CN114142531A - 一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，包括确定系统总功率调节量；根据系统总功率调节量和电厂各机组的发电等级依次选择相应批次的机组分配功率调节量。本发明能够实现火电机组在区域电量调节过程中的有序控制，基于月计划电量的机组发电优先级控制，将调节量合理分配各发电等级机组，在保证系统稳定运行的前提下同时提高了运行经济性。

Description

一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，属于电力系统调度自动化技术领域。
背景技术
自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)是能量系统管理中的重要功能，基于系统频率调节机组出力，在满足系统安全约束下保障系统经济稳定运行。但由于AGC关注于电网的分钟级控制需求，缺乏依据机组月计划发电量等级进行电量管理的有效控制策略，导致系统对机组能量调节时造成经济性差、资源利用率不高等问题。
因此，基于现有AGC发电控制策略，优化系统电量调节手段保障系统稳定性和经济性具有较强的现实意义，也是一个值得探索的方向。
发明内容
为克服上述背景技术中的不足，本发明基于发电厂月计划电量建立了火电机组分级控制方法。
本发明提供一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，包括：确定系统总功率调节量；
根据各电厂的目标负荷率确定各电厂的发电批次；
根据系统总功率调节量和各电厂的发电批次，确定各电厂的功率调节量以及电厂内各火电机组分配功率调节量。
进一步地，所述系统总功率调节量的计算表达式如下：
totaldp＝Cload*Rload+Cline*Rline-Cwind*Rwind-Cpv*Rpv+Rdp (1)
其中，totaldp为未来选定时间段总待调功率，Cload为负荷预测调节因子，Rload为未来选定时间段负荷预测增量，Cline为联络线计划调节因子，Rline为未来选定时间段联络线计划增量，Cwind为风电预测调节因子，Rwind为未来选定时间段风电预测增量，Cpv为光伏预测调节因子，Rpv为未来选定时间段光伏预测增量，Rdp为当前计划交换功率偏差。
再进一步地，系统总功率调节量中各分量的计算方法如下：
Figure BDA0003312750720000021
Figure BDA0003312750720000022
Figure BDA0003312750720000023
Figure BDA0003312750720000024
Rdp＝Rreal-Rallow (6)
其中，未来选定时间段为15分钟，
Figure BDA0003312750720000025
为未来15分钟负荷预测量，
Figure BDA0003312750720000026
为当前负荷量，
Figure BDA0003312750720000027
为未来15分钟联络线计划预测量，
Figure BDA0003312750720000028
为当前联络线计划量，
Figure BDA0003312750720000029
为未来15分钟风电发电预测量，
Figure BDA00033127507200000210
为当前风电发电量，
Figure BDA00033127507200000211
为未来15分钟光伏发电预测量，
Figure BDA00033127507200000212
为当前光伏发电量，Rreal和Rallow分别为实际交换偏差与调度允许偏差。
进一步地，各电厂的发电批次的确定方法包括：
根据电厂月计划电量获取电厂的目标负荷率，将目标负荷率分别与设定的阈值比较，根据比较结果确定各电厂火的发电批次。
再进一步地，所述将目标负荷率分别与设定的阈值比较，根据比较结果确定各电厂的发电批次，包括：
若电厂的目标负荷率大于等于第一阈值，则电厂的发电等级为第一发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第二阈值，小于第一阈值，则电厂的发电等级为第二发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第三阈值，小于第二阈值，则电厂的发电等级为第三发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第四阈值，小于第三阈值，则电厂的发电等级为第四发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第五阈值，小于第四阈值，则电厂的发电等级为第五发电批次；
若电厂的目标负荷率小于第五阈值，则电厂的发电等级为第六发电批次。
再进一步地，所述根据系统总功率调节量和各电厂的发电批次，确定各电厂的功率调节量，包括：
区域总调节量需上调时，优先分配第一发电批次电厂的火电机组，所述第一发电批次内以火电机组剩余可调容量为比例分配功率调节量，若第一发电批次不能将功率调节量完全分配，则第一发电批次电厂所有火电机组调节至控制上限，并且开始对第二发电批次进行分配，分配原理相同；依次向下，直至调节量分配完毕或没有可调火电机组为止；
