CN113410853A - 一种电网agc多时间尺度协调优化控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网AGC多时间尺度协调优化控制方法及系统，本发明方法将包括将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N，通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求，通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率，通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率，充分考虑了储能电站、常规水、火电站和新能源电站等各类电站在AGC调控周期的差异，通过多时间维度下的协调控制，在储能容量有限的情况下，实现电网AGC调控性能指标保持稳定，同时减少常规水、火电站和新能源电站AGC过频繁调节，减少设备损耗和能量损失。

Description

一种电网AGC多时间尺度协调优化控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统调度领域，具体涉及一种电网AGC多时间尺度协调优化控制方法及系统。

背景技术

随着储能技术的发展，大规模储能电站并网，电网中储能容量大幅度提升。储能电站在有功调控方面拥有调控速率快、设备损伤小、无需弃风弃水弃光等优势，储能电站逐渐成为参与电网AGC控制的主要成员。而随着高比例可再生能源的并网，火电电站比重逐步降低和新能源电站比重逐步增加，储能电站在电网AGC控制中发挥的作用将日益显著。储能电站与常规及新能源电站的AGC协调优化控制将成为新型电力系统的重要一环。

由于有功调控原理上的差异，储能电站与常规及新能源电站在控制速度方面有较大的差异：储能电站有功调控周期在毫秒级，水电电站有功调控周期可达到秒级，新能源电站有功调控周期一般为分钟级，火电电站有功调控周期则往往以小时为单位计算。现有的考虑储能电站与常规及新能源电站的AGC协调优化控制方法多着眼于不同类别电站的优先级，如储能优先、水电其次、火电及新能源电站再次。但储能电站有功出力受制于有限的容量，当前期调控裕度用完后还是后期需要调用水电、乃至火电及新能源。这样后期电网AGC调控性能指标将较前期出现较大下降，AGC调节速度可能无法满足电网的需求。目前尚未见到有根据储能电站与常规及新能源电站的调控周期，研究多时间维度下储能与常规及新能源电站AGC协调优化方法的。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种电网AGC多时间尺度协调优化控制方法及系统，本发明充分考虑了储能电站、常规水、火电站和新能源电站在AGC调控周期的差异，通过多时间维度下的协调控制，在储能容量有限的情况下，能够实现电网AGC调控性能指标保持稳定，同时减少常规水、火电站和新能源电站AGC过深度过频繁调节，减少设备损耗和能量损失。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，包括：

1)根据AGC调控周期，将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N；

2)通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求，通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率，通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率。

可选地，步骤1)中将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N包括：将所有储能电站划分到储能电站群ES，将其余电站根据AGC调控周期、并按照下式分别划分到快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N：

上式中，T_i为被划分的任意电站i的AGC调节周期，T_K为预设的快速调节群K的调控周期，T_M为预设的慢速调节群M的调控周期。

可选地，步骤2)中通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求的步骤包括：确定电网AGC需调节的ACE功率值ΔP_ACE；根据电网AGC需调节的ACE功率值ΔP_ACE计算储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES；将储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES基于预设策略确定储能电站群ES中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_ESi，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_ESi下达至对应的储能电站i执行。

可选地，所述计算储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES的函数表达式为：

上式中，ΔP_ESmin、ΔP_ESmax分别为储能电站群ES的最小、最大有功调节值，储能电站群ES的最小、最大有功调节值ΔP_ESmin、ΔP_ESmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_ESimin、ΔP_ESimax分别为储能电站群ES中第i座储能电站的最小、最大有功调节值。

可选地，步骤2)中通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率的步骤包括：每隔T_K时刻基于当前储能电站群ES用于AGC调节的总功率P_ES计算快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K，将快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K基于预设策略确定快速调节群K中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_Ki，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_Ki下达至对应的储能电站i执行，其中T_K为预设的快速调节群K的调控周期。

可选地，所述计算快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K的函数表达式为：

上式中，P_ES为当前储能电站群ES用于AGC调节的总功率，ΔP_Kmin、ΔP_Kmax分别为快速调节群K的最小、最大有功调节值，且快速调节群K的最小、最大有功调节值ΔP_Kmin、ΔP_Kmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_Kimin、ΔP_Kimax分别为快速调节群K中第i座电站最小、最大有功调节值。

可选地，步骤2)中通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率的步骤包括：每隔T_M时刻基于当前快速调节群K用于AGC调节的总功率P_K计算慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M，将慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M基于预设策略确定慢速调节群M中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_Mi，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_Mi下达至对应的储能电站i执行，其中T_M为预设的慢速调节群M的调控周期。

可选地，所述计算慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M的函数表达式为：

上式中，P_K为当前快速调节群K用于AGC调节的总功率，ΔP_Mmin、ΔP_Mmax为慢速调节群M的最小、最大有功调节值，且慢速调节群M的最小、最大有功调节值ΔP_Mmin、ΔP_Mmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_Mimin、ΔP_Mimax分别为慢速调节群M中第i座电站最小、最大有功调节值。

