CN112751366B - 火电深度调峰下网省机组协调控制方法 - Google Patents

火电深度调峰下网省机组协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了火电深度调峰下网省机组协调控制方法，包括如下步骤：获取电网运行信息，判定火电机组的功率运行值和新能源的运行状态是否满足调峰启动条件；AGC系统深调峰功能启动，读取直调火电机组和网调火电机组的申报数据，筛选有效申报机组，计算全网可用深调容量Pavp；根据全网调峰目标和全网可用深调量，确定全网深调需求；获取电网关键输送断面的运行状态，读取申报机组的灵敏度信息；生成调峰机组的深调目标GGi；生成包含直调和省调中标机组出清容量和出清价格的出清文件，发送至网调；网调机组接收省调出清文件，校验后向省调机组返回指令文件；网调机组根据所接收到的省调机组发送的出清文件，进行中标机组的调用。

Description

火电深度调峰下网省机组协调控制方法
技术领域
本发明涉及一种火电深度调峰下网省机组协调控制方法，属于电力系统自动控制技术领域。
背景技术
随着风电、光伏等可再生能源的大规模接入，电力系统的调峰负担大大增加。由于目前电力系统的电源结构仍以火电为主，深入挖掘火电机组的灵活调节能力，能够较大程度地提升电力系统的调节空间。实践表明，对火电进行灵活性改造，使其具备深度调峰能力是当前促进新能源消纳的有效办法之一。省电力调度机构作为调峰辅助服务市场的运营机构，其运作流程为：日前，省电力调度机构发布辅助服务市场信息，包括可提供深度调峰的发电机组，火电厂向所辖调度机构上报机组次日深调峰服务报价和机组有功出力可调区间；日内，电力调度机构按照“按需调用，按序调用”的原则，将各发电机组深度调峰报价由低到高排序，优先调用低价调峰服务，按排序调用深度调峰机组直至满足系统运行要求。实际上，一个省域电网内只有部分机组由省级调度机构管理(省调机组)，另一部分则由区域分中心直接管理(直调机组)。由于省电力调度机构没有直调机组的调管权，所有目前本省调峰辅助服务市场只考虑省调机组，并未考虑网省两级机组之间的协调控制。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，进一步挖掘调峰资源，提升对调峰辅助服务市场的技术支撑能力，利用市场机制实现新能源实时消纳，将直调机组纳入调峰辅助服务市场，提出了一种火电深度调峰下网省机组的协调控制方法。
本发明具体采用如下技术方案：火电深度调峰下网省机组协调控制方法，包括如下步骤：
步骤SS1：获取电网运行信息，判定火电机组的功率运行值和新能源的运行状态是否满足调峰启动条件，确定调峰启动标志；
步骤SS2：AGC系统检测到调峰启动标志为“是”后，深调峰功能启动，读取直调火电机组和网调火电机组的申报数据，筛选有效申报机组，计算全网可用深调容量Pavp；
步骤SS3：根据全网调峰目标和全网可用深调量，确定全网深调需求；
步骤SS4：获取电网关键输送断面的运行状态，读取申报机组的灵敏度信息；
步骤SS5：在每个控制时段开始之前，将直调和省调火电机组按深度调峰报价由低到高排序，根据深调需求和价格排序调用机组，结合关键输送断面的运行状态，采用有约束断面的出清处置机制，确定中标机组、出清容量、出清价格，生成调峰机组的深调目标GGi；
步骤SS6：生成包含直调和省调中标机组出清容量和出清价格的出清文件，发送至网调；
步骤SS7：网调机组接收省调出清文件，校验后向省调机组返回指令文件；
步骤SS8：在每个控制时段的开始时刻，省调机组根据网调机组返回的指令文件，网调机组根据所接收到的省调机组发送的出清文件，进行中标机组的调用。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的调峰启动条件的判定方法为：
步骤SS11：申报深调峰的火电机组运行在基准出力，基准出力取额定容量的50％；
步骤SS12：未申报深调峰的火电机组运行在最小技术出力下限；
