CN112769166B - 一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法 - Google Patents

一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法其包括以下步骤，步骤S1：预估每个新能源场站在一个控制周期内，上调至最大容量的调节量和调至控制下限的调节量；步骤S2：基于断面下每个新能源场站的发电能力与发电优先级，预估该断面不同优先级限电的断面调节量；步骤S3：根据断面有功功率、断面限值以及断面调节量，预估断面实际限电的优先级；步骤S4：根据实际限电优先级，遍历断面内新能源场站，确定新能源场站的控制目标。本发明实现在保证电网安全有功控制的同时，满足新能源场站发电优先级。

Description

一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法
技术领域
本发明涉及电网调度控制领域，尤其涉及一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法。
背景技术
随着新能源的规模越来越大，新能源场站性质越来越多元化，包括：扶贫场站、半扶贫场站、特许权场站、商用场站等，不同性质的新能源场站具有不同的发电优先级。原有主站侧新能源场站发电控制，将扶贫等具有优先发电权场站的控制下限设置为装机容量，确保该场站不限电，但在电网极端情况下需要具有发电优先级的场站也限电时，该方法无法及时保证电网运行安全。因此，需要开发一种适应这种主站侧新能源发电控制需求的新能源场站发电控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，实现在保证电网安全有功控制的同时，满足新能源场站发电优先级。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括以下步骤：
步骤S1：预估每个新能源场站在一个控制周期内，上调至最大容量的调节量Rup和调至控制下限的调节量Rdn；
步骤S2：基于断面下每个新能源场站的发电能力与发电优先级，预估该断面不同优先级限电的断面调节量；
步骤S3：根据断面有功功率、断面限值以及断面调节量，预估断面实际限电的优先级；
步骤S4：根据实际限电优先级，遍历断面内新能源场站，确定新能源场站的控制目标。
进一步地，步骤S1中，所述控制周期为主站侧向子站侧下发自动增益控制AGC控制指令的周期。
进一步地，步骤S1中，上调至最大容量的调节量Rup为在所述控制周期内该新能源场站的调节量；根据新能源场站实时采集获取的当前有功出力Pplc_gen，以及配置参数最大容量Pplc_max和调节步长Pplc_chng，预估新能源场站上调至最大容量的调节量Rup，具体如下：
Figure GDA0004047339040000021
由于新能源场站指令不能超过最大容量，且指令上调受到调节步长的限值，因此，当新能源场站的当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和大于最大容量Pplc_max时，调节量Rup为最大容量Pplc_max与当前出力Pplc_gen之差；当新能源场站的当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和小于或等于最大容量Pplc_max时，调节量Rup为调节步长Pplc_chng。
需要说明的是：有功出力是实时采集获取，最大容量与调节步长为配置参数。进一步地，步骤S1中，所述调至控制下限的调节量Rdn为在所述控制周期内该新能源场站的调节量；根据新能源场站实时采集获取的当前有功出力Pplc_gen，以及配置参数控制下限Pplc_min和调节步长Pplc_chng，能够预估新能源场站调至控制下限的调节量Rdn，具体如下：
Figure GDA0004047339040000022
由于新能源场站指令不能低于控制下限，且指令上调时受到调节步长的限制，指令下调时无限制，因此，当新能源场站当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和大于控制下限Pplc_min时，调节量Rdn为控制下限Pplc_min与当前出力Pplc_gen之差；但新能源场站当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和小于或等于控制下限Pplc_min时，调节量Rdn为调节步长Pplc_chng。
