CN114498773A - 一种可调节负荷参与主站apc调频的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法及装置，该方法将负荷聚合商聚合后的可调节负荷等效成一个可调节负荷虚拟机组，设计了基线调频和辅助调频控制模式，然后评估可调节负荷虚拟机组的控制状态，筛选出当前时刻能够参与调频的可调节负荷，再通过可调节负荷和常规机组的协调分配，得到可调节负荷总体调节需求，然后实时计算各个可调节负荷的动态优先级系数，按照优先级将调节需求进行依次分配，实现可调节负荷参与电网调频控制，扩充电网调频调节资源，能够有效提高电网ACE控制效果，降低火电机组的调节压力。

Description

一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法及装置，属于电力系统频率控制技术领域。

背景技术

随着新能源大规模持接入电网，传统火电常规电源被大规模替代，导致电网传统的转动惯量持续降低，电网传统一次调频能力逐渐减弱，电网频率稳定风险问题逐渐凸显。随着“源-网-荷-储”互动技术的发展和智能终端的推广使用，负荷侧调节资源成为新的频率调节控制资源，通过挖掘、聚合和统一调控可以扩充电网调频资源，在不影响用户用电体验的前提下，进一步改善电网频率控制效果。

由于负荷侧资源具有运行无序性，分散性且单个可调容量小等特征，目前尚无可将其聚合控制参与主站聚合控制的运行经验，多类负荷侧资源按照各自的行为特征运行，例如，电动汽车的充放电行为具有随机无序性；用户侧分布式储能为保证个体用户收益最优，按照电价差套利最大化来确定运行策略；温控负荷以用户体验最优为目标，在用户行为特征影响下独立运行。多类柔性负荷相互之间缺乏协同调控，无法参与到电力系统中，发挥其资源价值。

国内外专家学者已就柔性负荷资源参与电力系统调度，需求响应资源促进风电的消纳，展开了相关研究。例如有文献计及风电出预测的不确定性，分别在日前、日内和实时多时间尺度内制定电价响应型柔性负荷资源的调度策略，从而消纳更多的风电资源。也有国内学者分别研究了分布式储能、电动汽车和温控负荷的聚合模型，基于不同柔性负荷的运行约束，提出了各类资源参与电网调度满足旋转备用需求的方案，从而提升系统的稳定性和经济性。研究了基于系统动力学的柔性负荷资源与电网互动模型，有效分析了柔性负荷资源在负荷需求和分时电价下的响应量及系统动态响应特性。

上述文献对奠定了负荷侧资源参与电网调度坚实的技术基础，但存在以下不足:

(1)主要研究的是负荷作为电力市场主体开展的相关技术研究，负荷侧资源主要作为一个调峰资源参与电网控制，未涉及负荷参与调频相关研究；

(2)随着构建新能源为主体的新型电力系统的逐步建设，电网调频资源越来越稀缺，可调节负荷作为新型的可调节资源，目前还没有深入的研究。

发明内容

本发明提供一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法及转置，针对可调节负荷参与主站APC控制需求，通过将可调节负荷侧资源聚合作为一个等效虚拟机组在电网APC(Automatic Power Control，自动发电控制)中进行建模以及参与电网调频控制，实现数量多、容量小、分散式的负荷侧资源参与电网调频控制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，包括：

将一个负荷聚合商聚合后的可调节负荷称为一个可调节负荷虚拟机组，获取可调节负荷虚拟机组的输入数据；

根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式；

根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标并下发至负荷侧。

进一步的，所述获取可调节负荷虚拟机组的输入数据包括：

遥信类数据：APC可控信号和调频参与信号；

遥测类数据：可调节负荷虚拟机组当前出力、可调节负荷虚拟机组功率可调节上限和可调节负荷虚拟机组功率可调节下限。

进一步的，所述根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式，包括：

当可调节负荷虚拟机组的输入数据中，APC可控信号和调频参与信号的遥信值均为“合”，则设置调频控制模式为基线调频模式或辅助调频模式。

进一步的，所述根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标，包括：

P_t＝P_b+P_d；

其中，P_t为可调节负荷虚拟机组的控制目标，P_b为可调节负荷虚拟机组的基点功率，P_d为可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量；

基线调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为；获取可调节负荷虚拟机组的调峰计划曲线，按照固定时间间隔对调峰计划曲线插值计算得到当前可调节负荷虚拟机组的基点功率；

辅助调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为：获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷虚拟机组的基点功率。

进一步的，所述可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量计算如下：

根据ACE以及可调节负荷虚拟机组在峰谷电价的优先级要求，将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配；所述调频需求由APC系统根据设定的控制模式计算得到；