步骤SS13：新能源发电处于受限状态，其总实际出力低于总可用功率。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中所述火电机组的申报数据包括调峰报价、申报容量；所述的调峰报价按照申报容量分两档，采用两档报价的形式，申报容量除以额定容量为相应的申报负荷率，一档负荷率为机组额定容量的40％，即申报容量大于等于40％且小于50％额定容量的为一档；二档负荷率为机组额定容量的30％，即申报容量大于等于30％且小于40％额定容量的为二档。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中所述的筛选有效申报机组的方法为：一档报价负荷率不高于机组额定容量的45％，超出则视为申报无效；同时对报价数据的有效性进行校验，负荷率高于50％的报价视为无效报价，对于二档报价高于一档报价的机组，二档报价按一档价格处理；当前实际出力低于申报容量的机组，也视为当前时段的申报无效。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中所述的全网可用深调容量Pavp的计算方法为：假设全网有n台申报有效的机组，则：
Figure BDA0002859750990000041
其中，第i台机组的申报负荷率为LRi，额定容量为Ci，当前实际出力为Gi。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3中的所述全网深调需求Preg计算方法：假设调度员根据新能源受限电力、火电下备用电网运行信息综合决策后的全网调峰目标为Ptar，则
Figure BDA0002859750990000042
其中，Ptar为假设调度员根据新能源受限电力、火电下备用电网运行信息综合决策后的全网调峰目标为Ptar。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS5具体包括：所述控制时段与调峰报价的日内出清周期一致；
所述结合关键输送断面的运行状态的出清方法如下：实时监测电网关键输送断面，读取机组灵敏度信息，当关键输送断面的潮流超出稳定限额90％时，启动断面约束出清机制，具体步骤如下：
步骤SS51：深调加重断面潮流，且灵敏度绝对值大于0.2的机组不予中标；
步骤SS52：深调有利于降低关键输送断面潮流，且灵敏度大于一定门槛值的机组按照灵敏度绝对值从大到小排列，相同的灵敏度以调峰报价高低作为排序依据，与断面不相关的机组按照调峰报价由低到高排列，由此生成机组出清序列；
步骤SS53：将深调需求在机组出清序列中进行分配，排序靠前的机组优先调用，直到出清序列机组的总容量已完结或者已出清机组的总容量满足调峰需求，调用时遵循“先档位后容量”的原则，所有机组低档位调峰容量调用结束后再调用高档位调峰容量；
步骤SS54：每档中标机组的最高价格为该档出清价格；当关键断面的潮流超出稳定限额的80％，但低于稳定限额的90％时，深调加重断面潮流，且灵敏度绝对值大于0.2的机组不予中标，其余机组按照调峰报价顺序依次调用；当关键输送断面潮流低于稳定限额的80％时，所有有效申报机组按照调峰报价顺序依次调用。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS5中生成调峰机组的深调目标GGi的方法如下：
Figure BDA0002859750990000051
其中，机组i的一档出清容量为C1i，机组i的二档出清容量为C2i。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS7具体包括：
步骤SS71：时间校验，出清文件中的调用时段如果不是下个整15分钟，则出清结果无效，发送区域出清结果无效标志；
步骤SS72：出清价格校验，如果单台机组二档出清价格低于一档出清价格，则该机组此次出清无效，发送单机出清无效标志；
步骤SS73：根据出清文件筛选直调机组，对直调机组进行控制范围校验，若机组的深调目标超出其控制下限，则将机组的深调目标限制在控制下限。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS8具体包括：
所述省调机组的调峰调用方法为：在每个控制周期开始之前读取网调机组的指令返回文件，如果读取失败，则AGC系统发出告警提示，向调度员提示网调文件读取失败，让调度员决策是否启用本地出清文件；网调出清文件读取成功且区域出清结果有效或者网调出清文件读取失败但是调度员启用本地出清结果的条件下，筛选省调出清有效的机组，在每个控制周期的开始时刻，生成机组的控制目标，机组的控制目标＝深调目标，同时机组退出调频，将控制模式修改为深调模式，下发深调指令；
所述网调机组的调峰调用方法如下：直调机组中标结果有效且经过控制范围校验后，在每个控制周期的开始时刻，将机组控制模式改为深调模式，同是修改机组的控制目标为深调目标，下发深调指令。
