与一次调频的闭环调节过程；当参与电力系统一次调频的发电机组中水力发电机组的稳态误差ε4≤1％时，水力发电机组退出一次调频的闭环调节过程；水力发电机组参与一次调频之后，最终为系统带来的有功功率调整量ΔP4＝K4×Δf。
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 (12)

1.一种电力系统的一次调频协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：
对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；
利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对电力系统进行切机或切负荷，包括：利用最小欠切原则对电力系统进行切机或切负荷。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机组包括至少一类新能源发电机组和至少一类常规电源发电机组；
所述电力系统中相应类发电机组的一次调频死区的设置方法，包括：
|D1|＜|D2|；或者
|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|；
其中，D1为第一类新能源发电机组的一次调频死区，D2为第一类常规电源发电机组的一次调频死区，D3为第二类新能源发电机组的一次调频死区，D4为第二类常规电源发电机组的一次调频死区。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组，包括：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择第一类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择第一类新能源发电机组和第一类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组和第二类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组、第二类新能源发电机组和第二类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，包括：
步骤(1)利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量；
步骤(2)根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差；
步骤(3)若参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差满足参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组对应的预设约束条件，则将本轮一次调频过程中获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量作为相应发电机组的有功功率调整量最终值；否则，重新获取电网频率偏差量并返回步骤(1)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的所有发电机组的有功功率调整量，包括：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量ΔPi：
ΔPi＝Ki×Δf；
其中，Ki为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的调差系数的倒数，Δf为电网频率偏差量。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差，包括：
按下式确定参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的稳态误差εi：
Figure FDA0002627164530000021
其中，i∈[1,2]或i∈[1,4]，i为发电机组类别序号，i＝1表示发电机组的类别为第一类新能源发电机组，i＝2表示发电机组的类别为第一类常规电源发电机组，i＝3表示发电机组的类别为第二类新能源发电机组，i＝4表示发电机组的类别为第二类常规电源发电机组，Pim为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的实际功率，Pi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的初始功率，ΔPi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的有功功率调整量，PNi为参与电力系统一次调频的发电机组中发电机组类别序号为i的发电机组的额定功率。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中各类发电机组对应的预设约束条件，包括：
参与电力系统一次调频的发电机组中第一类新能源发电机组的稳态误差ε1≤a1；
参与电力系统一次调频的发电机组中第一类常规电源发电机组的稳态误差ε2≤a2；
参与电力系统一次调频的发电机组中第二类新能源发电机组的稳态误差ε3≤a3；
参与电力系统一次调频的发电机组中第二类常规电源发电机组的稳态误差ε4≤a4；
其中，a1为参与电力系统一次调频的发电机组中第一类新能源发电机组的稳态误差的预设阈值，a2为参与电力系统一次调频的发电机组中第一类常规电源发电机组的稳态误差的预设阈值，a3为参与电力系统一次调频的发电机组中第二类新能源发电机组的稳态误差的预设阈值，a4为参与电力系统一次调频的发电机组中第二类常规电源发电机组的稳态误差的预设阈值。
9.一种电力系统的一次调频协调控制系统，其特征在于，所述系统包括：
切机切负荷模块，用于对电力系统进行切机或切负荷处理，并获取切机或切负荷处理后电力系统的电网频率偏差量；
选择模块，用于当电网频率偏差量大于电力系统中相应类发电机组的一次调频死区时，则选择相应类发电机组作为参与电力系统一次调频的发电机组；
调频模块，用于利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述发电机组包括至少一类新能源发电机组和至少一类常规电源发电机组；
所述协调控制系统还包括：
死区设置模块，用于按照下述条件设置电力系统中相应类发电机组的一次调频死区：
|D1|＜|D2|；或者
|D1|＜|D2|＜|D3|＜|D4|；
其中，D1为第一类新能源发电机组的一次调频死区，D2为第一类常规电源发电机组的一次调频死区，D3为第二类新能源发电机组的一次调频死区，D4为第二类常规电源发电机组的一次调频死区。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述选择模块，具体用于：
当电网频率偏差量|Pα|＞|D1|时，选择第一类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D2|时，选择第一类新能源发电机组和第一类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D3|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组和第二类新能源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组；
当电网频率偏差量|Pα|＞|D4|时，选择第一类新能源发电机组、第一类常规电源发电机组、第二类新能源发电机组和第二类常规电源发电机组为参与电力系统一次调频的发电机组。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述调频模块，包括：
调频单元，用于利用参与电力系统一次调频的发电机组对电力系统进行一次调频，获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量；
计算单元，用于根据参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量，计算参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差；
判断单元，若参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组的稳态误差满足参与电力系统一次调频的发电机组中各类发电机组对应的预设约束条件，则将本轮一次调频过程中获得参与电力系统一次调频的发电机组的有功功率调整量作为相应发电机组的有功功率调整量最终值；否则，重新获取电网频率偏差量并返回调频单元。
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