将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配。

进一步的，所述将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配，包括：

根据ACE的绝对值大小将电网调节分为：死区、正常区、次紧急区和紧急区；ACE为正时为正向死区、正向正常区、正向次紧急区和正向紧急区，ACE为负时为负向死区、负向正常区、负向次紧急区和负向紧急区；

如果ACE在正向次紧急区，则将调频需求优先分配给常规机组，常规机组分配后剩余的调频需求分配给可调节负荷；

如果ACE在正向紧急区，则按照调节能力比例将调频需求在常规机组和可调节负荷间分配；

如果ACE在负向次紧急区和负向紧急区中的任意一种，则将调频需求优先分配给可调节负荷，剩余的调频需求分配给常规机组；

其中ACE根据电网频率和联络线功率计算得到。

进一步的，还包括，

可调节负荷在参与电网调频控制时，需满足以下调节策略：

根据政府发布的峰谷电价时段，形成峰谷平时段表；

可调节负荷在峰电价时段，不下发增功率控制指令，优先执行降功率指令；

可调节负荷在谷电价时段，优先执行增功率指令。

进一步的，所述将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配包括：

计算当前时刻能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数：

P_i＝D_i+R_i+Q_i+N_i；

其中，P_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数，D_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向优先级系数，R_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向裕度优先级系数，Q_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节稳定性优先级系数，N_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节次数优先级系数；

将可调节负荷获取的调频需求按照可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数及各能够参与调频的调节负荷虚拟机组的最大分配量进行分配；调节优先级系数越小的优先分配；

所述调节方向优先级系数计算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的未来5分钟调峰计划偏差按照从大到小进行排序，D_i取值为排序序号；

所述调节方向裕度优先级系数计算为：将可调节负荷虚拟机组的调节偏差方向裕度按照从大到小进行排序，R_i取值为排序序号；

所述调节稳定性优先级系数计算为：计算可调节负荷虚拟机组的调节稳定性指标，将调节稳定性指标按照从小到大进行排序，Q_i取值为排序序号；

所述调节次数优先级系数算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按照参与APC控制的调节次数从小到大进行排序，N_i取值为排序序号；

所述能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按如下方式筛选：

所有未投入调频模式的可调节负荷虚拟机组都不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组为基线调频模式，且调峰计划基线正处于快速爬坡时段和下坡时段时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与基线调频；

当可调节负荷虚拟机组的有功值临近调节范围时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组未能实际响应上一次控制指令时，不参加同方向的电网调频；

当可调节负荷聚合商上送了禁止调节信号时，则可调节负荷虚拟机组不参与所禁止的调节方向的电网调频。

本发明还提供一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，包括：

数据获取模块，用于将一个负荷聚合商聚合后的可调节负荷称为一个可调节负荷虚拟机组，获取可调节负荷虚拟机组的输入数据；

模式控制模块，用于根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式；

以及，

调频控制模块，用于根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标并下发至负荷侧。

进一步的，所述模式控制模块具体用于，

当数据获取模块获取的可调节负荷虚拟机组的输入数据中，APC可控信号和调频参与信号的遥信值均为“合”，则设置调频控制模式为基线调频模式或辅助调频模式。

进一步的，所述调频控制模块具体用于，按下式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标：

P_t＝P_b+P_d；

其中，P_t为可调节负荷虚拟机组的控制目标，P_b为可调节负荷虚拟机组的基点功率，P_d为可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量；

基线调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为；获取可调节负荷虚拟机组的调峰计划曲线，按照固定时间间隔对调峰计划曲线插值计算得到当前可调节负荷虚拟机组的基点功率；

辅助调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为：获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷虚拟机组的基点功率。

进一步的，所述调频控制模块还用于，

根据ACE以及可调节负荷虚拟机组在峰谷电价的优先级要求，将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配；所述调频需求由APC系统根据设定的控制模式计算得到；

将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配，得到可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量。

进一步的，所述调频控制模块具体用于，按如下方式将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配：

根据ACE的绝对值大小将电网调节分为：死区、正常区、次紧急区和紧急区；ACE为正时为正向死区、正向正常区、正向次紧急区和正向紧急区，ACE为负时为负向死区、负向正常区、负向次紧急区和负向紧急区；