本发明所达到的有益效果：本发明提出了一种考虑调峰和断面双重约束的大规模可再生能源优化消纳方法，该方法基于系统调峰和断面双重约束，根据系统旋转备用裕度、实际备用水平、断面安全稳定裕度、断面实际运行状态等数据细化系统运行区间，通过新能源场站控制模式的灵活切换和有功功率分配算法的优化，实现风能、光伏等可再生能源的高效利用。
附图说明
图1是本发明的调峰运行区域划分示意图；
图2是本发明的断面消纳能力分区示意图；
图3是本发明的一种火电深度调峰下网省机组协调控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：本发明提出一种火电深度调峰下网省机组的协调控制方法，包括：
(1)实时监测电网运行信息，判定火电机组的功率运行值和新能源的运行状态是否满足调峰启动条件，确定调峰启动标志。
(2)自动发电控制软件(Automatic Generation Control,AGC)
检测到调峰启动标志为“是”后，深调峰功能自动启动，读取直调火电机组和网调火电机组的申报数据，筛选有效申报机组，计算全网可用深调容量。
(3)根据全网调峰目标和全网可用深调量，确定全网深调需求。
(4)实时监测电网关键输送断面的运行状态，读取申报机组的灵敏度信息。
(5)在每个控制时段开始之前，将直调和省调火电机组按深度调峰报价由低到高排序，根据深调需求和价格排序调用机组，结合关键输送断面的运行状态，采用有约束断面的出清处置机制，确定中标机组、出清容量、出清价格，生成调峰机组的深调目标。
(6)生成包含直调和省调中标机组出清容量和出清价格的出清文件，发送至网调。
(7)网调接收省调出清文件，校验后向省调返回指令文件。
(8)在每个控制时段的开始时刻，省调根据网调返回的指令文件，网调根据所接收到的省调发送的出清文件，进行中标机组的调用。
具体的，步骤(1)中所述的调峰启动条件的判定方法为：
11)申报深调峰的火电机组运行在基准出力，基准出力取额定容量的50％。
12)未申报深调峰的火电机组运行在最小技术出力下限。
13)新能源发电处于受限状态，其总实际出力低于总可用功率。
具体的，步骤(2)中所述的火电机组的申报数据，包括调峰报价、申报容量。
更为具体的，所述的调峰报价按照申报容量分两档，采用两档报价的形式，申报容量除以额定容量为相应的申报负荷率，一档负荷率为机组额定容量的40％，即申报容量大于等于40％且小于50％额定容量的为一档；二档负荷率为机组额定容量的30％，即申报容量大于等于30％且小于40％额定容量的为二档。
具体的，步骤(2)中所述的筛选有效申报机组的方法为：为保障系统必要的调频安全需要，提升单台机组中标容量，一档报价负荷率不高于机组额定容量的45％，超出则视为申报无效；同时对报价数据的有效性进行校验，负荷率高于50％的报价视为无效报价，对于二档报价高于一档报价的机组，二档报价按一档价格处理；当前实际出力低于申报容量的机组，也视为当前时段的申报无效。
具体的，步骤(2)中所述的全网可用深调容量Pavp的计算方法为，假设全网有n台申报有效的机组，第i台机组的申报负荷率为LRi，额定容量为Ci，当前实际出力为Gi，则
Figure BDA0002859750990000091
具体的，步骤(3)中所述的全网深调需求的Preg计算方法为，假设调度员根据新能源受限电力、火电下备用等电网运行信息综合决策后的全网调峰目标为Ptar，则
Figure BDA0002859750990000092
具体的，步骤(5)中所述的控制时段与调峰报价的日内出清周期一致，取15分钟。
具体的，步骤(5)中所述的结合关键输送断面约束机制的出清方法如下：实时监测电网关键输送断面，读取机组灵敏度信息，当关键输送断面的潮流超出稳定限额90％时，启动断面约束出清机制，其步骤如下：
51)深调加重断面潮流，且灵敏度绝对值大于0.2的机组不予中标。
52)深调有利于降低关键输送断面潮流，且灵敏度大于一定门槛值的机组按照灵敏度绝对值从大到小排列(相同的灵敏度以调峰报价高低作为排序依据)，与断面不相关的机组按照调峰报价由低到高排列，由此生成机组出清序列。
53)将深调需求在机组出清序列中进行分配，排序靠前的机组优先调用，直到出清序列机组的总容量已完结或者已出清机组的总容量满足调峰需求，调用时遵循“先档位后容量”的原则，所有机组低档位调峰容量调用结束后再调用高档位调峰容量。
