CN115796643A - 可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法及系统，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。本发明能够准确评价可调节负荷参与电网调峰调频调节过程的调节性能和调节贡献，为可调节负荷参与电网统一调峰调频辅助服务市场提供支撑。

Description

可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法 及系统

技术领域

本发明属于电力系统频率控制技术领域，具体涉及一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法及系统。

背景技术

随着集中式、分布式新能源持续大规模并网，电网运行形态发生了剧烈变化，电网整体调节能力愈发缺乏，表现在电网调峰压力越来越大，电网接纳新能源空间愈加局限，迫切需要引入部分新的调节资源尤其是可调节负荷资源，一方面增加电网调节能力，另一方面通过负荷平移来削峰填谷，提高电网整体调节效能。可调节负荷参与电网主站控制后，为确保可调节负荷参与的相关市场能够公平、有序开展，首先要保证可调节负荷参与电网调峰调频调节过程的调节性能和调节贡献能够得到准确评价，但现有技术中缺乏能够准确评价可调节负荷参与电网调峰调频调节过程的调节性能指标和调节贡献指标。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法及系统，能够准确评价可调节负荷参与电网调峰调频调节过程的调节性能和调节贡献，为可调节负荷参与电网统一调峰调频辅助服务市场提供支撑。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；所述方法，包括：按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件；根据历史采样文件中的数据，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；其中，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；所述调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。

进一步地，所述调节能力指标包括：

调节准备时间T_A-p，指从主站调度下令开始至可调节负荷实际投入主站闭环控制信号的时间差，如果一天内存在多次投入和退出，取时间差的最大值作为当日该可调节负荷的调节准备时间；

最大可调节范围T_A-r，

其中，R_r-m为本日实际计算得到调节出力最大值，R_r-n为本日实际计算得到调节出力最小值，R_t-m为可调节负荷聚合商申报的调节出力最大值，R_t-n为可调节负荷聚合商申报的调节范围最小值；

调节延迟时间T_A-d，指主站下发控制指令后至可调节负荷响应后反馈至调度主站的时间差。

进一步地，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件，具体为：当某一可调节负荷的调节准备时间、最大可调节范围、调节延迟时间分别满足对应的门槛值要求时，对应可调节负荷当日的调节能力指标满足准入要求，允许参与电网控制；否则，不允许参与电网控制。

进一步地，所述调节延迟时间包括可调节负荷的通信链路延迟和可调节负荷聚合商的调节时间。

进一步地，所述调节性能指标包括：

响应完成率T_P-r，其计算公式为：

其中，N_r为可调节负荷日总正确响应指令次数，N_a为可调节负荷日总调节指令次数；

响应波动性T_P-f，其计算公式如下：

其中，P_g-i为可调节负荷当日第i次指令结束时的有功值，P_c-i为可调节负荷当日第i次指令的调节目标值，P_c-th为可调节负荷当日波动偏差允许门槛值；N_a为可调节负荷日总调节指令次数；

调节速率T_P-s，其计算公式如下：

其中，ΔR可调节负荷在单次调节指令调节过程中最大调节量，Δt为调节指令的调节时间，S_i为单个指令的调节速率。

进一步地，所述响应完成率、响应波动性和调节速率作为可调节负荷参与主站控制的评价性指标；根据响应完成率、响应波动性和调节速率计算调节贡献系数，用于可调节负荷参与电网调节的调节贡献的一部分，调节贡献系数K的计算公式如下：

进一步地，所述调节贡献指标包括：

调节深度T_C-d，指可调节负荷接收电网调度主站分配下发控制指令后实际执行的功率变化量总和；

电力贡献率T_C-m，其计算公式如下：

其中，t₀为调节过程的起始时刻，t_e为调节过程的结束时刻，L_i-t为可调节负荷的实时有功值，C_i-t为调节过程的调节目标；M_i为单次调节过程的电力贡献率；

净电力贡献率T_C-n，其计算公式如下：

其中，B_i-t为可调节负荷的基线负荷值，N_i为单次调节过程的净电力贡献率。

进一步地，所述调节深度、电力贡献率和净电力贡献率作为可调节负荷参与主站控制的贡献性指标；根据调节深度、电力贡献率和净电力贡献率计算调节贡献基础值，作为可调节负荷参与电网调节的调节贡献的一部分，调节贡献基础值C的计算公式如下：

C＝K×(1+T_C-m)(1+T_C-n)×T_C-d (11)。

进一步地，对于记录在历史采样文件中的数据，以设定时长为一个统计时段，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；如果在某个时段内有大于等于20％的采样点量测异常时，该时段不计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标。