如果ACE在正向次紧急区，则将调频需求优先分配给常规机组，常规机组分配后剩余的调频需求分配给可调节负荷；

如果ACE在正向紧急区，则按照调节能力比例将调频需求在常规机组和可调节负荷间分配；

如果ACE在负向次紧急区和负向紧急区中的任意一种，则将调频需求优先分配给可调节负荷，剩余的调频需求分配给常规机组；

其中ACE根据电网频率和联络线功率计算得到。

进一步的，所述调频控制模块具体用于，按如下方式将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配：

计算当前时刻能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数：

P_i＝D_i+R_i+Q_i+N_i；

其中，P_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数，D_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向优先级系数，R_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向裕度优先级系数，Q_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节稳定性优先级系数，N_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节次数优先级系数；

将可调节负荷获取的调频需求按照可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数及各能够参与调频的调节负荷虚拟机组的最大分配量进行分配；调节优先级系数越小的优先分配；

所述调节方向优先级系数计算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的未来5分钟调峰计划偏差按照从大到小进行排序，D_i取值为排序序号；

所述调节方向裕度优先级系数计算为：将可调节负荷虚拟机组的调节偏差方向裕度按照从大到小进行排序，R_i取值为排序序号；

所述调节稳定性优先级系数计算为：计算可调节负荷虚拟机组的调节稳定性指标，将调节稳定性指标按照从小到大进行排序，Q_i取值为排序序号；

所述调节次数优先级系数算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按照参与APC控制的调节次数从小到大进行排序，N_i取值为排序序号；

所述能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按如下方式筛选：

所有未投入调频模式的可调节负荷虚拟机组都不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组为基线调频模式，且调峰计划基线正处于快速爬坡时段和下坡时段时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与基线调频；

当可调节负荷虚拟机组的有功值临近调节范围时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组未能实际响应上一次控制指令时，不参加同方向的电网调频；

当可调节负荷聚合商上送了禁止调节信号时，则可调节负荷虚拟机组不参与所禁止的调节方向的电网调频。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，实现了数量多、容量下、分散式的负荷侧资源经聚合后参与电网调频控制，进一步扩充电网调频调节资源，提高电网的频率控制品质，能够有效提高电网ACE控制效果，降低火电机组的调节压力，广泛应用于大规模新能源接入电网、常规调峰调频备用不足电网的频率和联络线功率控制等场合。

附图说明

图1为本发明实施例提供的负荷侧自动参与主站AGC控制架构；

图2为ACE调节区间划分示意图；

图3为本发明实施例中可调节负荷峰谷电价示意图。

具体实施方式

下面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。

本发明提供一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，包括：

将一个负荷聚合商聚合后的可调节负荷称为一个可调节负荷虚拟机组，获取可调节负荷虚拟机组的输入数据；

根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式；

根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标并下发至负荷侧。

本发明一个实施例提供的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，具体实现过程如下：

1)将负荷聚合商聚合后的可调节负荷等效成一个可调节负荷虚拟机组，其中可调节负荷虚拟机组是通过中间聚合商、利用开关或连续调节负荷的输出功率，从而响应电网的控制目标，用于实现容量小、数量多的负荷侧资源参与电网APC调频控制。

2)在省级电网主站APC控制系统中(简称省调APC)加入可调节负荷虚拟机组构建成电网调频控制模型，其中电网调频控制模型中包括静态模型数据和动态模型数据：

(21)静态模型数据是电网主站通过参数设置，主要包括负荷资源类型、调节类型、最大调节量、持续时间、调节精度、调节范围等；

(22)动态模型数据是由负荷资源聚合商实时向省级电网主站输入的遥信和遥测两类数据。

遥信类数据：APC可控信号、调频参与信号；

遥测类数据：可调节负荷虚拟机组当前出力、可调节负荷虚拟机组功率可调节上限和可调节负荷虚拟机组功率可调节下限。

APC将可调节负荷虚拟机组参与电网调频的控制方式包括三种模式，包括：

(1)当地模式：该模式下可调节负荷虚拟机组由聚合商当地控制，省地APC主站不下发控制指令；

(2)基线调频模式：该模式下可调节负荷虚拟机组的控制目标是电网的调峰计划和调频需求分配结果之和；

(3)辅助调频模式：该模式下可调节负荷虚拟机组的控制目标是负荷实时有功和调频需求分配结果之和。

3)省调APC主站根据可调节负荷虚拟机组输入的不同数据和电网调节需求设置不同的控制模式。当可调节负荷虚拟机组向省级电网主站上送的APC可控信号和调频参与信号的遥信值均为“合”，省级电网主站根据电网调节需求将可调节负荷虚拟机组设置为“基线调频模式”或“辅助调频模式”。