54)每档中标机组的最高价格为该档出清价格。
当关键断面的潮流超出稳定限额的80％，但低于稳定限额的90％时，深调加重断面潮流，且灵敏度绝对值大于0.2的机组不予中标，其余机组按照调峰报价顺序依次调用；当关键输送断面潮流低于稳定限额的80％时，所有有效申报机组按照调峰报价顺序依次调用。
更为具体的，步骤(5)中生成机组深调目标GGi的方法如下：假设机组i的一档出清容量为C1i，二档出清容量为C2i，则
Figure BDA0002859750990000101
具体的，步骤(6)中生成的出清文件，包括调用时段、深调目标、一档出清价格、二档出清价格。
具体的，步骤(7)中所述的网调对出清文件的校验步骤如下：
71)时间校验，出清文件中的调用时段如果不是下个整15分钟，则出清结果无效，发送区域出清结果无效标志。
72)出清价格校验，如果单台机组二档出清价格低于一档出清价格，则该机组此次出清无效，发送单机出清无效标志。
73)根据出清文件筛选直调机组，对直调机组进行控制范围校验，若机组的深调目标超出其控制下限，则将机组的深调目标限制在控制下限。
具体的，步骤(8)中所述的省调机组的调峰调用方法，步骤如下：
81)在每个控制周期开始之前读取网调的指令返回文件，如果读取失败，则AGC系统发出告警提示，向调度员提示网调文件读取失败，让调度员决策是否启用本地出清文件。
82)网调出清文件读取成功且区域出清结果有效或者网调出清文件读取失败但是调度员启用本地出清结果的条件下，筛选省调出清有效的机组，在每个控制周期的开始时刻，生成机组的控制目标，机组的控制目标＝深调目标，同时机组退出调频，将控制模式修改为深调模式，下发深调指令。
具体的，步骤(8)中所述的网调机组的调峰调用方法如下，直调机组中标结果有效且经过控制范围校验后，在每个控制周期的开始时刻，将机组控制模式改为深调模式，同是修改机组的控制目标为深调目标，下发深调指令。
自动发电控制软件(Automatic Generation Control,AGC)。
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 (9)

1.火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：获取电网运行信息，判定火电机组的功率运行值和新能源的运行状态是否满足调峰启动条件，确定调峰启动标志；
步骤SS2：AGC系统检测到调峰启动标志为“是”后，深调峰功能启动，读取直调火电机组和网调火电机组的申报数据，筛选有效申报机组，计算全网可用深调容量Pavp；
步骤SS3：根据全网调峰目标和全网可用深调量，确定全网深调需求；
步骤SS4：获取电网关键输送断面的运行状态，读取申报机组的灵敏度信息；
步骤SS5：在每个控制时段开始之前，将直调和省调火电机组按深度调峰报价由低到高排序，根据深调需求和价格排序调用机组，结合关键输送断面的运行状态，采用有约束断面的出清处置机制，确定中标机组、出清容量、出清价格，生成调峰机组的深调目标GGi；
步骤SS6：生成包含直调和省调中标机组出清容量和出清价格的出清文件，发送至网调；
步骤SS7：网调机组接收省调出清文件，校验后向省调机组返回指令文件；
步骤SS8：在每个控制时段的开始时刻，省调机组根据网调机组返回的指令文件，网调机组根据所接收到的省调机组发送的出清文件，进行中标机组的调用；
所述步骤SS5具体包括：所述控制时段与调峰报价的日内出清周期一致；
所述结合关键输送断面的运行状态的出清方法如下：实时监测电网关键输送断面，读取机组灵敏度信息，当关键输送断面的潮流超出稳定限额90％时，启动断面约束出清机制，具体步骤如下：
步骤SS51：深调加重断面潮流，且灵敏度绝对值大于0.2的机组不予中标；
步骤SS52：深调有利于降低关键输送断面潮流，且灵敏度大于一定门槛值的机组按照灵敏度绝对值从大到小排列，相同的灵敏度以调峰报价高低作为排序依据，与断面不相关的机组按照调峰报价由低到高排列，由此生成机组出清序列；
步骤SS53：将深调需求在机组出清序列中进行分配，排序靠前的机组优先调用，直到出清序列机组的总容量已完结或者已出清机组的总容量满足调峰需求，调用时遵循“先档位后容量”的原则，所有机组低档位调峰容量调用结束后再调用高档位调峰容量；