区域总调节量需下调时，优先分配最后一个发电批次电厂的火电机组，并依次向上，直至调节量分配完毕或没有可调火电机组为止。
进一步地，当选定发电批次的电厂分配到功率调节量后，电厂内具备调节能力的火电机组组合成为虚拟厂；
优先利用虚拟厂内的火电机组接收功率调节量，剩余不可接收的调节量再转移至其他厂站火电机组。
再进一步地，优先利用虚拟厂内的火电机组接收调节量，包括：虚拟厂某台火电机组出力与指令差值的绝对值超过设定数量步长，则将该台火电机组从虚拟厂中去除，原虚拟厂中剩余的火电机组组成新的虚拟厂，将该台火电机组的功率调节量转移到新的虚拟厂中的火电机组，新的虚拟厂中的火电机组以同负荷率接受该台火电机组转移的功率调节量。
再进一步地，若出现火电机组的出力不能满足功率调节量需求时，则根据以下步骤重新设定该火电机组的目标值：
若全虚拟厂负荷率没有达到本周期全虚拟厂的目标负荷率，则调节该火电机组的目标值为当前指令值；
若全虚拟厂负荷率达到本周期目标负荷率，则将该火电机组的目标值设定为当前出力。
进一步地，所述方法还包括：每目标值计算周期开始时判断虚拟厂内火电机组是否过调，若产生过调则记录过调量，将过调量从本周期调节量中减去，若本周期调节量不能弥补上周期过调量，则由同虚拟厂火电机组帮弥补剩余过调量。
本发明具有以下优点及有益效果：
(1)能够实现火电机组在区域电量调节过程中的有序控制，基于月计划电量的机组发电优先级控制，将调节量合理分配各发电等级机组，在保证系统稳定运行的前提下同时提高了运行经济性。
(2)能够实现同一电厂下调节量的自适应控制，以虚拟厂形式将机组分配的调节量划分给可调机组，虚拟厂机组均不能满足控制要求时再向其他机组转移调节量，既满足了系统分配调节量的控制要求，又保证了同厂机组的经济效益。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，以下实施例用于说明本发明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1是本发明实施例提供的基于发电厂月计划电量的火电机组控制流程图。
具体实施方式
要实现电量的高效、经济调节，需从调节量的计算、分配、控制等多个层面的理论指导，具体内容如下。
实施例，一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，如图 1所示，包括：
1.总调节功率计算及分配
为保证总调节量的精准、覆盖全面，需将各量叠加计算得到总调节量(即系统总功率调节量)：
totaldp＝Cload*Rload+Cline*Rline-Cwind*Rwind-Cpv*Rpv+Rdp (1)
其中，totaldp为未来15分钟总待调功率，Cload为负荷预测调节因子， Rload为未来15分钟负荷预测增量，Cline为联络线计划调节因子，Rline为未来15分钟联络线计划增量，Cwind为风电预测调节因子，Rwind为未来15分钟风电预测增量，Cpv为光伏预测调节因子，Rpv为未来15 分钟光伏预测增量，Rdp为当前计划交换功率偏差。
以下为区域总调节量中各分量的计算方法：
Figure BDA0003312750720000061
Figure BDA0003312750720000062
Figure BDA0003312750720000063
Figure BDA0003312750720000064
Rdp＝Rreal-Rallow (6)
其中，
Figure BDA0003312750720000065
为未来15分钟负荷预测量，
Figure BDA0003312750720000066
为当前负荷量，
Figure BDA0003312750720000067
为未来15分钟联络线计划预测量，
Figure BDA0003312750720000068
为当前联络线计划量，
Figure BDA0003312750720000069
为未来15分钟风电发电预测量，
Figure BDA00033127507200000610
为当前风电发电量，
Figure BDA00033127507200000611
为未来15分钟光伏发电预测量，
Figure BDA00033127507200000612
为当前光伏发电量，Rreal和Rallow分别为实际交换偏差与调度允许偏差。
调节量15分钟计算一次，15分钟内不再重新计算以及根据总待调功率分配，若15分钟内机组目标值有变化是因为进行了调节量接收转移。
2.根据电厂月计划电量(电厂每月初自行上报)对电厂进行发电等级划分。
具体实施例中采用以下方法：
第一发电批次：目标负荷率≥100％
第二发电批次：100％>目标负荷率≥80％
第三发电批次：80％>目标负荷率≥70％
第四发电批次：70％>目标负荷率≥60％
第五发电批次：60％>目标负荷率≥50％
第六发电批次：目标负荷率<50％。
3.分配策略
区域需上调时，优先分配第一发电批次电厂的机组，批次内以机组剩余可调容量为比例分配调节量，若第一批次不能将调节量完全分配，则第一批次所有机组调节至控制上限，并且开始对第二批次进行分配，分配原理相同。依次向下，直至调节量分配完毕或没有可调机组为止。