31)当可调节负荷虚拟机组的控制模式为“基线调频模式”时，主站APC首先获取可调节负荷虚拟机组的调峰计划曲线，再按照固定时间间隔(例如1分钟)对调峰计划曲线插值计算得到当前点的可调节负荷调频控制基点值；

32)当可调节负荷虚拟机组的控制模式为“辅助调频模式”时，主站APC首先获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷控制对象的调频控制基点值；

33)根据可调节负荷虚拟机组设定的控制模式，可调节负荷控制目标的计算方式如下：

P_t＝P_b+P_d (1)

式中：P_b为可调节负荷虚拟机组的基点功率；P_d为虚拟机组参与调频的调频需求分配量；P_t为可调节负荷虚拟机组的控制目标。

4)根据调度选择的可调节负荷控制对象的控制模式后，就确定了控制对象的基点功率。下面步骤5)至10)根据调频控制策略确定各个可调节负荷的调频需求分配量。

5)建立好可调节负荷虚拟机组的控制模型和控制策略后，再由主站APC系统根据电网频率和联络线功率计算本控制区ACE(区域控制偏差)。APC根据ACE的绝对值大小将电网调节分为：死区、正常区、次紧急区和紧急区。

ACE为正时称正向死区、正向正常区、正向次紧急区和正向紧急区，ACE为负时，称负向死区、负向正常区、负向次紧急区和负向紧急区，如图2所示。

51)当ACE处于正向次紧急区或正向紧急区，认为是可调节负荷优先启动段，此时可调节负荷可以优先参与电网调频；

52)当ACE处于负向次紧急区或负向紧急区时，认为是负荷优先复归段，此时已经参与基线调频的可调节负荷优先复归。

6)在将可调节负荷虚拟机组参与调频控制之前，先评估统计各个可调节负荷虚拟机组是否具备参与电网调频的能力。主要包括：

61)投入状态评估：所有未投入调频模式的可调节负荷虚拟机组都不能参与电网调频；

62)调节时段评估：当可调节负荷虚拟机组参与基线调频，且调峰计划基线正处于快速爬坡时段和下坡时段时，认为当前可调节负荷不能参与基线调频，避免可调节负荷指令出现大范围的反向，影响负荷控制准确性；

63)调节范围评估：当可调节负荷虚拟机组的有功值接近调节范围，避免接近限值调节影响控制的稳定性；

64)调节能力评估：当可调节负荷虚拟机组未能实际响应上一次控制指令时，不参加同方向的调频控制；

65)禁止调节评估：当可调节负荷聚合商由于自身的原因上送了禁止调节信号，则不参与禁止调节方向的指令。例如禁止上调，将不下发增加负荷功率的指令。

7)可调节负荷在参与电网调频控制时，还需要优先计算负荷的峰谷电价因素，形成针对峰谷电价的可调节负荷调节策略，具体如下：

71)根据政府发布的峰谷电价时段，形成峰谷平时段表；

72)可调节负荷在峰电价时段，不下发增功率控制指令，优先执行降功率指令；

73)可调节负荷在谷电价时段，优先执行增功率指令。

8)在确定好全网ACE调节需求以及可调节负荷在峰谷电价的首要优先级后，进行调节需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配，分配策略如下：

81)如果ACE在正向次紧急区，按照常规火电优先的分配策略，常规火电分配剩余部分由可调节负荷进行承担；

82)如果ACE在正向紧急区，按照可调节负荷与常规火电比例分配策略，按照调节能力比例将调节需求在常规火电和可调节负荷两类资源间分配。其中，调节能力是由累加单个机组和可调节负荷的调节能力得到的，在本技术领域属于公知技术。调节需求是由APC系统根据设定的控制模式计算得到的，在本技术领域也属于公知技术。

83)如果ACE在负向次紧急区或负向紧急区，则参与了频率调节的可调节负荷优先参与ACE分配，剩余部分由火电机组承担。

9)完成了控制区调节需求在常规火电和可调节负荷之间的分配后，下一步需要将可调节负荷总的调节需求(即调节偏差量)在各个负荷虚拟机组之间进行分配，能够参与分配的是步骤(6)筛选出的能够参与分配的可调节负荷虚拟机组。

10)在进行调节偏差量配时采用动态优先级分配策略，实时统计各个可调节虚拟机组参与调频的优先级系数，按照优先级系数排序进行分配。

101)调节方向优先级：调节偏差方向与可调节负荷的调峰计划方向一致的优先级高，调节方向优先级系数记为D_i(值越小优先级越高)，计算方法是将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的未来5分钟调峰计划偏差进行排序，D_i取值为排序序号，同方向偏差越大优先级越高，D_i取值越小；