第二方面，提供一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价系统，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；所述系统，包括：采样模块，用于按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件；评价指标计算模块，用于根据历史采样文件中的数据，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；其中，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；所述调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

(1)本发明通过针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献，为可调节负荷参与电网统一调峰调频辅助服务市场提供支撑；

(2)本发明适用于数量多、容量小、分散式的可调节负荷资源聚合商参与电网调峰调频控制后，电网主站准确评价参与调节负荷控制性能和调节贡献的可调节负荷，确保可调节负荷资源参与主站控制过程和控制效果的准确评价，支撑可调节负荷参与电网统一调峰调频辅助服务市场。

附图说明

图1是本发明实施例中可调节负荷参与电网控制时的AGC控制架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图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。

实施例一：

如图1所示，将可调节负荷等效成一个负荷侧资源虚拟机组(即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峰调频控制需求。

一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；所述方法，包括：按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件；根据历史采样文件中的数据，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；其中，调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。

1)按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件，具体为：首先按照每3秒一个采样点，每分钟共20个数据采样点记录可调节负荷虚拟机组的主站控制投入状态、控制模式、实际功率和控制目标，并写入历史采样文件。

2)对于记录在历史采样文件中的历史采样数据，以60分钟为一个统计时段，计算可调节负荷的控制过程相关的控制性能和调节效果指标。针对可调节负荷的调节时段(例如每分钟下发一次调节指令，一分钟就是一个调节时段)，如果在每个时段内有大于等于20％的采样点量测异常时，该时段不计算可调节负荷的调节性能和调节效能指标。

3)基于历史采样文件，计算可调节负荷参与电网控制的评价指标，分别为调节能力指标T_A，调节性能指标T_P和调节贡献指标T_C。

4)可调节负荷参与主站自动控制的调节能力指标，包括：

41)调节准备时间T_A-p。调节准备时间定义为可调节负荷在参与主站自动控制前需要提前准备时间，单位秒。准备时间指标主要是考虑到可调节负荷与常规机组特性差异较大，并不能做到随时投入主站闭环控制，尤其是在电网需要紧急支援时，调节准备时间越短越好。该指标的计算方法是从主站调度下令开始至可调节负荷实际投入主站闭环控制信号的时间差，如果一天内存在多次投入和退出，取时间差的最大值作为当日该可调节负荷的调节准备时间。

42)最大可调节范围T_A-r。可调节负荷的最大可调节范围定义为当前可调节负荷自动控制可调节出力实际能够达到的最大值与最小值之差与可调节负荷申报的调节范围的比值，该指标能够表征可调节负荷的自动控制调节能力。计算方法如下：

其中，R_r-m为本日实际计算得到调节出力最大值，R_r-n为本日实际计算得到调节出力最小值，R_t-m为可调节负荷聚合商申报的调节出力最大值，R_t-n为可调节负荷聚合商申报的调节范围最小值。

43)调节延迟时间T_A-d，指主站下发控制指令后至可调节负荷响应后反馈至调度主站的时间差，调节延时时间主要包括可调节负荷的通信链路延迟以及聚合商本身的调节时间两部分。

5)可调节负荷参与电网主站自动控制的调节性能指标T_P，包括：

51)响应完成率T_P-r。可调节负荷响应完成率T_P-r定义为当日可调节负荷总正确响应次数与指令总次数的比值，正确响应定义为可调节负荷向着电网主站控制目标方向完成调节需求的50％以上为响应完成。其计算公式为：

其中，N_r为可调节负荷日总正确响应指令次数，N_a为可调节负荷日总调节指令次数；

52)响应波动性T_P-f，响应波动性定义为可调节负荷控制指令不变时可调节负荷功率波动与波动允许门槛的比值，其计算公式如下：

其中，P_g-i为可调节负荷当日第i次指令结束时的有功值，P_c-i为可调节负荷当日第i次指令的调节目标值，P_c-th为可调节负荷当日波动偏差允许门槛值；N_a为可调节负荷日总调节指令次数。

53)调节速率T_P-s，可调节负荷调节速率指标定义为可调节负荷日平均调节速率。可调节负荷单次指令调节速率的计算方法是记调节延迟时刻至调节指令结束时刻为调节时间，可调节负荷向着调节目标方向最大调节量与调节时间的比值，其计算公式如下：