此外，本发明还提供一种电网AGC多时间尺度协调优化控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述电网AGC多时间尺度协调优化控制方法的步骤。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述电网AGC多时间尺度协调优化控制方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明电网AGC多时间尺度协调优化控制方法将包括储能电站、常规水、火电站和新能源电站中部分或全部的所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N，通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求，通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率，通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率，从而充分考虑了储能电站、常规水、火电站和新能源电站等各类电站在AGC调控周期的差异，通过多时间维度下的协调控制，在储能容量有限的情况下，实现电网AGC调控性能指标保持稳定，同时减少常规水、火电站和新能源电站AGC过频繁调节，减少设备损耗和能量损失。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例中的第一部分计算数据结果。

图3为本发明实施例中的第二部分计算数据结果。

图4为本发明实施例中的第三部分计算数据结果。

具体实施方式

如图1所示，本实施例电网AGC多时间尺度协调优化控制方法包括：

1)根据AGC调控周期，将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N；

2)通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求，通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率，通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率。

所有电站中，常规电站可包括火电站、水电站中的至少一种，新能源电站可包括光伏电站、风电站、生物电站等各类以新能源作为能源的电站中的至少一种。本实施例中，步骤1)中将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N包括：将所有储能电站划分到储能电站群ES，将其余电站根据AGC调控周期、并按照下式分别划分到快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N：

上式中，T_i为被划分的任意电站i的AGC调节周期，T_K为预设的快速调节群K的调控周期，T_M为预设的慢速调节群M的调控周期。AGC调节周期T_i为电站i的固有参数，一般由电站自身一次设备调节周期、控制程序延时和通讯延时确定。通过上述方法，可将储能电站、常规水、火电站和新能源电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N。快速调节群K的调控周期T_K、慢速调节群M的调控周期T_M两者的取值可以根据设定值进行设定，例如本实施例中快速调节群K调控周期T_K设为5min，慢速调节群M调控周期T_M一般为1h。除了上述划分方式以外，此外也可以直接根据电站类型进行划分，例如将水电电站和新能源电站视为快速调节群电站，火电电站视为慢速调节群电站，其余电站则视为不参与调节群电站，同样也可以实现对快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N的划分。具体地，本实施例中电站情况及划分情况如下表1所示。

表1：各个电站情况及划分情况信息表。

序号	类型	AGC调节周期	最小有功调节值(MW)	最大有功调节值(MW)	划分
						1	储能	100ms	-100	100	ES
2	水电	15s	-60	60	K
						3	水电	25s	-80	80	K
4	新能源	1min	-10	10	K
						5	新能源	50s	-30	30	K
6	新能源	1min	-20	20	K
						7	新能源	45s	-10	10	K
8	火电	45min	-60	60	M
						9	火电	45min	-120	120	M
10	火电	45min	-200	200	M

本实施例中，步骤2)中通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求的步骤包括：确定电网AGC需调节的ACE功率值ΔP_ACE；根据电网AGC需调节的ACE功率值ΔP_ACE计算储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES；将储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES基于预设策略(例如等容量比、就地消纳等方法)确定储能电站群ES中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_ESi，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_ESi下达至对应的储能电站i执行。本实施例中，计算储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES的函数表达式为：

上式中，ΔP_ESmin、ΔP_ESmax分别为储能电站群ES的最小、最大有功调节值，储能电站群ES的最小、最大有功调节值ΔP_ESmin、ΔP_ESmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_ESimin、ΔP_ESimax分别为储能电站群ES中第i座储能电站的最小、最大有功调节值。

本实施例中，步骤2)中通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率的步骤包括：每隔T_K时刻基于当前储能电站群ES用于AGC调节的总功率P_ES计算快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K，将快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K基于预设策略(例如等容量比、等发电出力比、就地消纳、线损最小等方法)确定快速调节群K中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_Ki，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_Ki下达至对应的储能电站i执行，其中T_K为预设的快速调节群K的调控周期。本实施例中，计算快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K的函数表达式为：

上式中，P_ES为当前储能电站群ES用于AGC调节的总功率，ΔP_Kmin、ΔP_Kmax分别为快速调节群K的最小、最大有功调节值，且快速调节群K的最小、最大有功调节值ΔP_Kmin、ΔP_Kmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_Kimin、ΔP_Kimax分别为快速调节群K中第i座电站最小、最大有功调节值。

本实施例中，步骤2)中通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率的步骤包括：每隔T_M时刻基于当前快速调节群K用于AGC调节的总功率P_K计算慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M，将慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M基于预设策略(例如等容量比、等发电出力比、就地消纳、线损最小等方法)确定慢速调节群M中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_Mi，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_Mi下达至对应的储能电站i执行，其中T_M为预设的慢速调节群M的调控周期。本实施例中，计算慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M的函数表达式为：

上式中，P_K为当前快速调节群K用于AGC调节的总功率，ΔP_Mmin、ΔP_Mmax为慢速调节群M的最小、最大有功调节值，且慢速调节群M的最小、最大有功调节值ΔP_Mmin、ΔP_Mmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_Mimin、ΔP_Mimax分别为慢速调节群M中第i座电站最小、最大有功调节值。