例如，i是指第i个参与排序的可调节负荷编号，比如由10个可调节负荷参与排序，D_i的值就是1～10。

调节方向基于调节需求，如果调节需求为正，而负荷的计划方向是降出力，就是一致的。

102)偏差方向裕度优先级：根据偏差调节方向计算不同负荷控制对象的方向裕度，调节方向裕度优先级系数记为R_i(值越小优先级越高)，裕度偏差大的优先调节；

偏差方向裕度计算为，例如调节偏差时要求加出力，可调节负荷加出力方向的调节上限减当前出力就是偏差方向的调节裕度，该值越大，优先级越高。

同样，根据偏差方向裕度进行排序，值越大，优先级越高，R_i取值越小。R_i为排序序号。

103)调节稳定性优先级：调节稳定性优先级系数记为Q_i，按照调节稳定性指标进行调节排序，稳定性指标越小的越优先；调节稳定性指标的计算方法如式(2)所示：

式中：P_w-i、P_c-i分别为计算时段第i个可调节负荷的有功值和控制目标，n为采样点数，R为调节稳定性指标。

同样，根据调节稳定性指标进行排序，值越小，优先级越高，Q_i取值越小。Q_i为排序序号。

104)调节次数优先级：按照参与APC控制的调节次数进行优先级排序，调节次数越少的越优先，调节次数优先级系数记为N_i；

同样，根据调调节次数进行排序，调节次数越少，优先级越高，N_i取值越小。N_i为排序序号。

105)先根据不同的优先级要求实时计算出当前时刻可调节负荷虚拟机组的调节优先级，计算方法如下：

P_i＝D_i+R_i+Q_i+N_i (3)

再将调节偏差量按照可调节负荷优先级及各调节负荷的最大单次步长进行分配，具体为，

将可调节负荷总调节偏差量按照优先级逐个分配给单个可调节负荷，在分配时要考虑单个可调节负荷的最大分配量(这个就是最大单次步长)，例如：总待分配量是100MW，排在第一个的最多能分15MW，那就给排第一的分配15MW，剩余85MW再分配给排第二的可调节负荷。

调节偏差分配结果加上控制基点作为可调节负荷虚拟机组的控制目标。

11)主站APC采用对应的控制模式后，形成对应的负荷侧虚拟机组的控制目标并实时下发至负荷聚合商，负荷聚合商根据省调APC下发的控制指令对聚合下的负荷资源实施控制。

实施例：

如图1所示，将可调节负荷资源聚合后等效成一个可调节负荷虚拟机组，该虚拟机组的调节过程是负荷聚合商控制单个负荷侧资源来实现的，最终实现响应电网调频控制需求。

在省级电网主站APC控制系统中加入可调节负荷虚拟机组构建成电网调频控制模型，控制模型中加入APC可控信号、调频控制参与信号、可调节负荷虚拟机组实际出力、功率调节上限和功率调节下限。省调APC主站对可调节负荷虚拟机组设置三种控制模式，包括当地模式，基线调频模式和辅助调频模式。

可调节负荷虚拟机组上送省调APC主站输入数据，包括APC可控信号、调频控制参与信号。

如果可调节负荷虚拟机组上送的是可控信号、调频控制参与信号均为“合”，那么省调APC主站可以根据需要设置可调节负荷虚拟机组的控制模式为“当地控制”、“基线调频模式”或“辅助调频模式”。

如果可调节负荷虚拟机组投入了“基线调频模式”，那么APC先获取可调节负荷虚拟机组调峰计划曲线，该曲线一般一天95个点，每15分钟一个点。再按照固定时间间隔(例如1分钟次)对调峰计划曲线插值计算得到当前时刻负荷调频控制的基点值。当可调节负荷虚拟机组的控制模式为“辅助调频模式”时，主站APC首先获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷控制对象的调频控制基点值。

确定好可调节负荷虚拟机组的控制模型和控制策略后，再由主站APC系统根据电网频率和联络线功率计算本控制区ACE。

然后计算可调节负荷虚拟机组目标，包括：

首先评估统计各个可调节负荷虚拟机组是否具备参与电网调频的能力。主要包括投入状态评估、调节时段评估、调节范围评估、调节能力评估和禁止调节评估，通过评估确定参与调频控制的可调节负荷虚拟机组。

然后根据负荷的峰谷电价因素，优先计算峰谷电价下的可调节负荷调节策略，即可调节负荷在峰电价时段，不下发增功率控制指令，优先执行降功率指令，可调节负荷在谷电价时段，优先执行增功率指令；