进一步地，由于新能源发电受到天气因素的影响，步骤S2中，新能源场站的发电能力通过新能源场站在当前控制周期是否具备增出力的能力进行考量；新能源场站是否具有发电能力由上个控制周期的指令与当前控制的实际有功出力比较确定；具体确定方法：当上个控制周期的指令值与当前控制周期的有功出力之差小于1/2-1/4个调节步长时，则认为该新能源场站有发电能力，否则认为该新能源场站没有发电能力；
优选地，选用1/4个调节步长。
进一步地，步骤S2中，所述断面，为控制对象是新能源场站的断面，所述断面为电网实际的网架断面或虚拟的调峰断面。
进一步地，步骤S2中，所述新能源场站的发电优先级，是由新能源场站的性质和主站侧调控需求确定并配置，发电优先级有多个，每个新能源场站只能属于一个优先级。
进一步地，步骤S2中，断面不同优先级限电的断面调节量的获取方法为：假设断面下新能源场站设置了N个优先级，分别为第1、第2、第3、……、第N优先级，前n优先级的场站以最大容量为目标即不限电，n之后优先级场站以控制下限为目标时，断面下新能源场站在本控制周期的调节量之和，用
Figure GDA0004047339040000031
表示，其中n∈[1,N-1]。针对断面下每个新能源场站，若为前n优先级场站则叠加该场站调至最大容量的调节量Rup，若为n之后优先级场站则叠加该场站调至控制下限的调节量Rdn，得到断面调节量
Figure GDA0004047339040000032
进一步地，步骤S3中，预估断面实际限电的优先级的方法为根据实时采集获取的断面当前有功功率Psec_gen、实时采集获取或配置的断面限值Psec_max和步骤S2计算出的断面调节量
Figure GDA0004047339040000033
具体包括以下步骤：
(1)判断是否满足
Figure GDA0004047339040000034
如果是则确定该断面下从第N发电优先级的新能源场站开始限电,结束步骤；如果否，执行步骤(2)；
(2)n＝N-2,N-3,……,2,1依次判断是否满足
Figure GDA0004047339040000035
如果是则确定该断面下从第n+1发电优先级的新能源场站开始限电，结束步骤；如果否，继续执行步骤2；如果n＝1时依旧不满足，则确定该断面下从第1发电优先级的新能源场站开始限电。需要说明的是：N为设置的总优先级个数，n为1至N-1之间的变量。
进一步地，在步骤S4中，所述的确定控制目标为最大容量和控制下限的新能源场站，是根据步骤S3确定的断面的实际限电优先级n，对于发电优先级i＜n的新能源场站的控制目标确定为最大容量，发电优先级i＞n的新能源场站的控制目标确定为控制下限，发电优先级i＝n的新能源场站按断面实际需求以等负荷率的形式进行发电空间分配。
进一步地，如果新能源场站同属于多个断面，不同断面计算出不同的控制目标，则取其中的最小值为最终控制目标。
本发明积极效果如下：
本发明将断面下的新能源场站按照发电优先级进行分类控制，能够在保证电网网架安全或调峰需求的同时，满足新能源场站发电优先级，实现优先级高的场站优先发电，优先级低的场站先限电，同优先级的场站以等负荷率为控制目标，满足对新能源场站的优先特殊性与公平性的复杂调控需求。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法的具体步骤如下：
步骤S1：预估每个新能源场站在一个控制周期内，上调至最大容量的调节量Rup和调至控制下限的调节量Rdn。
步骤S1为预估每个新能源场站限电与不限电的调节量。
进一步地，步骤S1中，所述控制周期为主站侧向子站侧下发自动增益控制AGC控制指令的周期。
步骤S1中，上调至最大容量的调节量Rup为在所述控制周期内该新能源场站的调节量。
根据新能源场站实时采集获取的当前有功出力Pplc_gen，以及配置参数最大容量Pplc_max和调节步长Pplc_chng，预估新能源场站上调至最大容量的调节量Rup，具体如下：
Figure GDA0004047339040000051
由于新能源场站指令不能超过最大容量，且指令上调受到调节步长的限值，因此，当新能源场站的当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和大于最大容量Pplc_max时，调节量Rup为最大容量Pplc_max与当前出力Pplc_gen之差；当新能源场站的当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和小于或等于最大容量Pplc_max时，调节量Rup为调节步长Pplc_chng。