区域需下调时，优先分配第六发电批次的机组，并依次向上，直至调节量分配完毕或没有可调机组为止。
本发明根据安全生产三区的计划日报文件对电厂发电计划进行了六级划分，在区域电量上调时系统自动优先分配调节量给第一发电批次电厂的火电机组，当无法满足电量调节需求时剩余调节量自动转移至下一发电批次电厂的火电机组；在区域电量下调时系统自动优先分配调节量给第六发电批次电厂的火电机组，当无法满足电量调节需求时剩余调节量自动转移至下一发电批次电厂的火电机组。如此实现系统电量控制的有序控制，提升大电网系统运行的经济性和安全性。
实施例2.在实施例1的基础上，本实施例中还包括虚拟厂控制策略。所述虚拟厂控制策略包括：
虚拟厂是指在某一种工况(或调节需求)下，某一电厂中具备调节能力的机组的组合。虚拟厂控制策略包括：
当选定发电批次的电厂分配到功率调节量后，电厂内具备调节能力的火电机组组合成为虚拟厂；
优先利用虚拟厂内的火电机组接收功率调节量，剩余不可接收的调节量再转移至其他厂站火电机组。
优先利用虚拟厂内的火电机组接收调节量，包括：虚拟厂某台火电机组出力与指令差值的绝对值超过设定数量步长(即出力无法满足调节量需求，也即不跟踪调节量)，则将该台火电机组从虚拟厂中去除，原虚拟厂中剩余的火电机组组成新的虚拟厂，将该台火电机组的功率调节量转移到新的虚拟厂中的火电机组，新的虚拟厂中的火电机组以同负荷率接受该台火电机组转移的功率调节量。
指令是指电网调控中心向电厂机组下发的控制目标，即需要电厂出力(或者叫有功功率、发电)达到多少，电厂侧需要严格按照调控中心下发的指令值调整机组出力。
目标值，是指需要电厂机组达到的目标出力，是不考虑每分钟调节速率的，代表需要调整到的最终目标。
以同一电厂的三台机组为例，三台机组#1机组、#2机组以及#3 机组都具备调节能力，组成虚拟厂。
当电厂中#2机组出力与指令差值的绝对值超过三个步长未变化时(即出力无法满足调节量需求)，电厂的虚拟厂中剩下的#1机组、#3 机组自动形成虚拟厂，对这两台自动控制机组进行虚拟厂控制，使其以同负荷率接受#2机组转移的调节量需求；若在下一轮指令执行中 #3机组出力同样无法满足调节量需求(即不跟踪调节量)时，则将其剩余调节量转移至同虚拟厂的#1机组，同虚拟厂#1机组以最大能力接收#3机组转移的调节量，剩余不可接收的调节量再转移至其他厂站机组。
若出现了出力无法满足调节量需求的火电机组需要调节量转移时，需要对出力无法满足调节量需求的火电机组重新设定其目标值，存在以下两种情况：
(1)若此时没有达到本周期全虚拟厂的目标负荷率(如#3机组未发电部分未由#1机组代替其发电)，会由自动控制转为调度设定控制模式，将不跟踪的#2机组和#3机组的目标值为当前指令值(与当前出力差值为三个步长)。
(2)若此时全虚拟厂负荷率达到本周期目标符合率(也就是#2 机组未发电部分由#1机组和#3机组代替其发电；#3机组不跟踪，#3 机组未发电部分由#1机组代替其发电了)，则将#2机组和#3机组的目标值设定为当前出力(因为全厂已经达到目标，所以不需要对#2 机组和#3机组进行考核)。
每个目标值计算周期开始时，会判断虚拟厂内机组是否产生过调，若产生过调则记录过调量，将过调量从本周期调节量中减去；若本周期调节量不能弥补上周期过调量，则由同虚拟厂的其他机组弥补剩余过调量。
虚拟厂控制策略的优点体现在两个方面：一方面是在系统侧，虚拟厂控制策略在满足电量调节的前提下，能够有效减轻系统电量调节压力，系统通过关键指标的把控即可完成电量调节任务；另一方面是在发电侧，以虚拟厂形式接受机组的电量调节任务，提高了厂站的最大可接受调节量，保障了机组的利用率和经济效益。在可再生能源大力发展的背景下，新的市场需求促使电网运行方式逐步向灵活互动转型，虚拟厂的理念正是符合电网运行的未来趋势。
本发明实例中的计算条件、图例、表等仅用于对本发明做进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施案例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，包括：确定系统总功率调节量；
根据各电厂的目标负荷率确定各电厂的发电批次；
根据系统总功率调节量和各电厂的发电批次，确定各电厂的功率调节量以及电厂内各火电机组分配功率调节量。
2.根据权利要求1所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，所述系统总功率调节量的计算表达式如下：
totaldp＝Cload*Rload+Cline*Rline-Cwind*Rwind-Cpv*Rpv+Rdp (1)
其中，totaldp为未来选定时间段总待调功率，Cload为负荷预测调节因子，Rload为未来选定时间段负荷预测增量，Cline为联络线计划调节因子，Rline为未来选定时间段联络线计划增量，Cwind为风电预测调节因子，Rwind为未来选定时间段风电预测增量，Cpv为光伏预测调节因子，Rpv为未来选定时间段光伏预测增量，Rdp为当前计划交换功率偏差。
3.根据权利要求2所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，系统总功率调节量中各分量的计算方法如下：
