CN114649832A - 兼顾控制时间和控制效果的ace分配优化方法、系统及介质 - Google Patents

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CN114649832A CN202210355573.0A CN202210355573A CN114649832A CN 114649832 A CN114649832 A CN 114649832A CN 202210355573 A CN202210355573 A CN 202210355573A CN 114649832 A CN114649832 A CN 114649832A
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Abstract

本发明公开了一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法、系统及介质，本发明包括按预设的优化周期，确定任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki‑；针对任意的第i座电源，若第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE为正，则根据当前的增分配系数ki+调整ACE总量PACE得到有功调整量ΔPi；否则，根据当前的减分配系数ki‑调整ACE总量PACE得到有功调整量ΔPi；将各电源本控制周期的有功调整量ΔPi下发各电源执行；本发明能够确保控制时间满足AGC系统控制周期的同时兼顾控制效果，优化分配ACE功率，减少电网运行和电源功率调节成本。

Description

兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法、系统及介质
技术领域
本发明属于电网自动发电控制技术，具体涉及一种兼顾控制时间和控制效果的ACE(有功功率总量)分配优化方法、系统及介质。
背景技术
电网为平衡有功功率、稳定频率，组织并网电源(含储能电站)开展自动发电控制(AGC，Automatic Generation Control)。电力调度机构根据电力系统频率和联络线功率控制目标值，确定各并网电源所需调整的有功功率总量(简称ACE)，即ACE＝ΔP+kΔf，其中ΔP为联络线净交换功率偏差，Δf为频率偏差，k为区域频率特性常数，单位为MW/0.1Hz。各电源根据电力调度机构下发的调节量，在规定时间内完成自身有功出力调整，实现电网功率平衡和频率稳定。各电源并网点的位置不同，有功输出造成的网损和网架负载率也各不相同，各电源有功出力调整成本也有差异。在功率总量ACE相同的情况，各电源分配的有功调节量不同，也会造成电网运行和电源功率调节成本的较大差异。而按电网运行和电源功率调节成本开展各电源有功调整量的优化，所需时间远超目前AGC系统秒级的控制周期。
因此，亟需一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，在确保控制时间满足AGC系统控制周期的同时，兼顾控制效果，优化分配ACE功率，减少电网运行和电源功率调节成本。现有的涉及电网自动发电控制方法和系统不少，但兼顾控制时间和控制效果，优化ACE分配的方法基本没有。如申请号为201410769057.8的中国专利文献公开了一种风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，根据风电波动平衡责任系数进行分配，但未涉及兼顾控制时间和控制效果的ACE优化分配；申请号为201810722742.3的中国专利文献公开了一种计及风电预测偏差的电网AGC协同实时控制方法，根据风电功率实测值与预测值之间偏差，调整AGC控制指令，但未涉及兼顾控制时间和控制效果的ACE优化分配。
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，提供一种兼顾控制时间和控制效果的ACE(有功功率总量)分配优化方法、系统及介质，本发明旨在确保控制时间满足AGC系统控制周期的同时兼顾控制效果，优化分配ACE功率，减少电网运行和电源功率调节成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，包括：
1)按预设的优化周期，针对各电源分别开展ACE分配系数优化，确定任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki-；
2)分别为各电源按预设的控制周期确定各电源的有功调整量：针对任意的第i座电源，若第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE为正，则根据当前的增分配系数ki+调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；否则，根据当前的减分配系数ki-调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；将各电源本控制周期的有功调整量ΔPi下发各电源执行。
可选地，步骤1)中针对各电源分别开展ACE分配系数优化时，确定任意第i座电源的增分配系数ki+的函数表达式如下：
Figure BDA0003582497110000021
Figure BDA0003582497110000022
上式中，min表示取目标函数fi+的最小值，fi+为确定任意第i座电源的增分配系数ki+的目标函数，αi+为第i座电源有功出力的增加单位调节成本，βi为第i座电源的电网网架负载率变化量与电源有功出力调整量的灵敏度，γi为第i座电源的网损变化量与电源有功出力调整量的灵敏度，PACEY为预估的优化周期最大ACE总值，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力，Pimax为第i座电源的最大允许有功出力；