需要说明的是：有功出力是实时采集获取，最大容量与调节步长为配置参数。
通常主站侧新能源场站的控制周期约为1分钟。当新能源场站的控制目标大于有功出力时，指令向上调节，会受到调节步长的限值，因此向场站下发的实际指令值不高于当前有功出力一个步长；当新能源场站的控制目标小于有功出力时，指令向下调节，不会受到调节步长的限值，下发的指令值等于控制目标。因此，预估控制目标为最大容量时新能源场站的调节量Rup不会超过一个步长。
步骤S1中，所述调至控制下限的调节量Rdn为在所述控制周期内该新能源场站的调节量。
根据新能源场站实时采集获取的当前有功出力Pplc_gen，以及配置参数控制下限Pplc_min和调节步长Pplc_chng，能够预估新能源场站调至控制下限的调节量Rdn，具体如下：
Figure GDA0004047339040000052
由于新能源场站指令不能低于控制下限，且指令上调时受到调节步长的限制，指令下调时无限制，因此，当新能源场站当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和大于控制下限Pplc_min时，调节量Rdn为控制下限Pplc_min与当前出力Pplc_gen之差；但新能源场站当前出力Pplc_gen与调节步长Pplc_chng之和小于或等于控制下限Pplc_min时，调节量Rdn为调节步长Pplc_chng。
步骤S2：基于断面下每个新能源场站的发电能力与发电优先级，预估该断面不同优先级限电的断面调节量。
步骤S2为预估断面下场站不同优先级限电的断面调节量。
由于新能源发电受到天气因素的影响，步骤S2中，新能源场站的发电能力通过新能源场站在当前控制周期是否具备增出力的能力进行考量；新能源场站是否具有发电能力由上个控制周期的指令与当前控制的实际有功出力比较确定；具体确定方法：当上个控制周期的指令值与当前控制周期的有功出力之差小于1/2-1/4个调节步长时，则认为该新能源场站有发电能力，否则认为该新能源场站没有发电能力。
其中，有功出力之差优选的为小于1/4个调节步长，也可以将1/4替换为1/2或1/3。
步骤S2中，所述断面，为控制对象是新能源场站的断面，既可以是电网实际的网架断面也可以是虚拟的调峰断面。
步骤S2中，所述新能源场站的发电优先级，是由新能源场站的性质和主站侧调控需求确定并配置，发电优先级有多个，每个新能源场站只能属于一个优先级。
步骤S2中，断面不同优先级限电的断面调节量的获取方法为：假设断面下新能源场站设置了N个优先级，分别为第1、第2、第3、……、第N优先级，前n优先级的场站以最大容量为目标即不限电，n之后优先级场站以控制下限为目标时，断面下新能源场站在本控制周期的调节量之和，用
Figure GDA0004047339040000061
表示，其中n∈[1,N-1]。针对断面下每个新能源场站，若为前n优先级场站则叠加该场站调至最大容量的调节量Rup，若为n之后优先级场站则叠加该场站调至控制下限的调节量Rdn，得到断面调节量
Figure GDA0004047339040000062
步骤S3：根据断面有功功率、断面限值以及断面调节量，预估断面实际限电的优先级。
步骤S3中，预估断面实际限电的优先级的方法为根据实时采集获取的断面当前有功功率Psec_gen、实时采集获取或配置的断面限值Psec_max和步骤S2计算出的断面调节量
Figure GDA0004047339040000071
具体包括以下步骤：
(1)判断是否满足
Figure GDA0004047339040000072
如果是则确定该断面下从第N发电优先级的新能源场站开始限电,结束步骤；如果否，执行步骤(2)；
(2)n＝N-2,N-3,……,2,1依次判断是否满足
Figure GDA0004047339040000073
如果是则确定该断面下从第n+1发电优先级的新能源场站开始限电，结束步骤；如果否，继续执行步骤2；如果n＝1时依旧不满足，则确定该断面下从第1发电优先级的新能源场站开始限电。需要说明的是：N为设置的总优先级个数，n为1至N-1之间的变量。
步骤S4：根据实际限电优先级，遍历断面内新能源场站，确定新能源场站的控制目标。