在确定好全网ACE调节需求以及可调节负荷在峰谷电价的首要优先级后，进行调节需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配，分配策略是，如果ACE在正向次紧急区，按照常规火电优先的分配策略，常规火电分配剩余部分由可调节负荷进行承担；如果ACE在正向紧急区，按照可调节负荷与常规火电比例分配策略，按照调节能力比例将调节需求在常规火电和可调节负荷两类资源间分配；如果ACE在负向正常区以上，那么参与了频率调节的可调节负荷优先参与ACE分配，剩余部分由火电机组承担。

在完成了控制区调节需求在常规火电和可调节负荷之间的分配后，将可调节负荷总的调节需求在各个负荷虚拟机组之间进行分配。在进行调节偏差内部分配时采用动态优先级分配策略，实时统计各个可调节虚拟机组参与调频的优先级系数，按照优先级系数排序进行分配，排序因子包括调节方向优先级、偏差方向裕度优先级、调节稳定性优先级、调节次数优先级。将调节偏差按照可调节负荷优先级系数及各调节负荷的最大单次步长进行分配。调节偏差分配结果加上控制基点作为可调节负荷虚拟机组的控制目标。

最后主站APC采用对应的控制模式后，形成对应的负荷侧虚拟机组的控制目标并实时下发至负荷聚合商，负荷聚合商根据省调APC下发的控制指令对聚合下的负荷资源实施控制。

本发明另一个实施例还提供一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，包括：

数据获取模块，用于将一个负荷聚合商聚合后的可调节负荷称为一个可调节负荷虚拟机组，获取可调节负荷虚拟机组的输入数据；

模式控制模块，用于根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式；

以及，

调频控制模块，用于根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标并下发至负荷侧。

本实施例中，模式控制模块具体用于，

当数据获取模块获取的可调节负荷虚拟机组的输入数据中，APC可控信号和调频参与信号的遥信值均为“合”，则设置调频控制模式为基线调频模式或辅助调频模式。

进一步的，所述调频控制模块具体用于，按下式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标：

P_t＝P_b+P_d；

其中，P_t为可调节负荷虚拟机组的控制目标，P_b为可调节负荷虚拟机组的基点功率，P_d为可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量；

基线调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为；获取可调节负荷虚拟机组的调峰计划曲线，按照固定时间间隔对调峰计划曲线插值计算得到当前可调节负荷虚拟机组的基点功率；

辅助调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为：获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷虚拟机组的基点功率。

本实施例中，调频控制模块还用于，

根据ACE以及可调节负荷虚拟机组在峰谷电价的优先级要求，将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配；所述调频需求由APC系统根据设定的控制模式计算得到；

将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配，得到可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量。

本实施例中，调频控制模块具体用于，按如下方式将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配：

根据ACE的绝对值大小将电网调节分为：死区、正常区、次紧急区和紧急区；ACE为正时为正向死区、正向正常区、正向次紧急区和正向紧急区，ACE为负时为负向死区、负向正常区、负向次紧急区和负向紧急区；

如果ACE在正向次紧急区，则将调频需求优先分配给常规机组，常规机组分配后剩余的调频需求分配给可调节负荷；

如果ACE在正向紧急区，则按照调节能力比例将调频需求在常规机组和可调节负荷间分配；

如果ACE在负向次紧急区和负向紧急区中的任意一种，则将调频需求优先分配给可调节负荷，剩余的调频需求分配给常规机组；

其中ACE根据电网频率和联络线功率计算得到。

本实施例中，调频控制模块具体用于，按如下方式将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配：

计算当前时刻能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数：

P_i＝D_i+R_i+Q_i+N_i；

其中，P_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数，D_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向优先级系数，R_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向裕度优先级系数，Q_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节稳定性优先级系数，N_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节次数优先级系数；

将可调节负荷获取的调频需求按照可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数及各能够参与调频的调节负荷虚拟机组的最大分配量进行分配；调节优先级系数越小的优先分配；

所述调节方向优先级系数计算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的未来5分钟调峰计划偏差按照从大到小进行排序，D_i取值为排序序号；

所述调节方向裕度优先级系数计算为：将可调节负荷虚拟机组的调节偏差方向裕度按照从大到小进行排序，R_i取值为排序序号；

所述调节稳定性优先级系数计算为：计算可调节负荷虚拟机组的调节稳定性指标，将调节稳定性指标按照从小到大进行排序，Q_i取值为排序序号；

所述调节次数优先级系数算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按照参与APC控制的调节次数从小到大进行排序，N_i取值为排序序号；