Figure RE-FDA0003463298450000011
Figure RE-FDA0003463298450000012
Figure RE-FDA0003463298450000013
Figure RE-FDA0003463298450000014
Rdp＝Rreal-Rallow (6)
其中，未来选定时间段为15分钟，
Figure RE-FDA0003463298450000021
为未来15分钟负荷预测量，
Figure RE-FDA0003463298450000022
为当前负荷量，
Figure RE-FDA0003463298450000023
为未来15分钟联络线计划预测量，
Figure RE-FDA0003463298450000024
为当前联络线计划量，
Figure RE-FDA0003463298450000025
为未来15分钟风电发电预测量，
Figure RE-FDA0003463298450000026
为当前风电发电量，
Figure RE-FDA0003463298450000027
为未来15分钟光伏发电预测量，
Figure RE-FDA0003463298450000028
为当前光伏发电量，Rreal和Rallow分别为实际交换偏差与调度允许偏差。
4.根据权利要求1所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，各电厂的发电批次的确定方法包括：
根据电厂月计划电量获取电厂的目标负荷率，将目标负荷率分别与设定的阈值比较，根据比较结果确定各电厂火的发电批次。
5.根据权利要求4所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，所述将目标负荷率分别与设定的阈值比较，根据比较结果确定各电厂的发电批次，包括：
若电厂的目标负荷率大于等于第一阈值，则电厂的发电等级为第一发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第二阈值，小于第一阈值，则电厂的发电等级为第二发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第三阈值，小于第二阈值，则电厂的发电等级为第三发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第四阈值，小于第三阈值，则电厂的发电等级为第四发电批次；
若电厂的目标负荷率大于等于第五阈值，小于第四阈值，则电厂的发电等级为第五发电批次；
若电厂的目标负荷率小于第五阈值，则电厂的发电等级为第六发电批次。
6.根据权利要求4所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，所述根据系统总功率调节量和各电厂的发电批次，确定各电厂的功率调节量，包括：
区域总调节量需上调时，优先分配目标负荷率较大的第一发电批次电厂的火电机组，所述第一发电批次内以火电机组剩余可调容量为比例分配功率调节量，若第一发电批次不能将功率调节量完全分配，则第一发电批次电厂所有火电机组的目标值调节至控制上限，并且开始对目标负荷率低于第一发明发电批次的第二发电批次进行分配，分配原理相同；依次向下，直至调节量分配完毕或没有可调火电机组为止；
区域总调节量需下调时，优先分配目标负荷率较小的最后一个发电批次电厂的火电机组，并依次向上，直至调节量分配完毕或没有可调火电机组为止。
7.根据权利要求1所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，当选定发电批次的电厂分配到功率调节量后，电厂内具备调节能力的火电机组组合成为虚拟厂；
优先利用虚拟厂内的火电机组接收功率调节量，剩余不可接收的调节量再转移至其他厂站火电机组。
8.根据权利要求7所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，优先利用虚拟厂内的火电机组接收调节量，包括：虚拟厂某台火电机组出力不能满足功率调节量需求，则将该台火电机组从虚拟厂中去除，原虚拟厂中剩余的火电机组组成新的虚拟厂，将该台火电机组的功率调节量转移到新的虚拟厂中的火电机组，新的虚拟厂中的火电机组以同负荷率接受该台火电机组转移的功率调节量。
9.根据权利要求7所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，若出现火电机组的出力不能满足功率调节量需求时，则根据以下步骤重新设定该火电机组的目标值：
若全虚拟厂负荷率没有达到本周期全虚拟厂的目标负荷率，则调节该火电机组的目标值为当前指令值；
若全虚拟厂负荷率达到本周期目标负荷率，则将该火电机组的目标值设定为当前出力。
10.根据权利要求7所述的一种基于发电厂月计划电量的火电机组控制方法，其特征在于，所述方法还包括：每目标值计算周期开始时判断虚拟厂内火电机组是否过调，若产生过调则记录过调量，将过调量从本周期调节量中减去，若本周期调节量不能弥补上周期过调量，则由同虚拟厂火电机组帮弥补剩余过调量。
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