本实施例中，基于前文表1，得到ΔP_ESmin＝-100MW、ΔP_ESmax＝100MW、ΔP_Kimin＝-210MW、ΔP_Kimax＝210MW、ΔP_Mimin＝-380MW、ΔP_Mimax＝380MW。1～5分钟内电网AGC需调节的ACE功率值如下表2所示。

表2：1～5分钟内电网AGC需调节的ACE功率值(MW)。

	1分钟	2分钟	3分钟	4分钟	5分钟
						ΔP<sub>ACE</sub>	50	-30	-40	50	0

按本实施例电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，计算ΔP_ACE、ΔP_ES、P_ES、ΔP_K、P_K、ΔP_M、P_M，如下图2～图4所示。从图2～图4中的表格数据可知，本实施例电网AGC多时间尺度协调优化控制方法通过多时间维度下的协调控制，在储能容量有限的情况下，实现电网AGC调控性能指标保持稳定，同时减少常规水、火电站和新能源电站AGC过频繁调节，减少设备损耗和能量损失。

综上所述，本实施例方法将包括储能电站、常规水、火电站和新能源电站中部分或全部的所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N，通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求，通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率，通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率，从而充分考虑了储能电站、常规水、火电站和新能源电站等各类电站在AGC调控周期的差异，通过多时间维度下的协调控制，在储能容量有限的情况下，实现电网AGC调控性能指标保持稳定，同时减少常规水、火电站和新能源电站AGC过频繁调节，减少设备损耗和能量损失。

此外，本实施例还提供一种电网AGC多时间尺度协调优化控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述电网AGC多时间尺度协调优化控制方法的步骤。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述电网AGC多时间尺度协调优化控制方法的计算机程序。

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读存储介质(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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，包括：

1)根据AGC调控周期，将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N；

2)通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求，通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率，通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率。

2.根据权利要求1所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，步骤1)中将所有电站划分为储能电站群ES、快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N包括：将所有储能电站划分到储能电站群ES，将其余电站根据AGC调控周期、并按照下式分别划分到快速调节群K、慢速调节群M和不参与调节群N：

上式中，T_i为被划分的任意电站i的AGC调节周期，T_K为预设的快速调节群K的调控周期，T_M为预设的慢速调节群M的调控周期。

3.根据权利要求1所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，步骤2)中通过储能电站群ES满足电网AGC实时调控要求的步骤包括：确定电网AGC需调节的ACE功率值ΔP_ACE；根据电网AGC需调节的ACE功率值ΔP_ACE计算储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES；将储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES基于预设策略确定储能电站群ES中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_ESi，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_ESi下达至对应的储能电站i执行。

4.根据权利要求3所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，所述计算储能电站群ES用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_ES的函数表达式为：

上式中，ΔP_ESmin、ΔP_ESmax分别为储能电站群ES的最小、最大有功调节值，储能电站群ES的最小、最大有功调节值ΔP_ESmin、ΔP_ESmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_ESimin、ΔP_ESimax分别为储能电站群ES中第i座储能电站的最小、最大有功调节值。

5.根据权利要求1所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，步骤2)中通过快速调节群K置换出储能电站群ES的AGC调节功率的步骤包括：每隔T_K时刻基于当前储能电站群ES用于AGC调节的总功率P_ES计算快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K，将快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K基于预设策略确定快速调节群K中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_Ki，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_Ki下达至对应的储能电站i执行，其中T_K为预设的快速调节群K的调控周期。

6.根据权利要求5所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，所述计算快速调节群K用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_K的函数表达式为：

上式中，P_ES为当前储能电站群ES用于AGC调节的总功率，ΔP_Kmin、ΔP_Kmax分别为快速调节群K的最小、最大有功调节值，且快速调节群K的最小、最大有功调节值ΔP_Kmin、ΔP_Kmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_Kimin、ΔP_Kimax分别为快速调节群K中第i座电站最小、最大有功调节值。

7.根据权利要求1所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，步骤2)中通过慢速调节群M置换出快速调节群K的AGC调节功率的步骤包括：每隔T_M时刻基于当前快速调节群K用于AGC调节的总功率P_K计算慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M，将慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M基于预设策略确定慢速调节群M中任意储能电站i的AGC调节指令值ΔP_Mi，并分别将各个AGC调节指令值ΔP_Mi下达至对应的储能电站i执行，其中T_M为预设的慢速调节群M的调控周期。

8.根据权利要求7所述的电网AGC多时间尺度协调优化控制方法，其特征在于，所述计算慢速调节群M用于AGC调节的总功率变化量指令ΔP_M的函数表达式为：

上式中，P_K为当前快速调节群K用于AGC调节的总功率，ΔP_Mmin、ΔP_Mmax为慢速调节群M的最小、最大有功调节值，且慢速调节群M的最小、最大有功调节值ΔP_Mmin、ΔP_Mmax的计算函数表达式为：

上式中，ΔP_Mimin、ΔP_Mimax分别为慢速调节群M中第i座电站最小、最大有功调节值。

9.一种电网AGC多时间尺度协调优化控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述电网AGC多时间尺度协调优化控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述电网AGC多时间尺度协调优化控制方法的计算机程序。

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