所述能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按如下方式筛选：

所有未投入调频模式的可调节负荷虚拟机组都不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组为基线调频模式，且调峰计划基线正处于快速爬坡时段和下坡时段时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与基线调频；

当可调节负荷虚拟机组的有功值临近调节范围时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组未能实际响应上一次控制指令时，不参加同方向的电网调频；

当可调节负荷聚合商上送了禁止调节信号时，则可调节负荷虚拟机组不参与所禁止的调节方向的电网调频。

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。

Claims (14)

1.一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，包括：

将一个负荷聚合商聚合后的可调节负荷称为一个可调节负荷虚拟机组，获取可调节负荷虚拟机组的输入数据；

根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式；

根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标并下发至负荷侧。

2.根据权利要求1所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，所述获取可调节负荷虚拟机组的输入数据包括：

遥信类数据：APC可控信号和调频参与信号；

遥测类数据：可调节负荷虚拟机组当前出力、可调节负荷虚拟机组功率可调节上限和可调节负荷虚拟机组功率可调节下限。

3.根据权利要求2所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，所述根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式，包括：

当可调节负荷虚拟机组的输入数据中，APC可控信号和调频参与信号的遥信值均为“合”，则设置调频控制模式为基线调频模式或辅助调频模式。

4.根据权利要求3所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，所述根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标，包括：

P_t＝P_b+P_d；

其中，P_t为可调节负荷虚拟机组的控制目标，P_b为可调节负荷虚拟机组的基点功率，P_d为可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量；

基线调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为；获取可调节负荷虚拟机组的调峰计划曲线，按照固定时间间隔对调峰计划曲线插值计算得到当前可调节负荷虚拟机组的基点功率；

辅助调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为：获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷虚拟机组的基点功率。

5.根据权利要求4所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，所述可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量计算如下：

根据ACE以及可调节负荷虚拟机组在峰谷电价的优先级要求，将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配；所述调频需求由APC系统根据设定的控制模式计算得到；

将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配。

6.根据权利要求5所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，所述将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配，包括：

根据ACE的绝对值大小将电网调节分为：死区、正常区、次紧急区和紧急区；ACE为正时为正向死区、正向正常区、正向次紧急区和正向紧急区，ACE为负时为负向死区、负向正常区、负向次紧急区和负向紧急区；

如果ACE在正向次紧急区，则将调频需求优先分配给常规机组，常规机组分配后剩余的调频需求分配给可调节负荷；

如果ACE在正向紧急区，则按照调节能力比例将调频需求在常规机组和可调节负荷间分配；

如果ACE在负向次紧急区和负向紧急区中的任意一种，则将调频需求优先分配给可调节负荷，剩余的调频需求分配给常规机组；

其中ACE根据电网频率和联络线功率计算得到。

7.根据权利要求6所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，还包括，

可调节负荷在参与电网调频控制时，需满足以下调节策略：

根据政府发布的峰谷电价时段，形成峰谷平时段表；

可调节负荷在峰电价时段，不下发增功率控制指令，优先执行降功率指令；

可调节负荷在谷电价时段，优先执行增功率指令。

8.根据权利要求5所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制方法，其特征在于，所述将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配包括：

计算当前时刻能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数：

P_i＝D_i+R_i+Q_i+N_i；

其中，P_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数，D_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向优先级系数，R_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向裕度优先级系数，Q_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节稳定性优先级系数，N_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节次数优先级系数；

将可调节负荷获取的调频需求按照可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数及各能够参与调频的调节负荷虚拟机组的最大分配量进行分配；调节优先级系数越小的优先分配；

所述调节方向优先级系数计算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的未来5分钟调峰计划偏差按照从大到小进行排序，D_i取值为排序序号；

所述调节方向裕度优先级系数计算为：将可调节负荷虚拟机组的调节偏差方向裕度按照从大到小进行排序，R_i取值为排序序号；

所述调节稳定性优先级系数计算为：计算可调节负荷虚拟机组的调节稳定性指标，将调节稳定性指标按照从小到大进行排序，Q_i取值为排序序号；

所述调节次数优先级系数算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按照参与APC控制的调节次数从小到大进行排序，N_i取值为排序序号；

所述能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按如下方式筛选：

所有未投入调频模式的可调节负荷虚拟机组都不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组为基线调频模式，且调峰计划基线正处于快速爬坡时段和下坡时段时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与基线调频；

当可调节负荷虚拟机组的有功值临近调节范围时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组未能实际响应上一次控制指令时，不参加同方向的电网调频；