在步骤S4中，所述的确定控制目标为最大容量和控制下限的新能源场站，是根据步骤S3确定的断面的实际限电优先级n，对于发电优先级i＜n的新能源场站的控制目标确定为最大容量，发电优先级i＞n的新能源场站的控制目标确定为控制下限，发电优先级i＝n的新能源场站按断面实际需求以等负荷率的形式进行发电空间分配。
所述新能源场站的发电优先级，是由新能源场站的性质和主站侧调控需求确定并配置，发电优先级有多个，每个新能源场站只能属于一个优先级。假设断面下新能源场站设置了4个优先级，分别为第1、第2、第3、第4优先级。
断面下不同优先级限电的断面调节量
Figure GDA0004047339040000074
是指该断面下前n优先级的场站以最大容量为控制目标即不限电，第n优先级之后的场站限电并以控制下限为控制目标时，该断面下新能源场站在本控制周期的调节量之和。例如：
Figure GDA0004047339040000075
为所有发电优先级为第1和第2新能源场站的调节量Rup和所有发电优先级为第3和第4新能源场站的调节量Rdn的累加值。
在步骤S4中，所述的确定控制目标为最大容量和控制下限的新能源场站，是根据步骤S3确定的断面的实际限电优先级n，对于发电优先级i＜n的新能源场站的控制目标确定为最大容量，发电优先级i＞n的新能源场站的控制目标确定为控制下限，发电优先级i＝n的新能源场站按断面实际需求以等负荷率的形式进行发电空间分配。
如果新能源场站同属于多个断面，不同断面计算出不同的控制目标，则取其中的最小值为最终控制目标。
以断面下设置4个优先级为例，如果步骤S3确定的断面实际限电的优先级为2，则该断面下第1发电优先级的新能源场站的控制目标确定为最大容量，第3和第4发电优先级的新能源场站的控制目标确定为控制下限，第2发电优先级的新能源场站按断面实际需求以等负荷率的形式进行发电空间分配。如果某新能源场站同属于多个断面，不同断面计算出不同的控制目标，则取其中的最小值为最终控制目标。
步骤S3中，预估断面实际限电的优先级的方法为根据实时采集获取的断面当前有功功率Psec_gen、实时采集获取或配置的断面限值Psec_max和步骤S2计算出的断面调节量
Figure GDA0004047339040000081
具体包括以下步骤：
(1)判断是否满足
Figure GDA0004047339040000082
如果是则确定该断面下从第N发电优先级的新能源场站开始限电,结束步骤；如果否，执行步骤(2)；
(2)n＝N-2,N-3,……,2,1依次判断是否满足
Figure GDA0004047339040000083
如果是则确定该断面下从第n+1发电优先级的新能源场站开始限电，结束步骤；如果否，继续执行步骤2；如果n＝1时依旧不满足，则确定该断面下从第1发电优先级的新能源场站开始限电。
需要说明的是：N为设置的总优先级个数，n为1至N-1之间的变量。
本实施例以设置4个优先级为例，进行说明，具体步骤如下：
1)判断是否满足
Figure GDA0004047339040000084
如果是则确定该断面下从第4发电优先级的新能源场站开始限电；如果否执行下一步2)。
2)判断是否满足
Figure GDA0004047339040000085
如果是则确定该断面下从第3发电优先级的新能源场站开始限电；如果否执行下一步3)。
3)判断是否满足
Figure GDA0004047339040000091
如果是则确定该断面下从第2发电优先级的新能源场站开始限电；如果否则确定该断面下从第1发电优先级的新能源场站开始限电。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：其包括以下步骤，
步骤S1：预估每个新能源场站在一个控制周期内，上调至最大容量的调节量Rup和调至控制下限的调节量Rdn；
步骤S2：基于断面下每个新能源场站的发电能力与发电优先级，预估该断面不同限电优先级的断面调节量；
步骤S3：根据断面有功功率、断面限值以及断面调节量，预估断面实际限电优先级；
步骤S4：根据实际限电优先级，遍历断面内新能源场站，确定新能源场站的控制目标；
在步骤S4中，所述的确定控制目标为最大容量和控制下限的新能源场站，是根据步骤S3确定的断面的实际限电优先级n，对于发电优先级i＜n的新能源场站的控制目标确定为最大容量，发电优先级i＞n的新能源场站的控制目标确定为控制下限，发电优先级i＝n的新能源场站按断面实际需求以等负荷率的形式进行发电空间分配。