步骤1)中针对各电源分别开展ACE分配系数优化时，确定任意第i座电源的减分配系数ki-的函数表达式如下：
Figure BDA0003582497110000031
Figure BDA0003582497110000032
上式中，min表示取目标函数fi-的最小值，fi-为确定任意第i座电源的增分配系数ki-的目标函数，αi-为第i座电源有功出力的减少单位调节成本，Pimin分别为第i座电源的最小允许有功出力。
可选地，任意第i座电源有功出力的增加单位调节成本和第i座电源有功出力的减少单位调节成本的计算函数表达式为：
Figure BDA0003582497110000033
上式中，ΔPi+、ΔPi-分别为第i座电源有功增加和减少调整量，ΔFi+、ΔFi-分别为第i座电源有功增加和减少带来的成本变化量。
可选地，任意第i座电源的电网网架负载率变化量与电源有功出力调整量的灵敏度的计算函数表达式为：
Figure BDA0003582497110000034
上式中，变压器负载率Kj为第j台变压器的实际负荷与额定容量的比率，线路负载率Knm为第nm条线路的实际负荷与额定负荷的比率，第nm条线路表示第n台变压器和第m台变压器之间的线路，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力。
可选地，任意第i座电源的网损变化量与电源有功出力调整量的灵敏度的计算函数表达式为：
Figure BDA0003582497110000041
上式中，Vi为第i座电源并网母线电压的标幺值，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力的标幺值，Ri为第i座电源对应电网等值阻抗的标幺值。
可选地，步骤2)中根据当前的增分配系数ki+调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的函数表达式为：
ΔPi＝ki+PACE
上式中，ΔPi为第i座电源本控制周期的有功调整量，ki+为第i座电源当前的增分配系数，PACE为第i座电源本控制周期需调整的ACE总量。
可选地，步骤2)中根据当前的减分配系数ki-调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的函数表达式为：
ΔPi＝ki-PACE
上式中，ΔPi为第i座电源本控制周期的有功调整量，ki-为第i座电源当前的减分配系数，PACE为第i座电源本控制周期需调整的ACE总量。
可选地，步骤1)中的优化周期和步骤2)中的控制周期两者大小不同，且步骤2)中的控制周期小于步骤1)中的优化周期。
此外，本发明还提供一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化系统，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兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法的步骤。
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计算机程序，该计算机程序用于被编程或配置以实施所述兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法的步骤。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明包括按预设的优化周期，确定任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki-；针对任意的第i座电源，若第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE为正，则根据当前的增分配系数ki+调整ACE总量PACE得到有功调整量ΔPi；否则，根据当前的减分配系数ki-调整ACE总量PACE得到有功调整量ΔPi；将各电源本控制周期的有功调整量ΔPi下发各电源执行；本发明能够确保控制时间满足AGC系统控制周期的同时兼顾控制效果，优化分配ACE功率，减少电网运行和电源功率调节成本。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法包括：
1)按预设的优化周期，针对各电源分别开展ACE分配系数优化，确定任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki-；其中，电源是指为电网供电的设施，包括各类发电站以及储能电站；
2)分别为各电源按预设的控制周期确定各电源的有功调整量：针对任意的第i座电源，若第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE为正，则根据当前的增分配系数ki+调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；否则，根据当前的减分配系数ki-调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；将各电源本控制周期的有功调整量ΔPi下发各电源执行。
本实施例中，步骤1)中针对各电源分别开展ACE分配系数优化时，确定任意第i座电源的增分配系数ki+的函数表达式如下：
Figure BDA0003582497110000051
Figure BDA0003582497110000052
上式中，min表示取目标函数fi+的最小值，fi+为确定任意第i座电源的增分配系数ki+的目标函数，αi+为第i座电源有功出力的增加单位调节成本，βi为第i座电源的电网网架负载率(电网网架负载率为电网所有的变压器负载率和线路负载率的总和)变化量与电源有功出力调整量的灵敏度，γi为第i座电源的网损变化量与电源有功出力调整量的灵敏度，PACEY为预估的优化周期最大ACE总值，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力，Pimax为第i座电源的最大允许有功出力；