步骤SS54：每档中标机组的最高价格为该档出清价格；当关键断面的潮流超出稳定限额的80％，但低于稳定限额的90％时，深调加重断面潮流，且灵敏度绝对值大于0.2的机组不予中标，其余机组按照调峰报价顺序依次调用；当关键输送断面潮流低于稳定限额的80％时，所有有效申报机组按照调峰报价顺序依次调用。
2.根据权利要求1所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS1中的调峰启动条件的判定方法为：
步骤SS11：申报深调峰的火电机组运行在基准出力，基准出力取额定容量的50％；
步骤SS12：未申报深调峰的火电机组运行在最小技术出力下限；
步骤SS13：新能源发电处于受限状态，其总实际出力低于总可用功率。
3.根据权利要求1所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS2中所述火电机组的申报数据包括调峰报价、申报容量；所述的调峰报价按照申报容量分两档，采用两档报价的形式，申报容量除以额定容量为相应的申报负荷率，一档负荷率为机组额定容量的40％，即申报容量大于等于40％且小于50％额定容量的为一档；二档负荷率为机组额定容量的30％，即申报容量大于等于30％且小于40％额定容量的为二档。
4.根据权利要求3所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS2中所述的筛选有效申报机组的方法为：一档报价负荷率不高于机组额定容量的45％，超出则视为申报无效；同时对报价数据的有效性进行校验，负荷率高于50％的报价视为无效报价，对于二档报价高于一档报价的机组，二档报价按一档价格处理；当前实际出力低于申报容量的机组，也视为当前时段的申报无效。
5.根据权利要求1所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS2中所述的全网可用深调容量Pavp的计算方法为：假设全网有n台申报有效的机组，则：
Figure FDA0003879230030000021
其中，第i台机组的申报负荷率为LRi，额定容量为Ci，当前实际出力为Gi。
6.根据权利要求5所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS3中的所述全网深调需求Preg计算方法：假设调度员根据新能源受限电力、火电下备用电网运行信息综合决策后的全网调峰目标为Ptar，则
Figure FDA0003879230030000022
其中，Ptar为假设调度员根据新能源受限电力、火电下备用电网运行信息综合决策后的全网调峰目标。
7.根据权利要求1所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS5中生成调峰机组的深调目标GGi的方法如下：
Figure FDA0003879230030000031
其中，机组i的一档出清容量为C1i，机组i的二档出清容量为C2i。
8.根据权利要求1所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS7具体包括：
步骤SS71：时间校验，出清文件中的调用时段如果不是下个整15分钟，则出清结果无效，发送区域出清结果无效标志；
步骤SS72：出清价格校验，如果单台机组二档出清价格低于一档出清价格，则该机组此次出清无效，发送单机出清无效标志；
步骤SS73：根据出清文件筛选直调机组，对直调机组进行控制范围校验，若机组的深调目标超出其控制下限，则将机组的深调目标限制在控制下限。
9.根据权利要求1所述的火电深度调峰下网省机组协调控制方法，其特征在于，所述步骤SS8具体包括：
所述省调机组的调峰调用方法为：在每个控制周期开始之前读取网调机组的指令返回文件，如果读取失败，则AGC系统发出告警提示，向调度员提示网调文件读取失败，让调度员决策是否启用本地出清文件；网调出清文件读取成功且区域出清结果有效或者网调出清文件读取失败但是调度员启用本地出清结果的条件下，筛选省调出清有效的机组，在每个控制周期的开始时刻，生成机组的控制目标，机组的控制目标＝深调目标，同时机组退出调频，将控制模式修改为深调模式，下发深调指令；
所述网调机组的调峰调用方法如下：直调机组中标结果有效且经过控制范围校验后，在每个控制周期的开始时刻，将机组控制模式改为深调模式，同是修改机组的控制目标为深调目标，下发深调指令。
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