2.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：步骤S1中，所述控制周期为主站侧向子站侧下发自动增益控制AGC控制指令的周期；
步骤S1中，上调至最大容量的调节量Rup为在所述控制周期内该新能源场站的调节量；根据新能源场站实时采集获取的当前有功出力Pplc_gen，配置参数最大容量Pplc_max和调节步长Pplc_chng，预估新能源场站上调至最大容量的调节量Rup，具体如下：
Figure FDA0004047339030000011
3.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：步骤S1中，所述调至控制下限的调节量Rdn为在所述控制周期内该新能源场站的调节量；根据新能源场站实时采集获取的当前有功出力Pplc_gen，以及配置参数控制下限Pplc_min和调节步长Pplc_chng，能够预估新能源场站调至控制下限的调节量Rdn，具体如下：
Figure FDA0004047339030000021
4.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：由于新能源发电受到天气因素的影响，步骤S2中，新能源场站是否具有发电能力由上个控制周期的指令与当前控制的实际有功出力比较确定,具体确定方法为当上个控制周期的指令值与当前控制周期的有功出力之差小于1/2-1/4个调节步长时，则认为该新能源场站有发电能力，否则认为该新能源场站没有发电能力。
5.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述断面，为控制对象是新能源场站的断面，所述断面为虚拟的调峰断面。
6.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述新能源场站的发电优先级，是由新能源场站的性质和主站侧调控需求确定并配置，发电优先级有多个，每个新能源场站只能属于一个优先级。
7.根据权利要求6所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：步骤S2中，断面不同限电优先级的断面调节量的获取方法为：假设断面下新能源场站设置了N个优先级，分别为第1、第2、第3、……、第N优先级，前n优先级的场站以最大容量为目标即不限电，n之后优先级场站以控制下限为目标时，断面下新能源场站在本控制周期的调节量之和，用
Figure FDA0004047339030000022
表示，其中n∈[1,N-1]；针对断面下每个新能源场站，若为前n优先级场站则叠加该场站调至最大容量的调节量Rup，若为n之后优先级场站则叠加该场站调至控制下限的调节量Rdn，得到断面调节量
Figure FDA0004047339030000031
8.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：步骤S3中，预估断面实际限电优先级的方法为根据实时采集获取的断面当前有功功率Psec_gen、实时采集获取或配置的断面限值Psec_max和步骤S2计算出的断面调节量
Figure FDA0004047339030000032
具体包括以下步骤：
(1)判断是否满足
Figure FDA0004047339030000033
如果是则确定该断面下从第N发电优先级的新能源场站开始限电,结束步骤；如果否，执行步骤(2)；
(2)n＝N-2,N-3,……,2,1依次判断是否满足
Figure FDA0004047339030000034
如果是则确定该断面下从第n+1发电优先级的新能源场站开始限电，结束步骤；如果否，继续执行步骤2；如果n＝1时依旧不满足，则确定该断面下从第1发电优先级的新能源场站开始限电。
9.根据权利要求1所述的一种主站侧基于发电优先级的新能源场站发电控制方法，其特征在于：如果新能源场站同属于多个断面，不同断面计算出不同的控制目标，则取其中的最小值为最终控制目标。
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调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略;翟丙旭、王靖然等;《电力系统自动化》;20171210;第41卷(第23期);全文 *

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