当可调节负荷聚合商上送了禁止调节信号时，则可调节负荷虚拟机组不参与所禁止的调节方向的电网调频。

9.一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于将一个负荷聚合商聚合后的可调节负荷称为一个可调节负荷虚拟机组，获取可调节负荷虚拟机组的输入数据；

模式控制模块，用于根据可调节负荷虚拟机组的输入数据确定调频控制模式；

以及，

调频控制模块，用于根据调频控制模式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标并下发至负荷侧。

10.根据权利要求9所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，其特征在于，所述模式控制模块具体用于，

当数据获取模块获取的可调节负荷虚拟机组的输入数据中，APC可控信号和调频参与信号的遥信值均为“合”，则设置调频控制模式为基线调频模式或辅助调频模式。

11.根据权利要求10所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，其特征在于，所述调频控制模块具体用于，按下式计算可调节负荷虚拟机组的控制目标：

P_t＝P_b+P_d；

其中，P_t为可调节负荷虚拟机组的控制目标，P_b为可调节负荷虚拟机组的基点功率，P_d为可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量；

基线调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为；获取可调节负荷虚拟机组的调峰计划曲线，按照固定时间间隔对调峰计划曲线插值计算得到当前可调节负荷虚拟机组的基点功率；

辅助调频模式下，可调节负荷虚拟机组的基点功率为：获取可调节负荷虚拟机组的实时有功值，作为当前可调节负荷虚拟机组的基点功率。

12.根据权利要求11所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，其特征在于，所述调频控制模块还用于，

根据ACE以及可调节负荷虚拟机组在峰谷电价的优先级要求，将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配；所述调频需求由APC系统根据设定的控制模式计算得到；

将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配，得到可调节负荷虚拟机组参与调频的调频需求分配量。

13.根据权利要求12所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，其特征在于，所述调频控制模块具体用于，按如下方式将调频需求在常规机组和可调节负荷之间进行分配：

根据ACE的绝对值大小将电网调节分为：死区、正常区、次紧急区和紧急区；ACE为正时为正向死区、正向正常区、正向次紧急区和正向紧急区，ACE为负时为负向死区、负向正常区、负向次紧急区和负向紧急区；

如果ACE在正向次紧急区，则将调频需求优先分配给常规机组，常规机组分配后剩余的调频需求分配给可调节负荷；

如果ACE在正向紧急区，则按照调节能力比例将调频需求在常规机组和可调节负荷间分配；

如果ACE在负向次紧急区和负向紧急区中的任意一种，则将调频需求优先分配给可调节负荷，剩余的调频需求分配给常规机组；

其中ACE根据电网频率和联络线功率计算得到。

14.根据权利要求13所述的一种可调节负荷参与主站APC调频的控制装置，其特征在于，所述调频控制模块具体用于，按如下方式将可调节负荷获取的调频需求在各个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组之间进行分配：

计算当前时刻能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数：

P_i＝D_i+R_i+Q_i+N_i；

其中，P_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数，D_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向优先级系数，R_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节方向裕度优先级系数，Q_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节稳定性优先级系数，N_i为第i个能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的调节次数优先级系数；

将可调节负荷获取的调频需求按照可调节负荷虚拟机组的调节优先级系数及各能够参与调频的调节负荷虚拟机组的最大分配量进行分配；调节优先级系数越小的优先分配；

所述调节方向优先级系数计算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组的未来5分钟调峰计划偏差按照从大到小进行排序，D_i取值为排序序号；

所述调节方向裕度优先级系数计算为：将可调节负荷虚拟机组的调节偏差方向裕度按照从大到小进行排序，R_i取值为排序序号；

所述调节稳定性优先级系数计算为：计算可调节负荷虚拟机组的调节稳定性指标，将调节稳定性指标按照从小到大进行排序，Q_i取值为排序序号；

所述调节次数优先级系数算为：将所有能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按照参与APC控制的调节次数从小到大进行排序，N_i取值为排序序号；

所述能够参与调频的可调节负荷虚拟机组按如下方式筛选：

所有未投入调频模式的可调节负荷虚拟机组都不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组为基线调频模式，且调峰计划基线正处于快速爬坡时段和下坡时段时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与基线调频；

当可调节负荷虚拟机组的有功值临近调节范围时，当前可调节负荷虚拟机组不能参与电网调频；

当可调节负荷虚拟机组未能实际响应上一次控制指令时，不参加同方向的电网调频；

当可调节负荷聚合商上送了禁止调节信号时，则可调节负荷虚拟机组不参与所禁止的调节方向的电网调频。

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