本实施例中，步骤1)中针对各电源分别开展ACE分配系数优化时，确定任意第i座电源的减分配系数ki-的函数表达式如下：
Figure BDA0003582497110000061
Figure BDA0003582497110000062
上式中，min表示取目标函数fi-的最小值，fi-为确定任意第i座电源的增分配系数ki-的目标函数，αi-为第i座电源有功出力的减少单位调节成本，Pimin分别为第i座电源的最小允许有功出力。上述两个优化函数模型将在确保ACE控制目标总量目标实现、各电源出力不超过最大允许有功出力和最小允许有功出力的基础上，实现分配系数的多目标优化，达到最小化电网网损增加量、电网网架负载率增加量、电源调节成本增加量或者最大化电网网损减少量、电网网架负载率减少量、最小化电源调节成本增加量的综合目标。
其中，任意第i座电源有功出力的增加单位调节成本和第i座电源有功出力的减少单位调节成本的计算函数表达式为：
Figure BDA0003582497110000063
上式中，ΔPi+、ΔPi-分别为第i座电源有功增加和减少调整量，ΔFi+、ΔFi-分别为第i座电源有功增加和减少带来的成本变化量。
其中，任意第i座电源的电网网架负载率变化量与电源有功出力调整量的灵敏度的计算函数表达式为：
Figure BDA0003582497110000071
上式中，变压器负载率Kj为第j台变压器的实际负荷与额定容量的比率，线路负载率Knm为第nm条线路的实际负荷与额定负荷的比率，第nm条线路表示第n台变压器和第m台变压器之间的线路，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力。假定电网中共包含N台变压器，则n和m的取值范围均为[1,N]。
其中，任意第i座电源的网损变化量与电源有功出力调整量的灵敏度的计算函数表达式为：
Figure BDA0003582497110000072
上式中，Vi为第i座电源并网母线电压的标幺值，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力的标幺值，Ri为第i座电源对应电网等值阻抗的标幺值。
需要说明的是，步骤1)通过按预设的优化周期针对各电源分别开展ACE分配系数优化，确定任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki-；使得每一轮优化周期开始直至下一轮优化周期获得结果之前，任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki-均保持为本优化周期的优化结果不变。
本实施例中，步骤2)中根据当前的增分配系数ki+调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的函数表达式为：
ΔPi＝ki+PACE
上式中，ΔPi为第i座电源本控制周期的有功调整量，ki+为第i座电源当前的增分配系数，PACE为第i座电源本控制周期需调整的ACE总量。
本实施例中，步骤2)中根据当前的减分配系数ki-调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的函数表达式为：
ΔPi＝ki-PACE
上式中，ΔPi为第i座电源本控制周期的有功调整量，ki-为第i座电源当前的减分配系数，PACE为第i座电源本控制周期需调整的ACE总量。因此，步骤2)的调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi可表示为：
Figure BDA0003582497110000081
若第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE为正，则根据当前的增分配系数ki+乘以第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；否则，根据当前的减分配系数ki-乘以第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi。需要说明的是，调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的方式还可以为将增分配系数ki+和减分配系数ki-还可以采用增加一基础量的基础上再乘以第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE，还可以根据需要进行其它类似变化等。
本实施例中，步骤1)中的优化周期和步骤2)中的控制周期两者大小不同，且步骤2)中的控制周期小于步骤1)中的优化周期。例如，步骤1)预设的优化周期一般为15min，步骤2)中的控制周期一般为20s。
此外，本实施例还提供一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化系统，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前文所述兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法的步骤。
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计算机程序，该计算机程序用于被编程或配置以实施前文所述兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法的步骤
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)

1.一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，包括：
1)按预设的优化周期，针对各电源分别开展ACE分配系数优化，确定任意第i座电源的增分配系数ki+和减分配系数ki-；
2)分别为各电源按预设的控制周期确定各电源的有功调整量：针对任意的第i座电源，若第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE为正，则根据当前的增分配系数ki+调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；否则，根据当前的减分配系数ki-调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi；将各电源本控制周期的有功调整量ΔPi下发各电源执行。
2.根据权利要求1所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，步骤1)中针对各电源分别开展ACE分配系数优化时，确定任意第i座电源的增分配系数ki+的函数表达式如下：
Figure FDA0003582497100000011
Figure FDA0003582497100000012
上式中，min表示取目标函数fi+的最小值，fi+为确定任意第i座电源的增分配系数ki+的目标函数，αi+为第i座电源有功出力的增加单位调节成本，βi为第i座电源的电网网架负载率变化量与电源有功出力调整量的灵敏度，γi为第i座电源的网损变化量与电源有功出力调整量的灵敏度，PACEY为预估的优化周期最大ACE总值，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力，Pimax为第i座电源的最大允许有功出力；
步骤1)中针对各电源分别开展ACE分配系数优化时，确定任意第i座电源的减分配系数ki-的函数表达式如下：
Figure FDA0003582497100000013
Figure FDA0003582497100000021
上式中，min表示取目标函数fi-的最小值，fi-为确定任意第i座电源的增分配系数ki-的目标函数，αi-为第i座电源有功出力的减少单位调节成本，Pimin分别为第i座电源的最小允许有功出力。
3.根据权利要求2所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，任意第i座电源有功出力的增加单位调节成本和第i座电源有功出力的减少单位调节成本的计算函数表达式为：
Figure FDA0003582497100000022
上式中，ΔPi+、ΔPi-分别为第i座电源有功增加和减少调整量，ΔFi+、ΔFi-分别为第i座电源有功增加和减少带来的成本变化量。
4.根据权利要求2所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，任意第i座电源的电网网架负载率变化量与电源有功出力调整量的灵敏度的计算函数表达式为：
Figure FDA0003582497100000023
上式中，变压器负载率Kj为第j台变压器的实际负荷与额定容量的比率，线路负载率Knm为第nm条线路的实际负荷与额定负荷的比率，第nm条线路表示第n台变压器和第m台变压器之间的线路，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力。
5.根据权利要求2所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，任意第i座电源的网损变化量与电源有功出力调整量的灵敏度的计算函数表达式为：
Figure FDA0003582497100000031
上式中，Vi为第i座电源并网母线电压的标幺值，Pi为第i座电源优化时刻的有功出力的标幺值，Ri为第i座电源对应电网等值阻抗的标幺值。
6.根据权利要求1所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，步骤2)中根据当前的增分配系数ki+调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的函数表达式为：
ΔPi＝ki+PACE
上式中，ΔPi为第i座电源本控制周期的有功调整量，ki+为第i座电源当前的增分配系数，PACE为第i座电源本控制周期需调整的ACE总量。
7.根据权利要求6所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，步骤2)中根据当前的减分配系数ki-调整第i座电源本控制周期需调整的ACE总量PACE得到第i座电源本控制周期的有功调整量ΔPi的函数表达式为：
ΔPi＝ki-PACE
上式中，ΔPi为第i座电源本控制周期的有功调整量，ki-为第i座电源当前的减分配系数，PACE为第i座电源本控制周期需调整的ACE总量。
8.根据权利要求1所述的兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法，其特征在于，步骤1)中的优化周期和步骤2)中的控制周期两者大小不同，且步骤2)中的控制周期小于步骤1)中的优化周期。
9.一种兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化系统，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中任意一项所述兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序用于被编程或配置以实施权利要求1～8中任意一项所述兼顾控制时间和控制效果的ACE分配优化方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116345583A (zh) * 2023-05-18 2023-06-27 华北电力大学 一种电网供电功率调节方法及系统

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CN116345583A (zh) * 2023-05-18 2023-06-27 华北电力大学 一种电网供电功率调节方法及系统

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