其中，ΔR可调节负荷在单次调节指令调节过程中最大调节量，Δt为调节指令的调节时间，S_i为单个指令的调节速率。

6)可调节负荷参与电网控制过程的调节贡献指标T_P，包括：

61)调节深度指标T_C-d，调节深度指标定义为可调节负荷接收电网调度主站分配下发控制指令后实际执行的功率变化量总和，单位为MW。

62)电力贡献率T_C-m。先按照单次调节过程分别计算负荷功率变化积分量与控制目标功率积分量的比值，记为单次负荷电力贡献率，再累计单次调节的负荷电力贡献率得到当日总平均负荷电力贡献率，记为可调节负荷的电力贡献率。其计算公式如下：

其中，t₀为调节过程的起始时刻，t_e为调节过程的结束时刻，L_i-t为可调节负荷的实时有功值，C_i-t为调节过程的调节目标；M_i为单次调节过程的电力贡献率；

63)净电力贡献率T_C-n。类似负荷电力贡献率指标的计算方法，先按照单次调节过程分别计算扣除基线负荷变化的负荷功率变化积分量与控制目标功率积分量的比值，记为单次负荷净电力贡献率，再累计单次调节的负荷净电力贡献率得到当日总平均净负荷电力贡献率，记为可调节负荷的净电力贡献率T_C-n，其计算公式如下：

其中，B_i-t为可调节负荷的基线负荷值，N_i为单次调节过程的净电力贡献率。

7)根据上述三类指标的日计算结果，开展可调节负荷参与电网控制的控制性能和调节效果的评价：

71)针对可调节负荷的调节能力指标，三个子指标作为可调节负荷参与主站自动控制的准入性指标，即三个指标都得满足门槛值要求。如果该日的调节能力指标不满足准入要求，那可以暂停该可调节负荷控制对象继续参加主站自动控制，待整改完毕重新测试后才允许进入主站调度控制。

72)针对可调节负荷的调节性能指标，三个子指标作为可调节负荷参与主站自动控制的评价性指标，三个指标乘积作为调节贡献的系数，作为可调节负荷参与电网调节的调节贡献的一部分，调节贡献系数K的计算公式如下：

73)针对可调节负荷的调节贡献指标，三个子指标作为可调节负荷参与主站自动控制的贡献性指标，三个指标作为调节贡献基础值，作为可调节负荷参与电网调节的调节贡献的一部分，调节贡献基础值C的计算公式如下：

C＝K×(1+T_C-m)(1+T_C-n)×T_C-d (11)。

本实施例提供的一种可调节负荷参与电网自动控制时调节性能和调节贡献的评价方法，适用于数量多、容量小、分散式的可调节负荷资源聚合商参与电网调峰调频控制后，电网主站准确评价参与调节负荷控制性能和调节贡献的可调节负荷，确保可调节负荷资源参与主站控制过程和控制效果的准确评价，支撑可调节负荷参与电网统一调峰调频辅助服务市场

实施例二：

基于实施例一所述的一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，本实施例提供一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价系统，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；所述系统，包括：

采样模块，用于按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件；

评价指标计算模块，用于根据历史采样文件中的数据，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；其中，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；所述调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。

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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

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。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；所述方法，包括：

按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件；

根据历史采样文件中的数据，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；其中，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；所述调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。

2.根据权利要求1所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述调节能力指标包括：

调节准备时间T_A-p，指从主站调度下令开始至可调节负荷实际投入主站闭环控制信号的时间差，如果一天内存在多次投入和退出，取时间差的最大值作为当日该可调节负荷的调节准备时间；

最大可调节范围T_A-r，

其中，R_r-m为本日实际计算得到调节出力最大值，R_r-n为本日实际计算得到调节出力最小值，R_t-m为可调节负荷聚合商申报的调节出力最大值，R_t-n为可调节负荷聚合商申报的调节范围最小值；

调节延迟时间T_A-d，指主站下发控制指令后至可调节负荷响应后反馈至调度主站的时间差。

3.根据权利要求2所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件，具体为：当某一可调节负荷的调节准备时间、最大可调节范围、调节延迟时间分别满足对应的门槛值要求时，对应可调节负荷当日的调节能力指标满足准入要求，允许参与电网控制；否则，不允许参与电网控制。

4.根据权利要求2所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述调节延迟时间包括可调节负荷的通信链路延迟和可调节负荷聚合商的调节时间。

5.根据权利要求1所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述调节性能指标包括：

响应完成率T_P-r，其计算公式为：

其中，N_r为可调节负荷日总正确响应指令次数，N_a为可调节负荷日总调节指令次数；

响应波动性T_P-f，其计算公式如下：

其中，P_g-i为可调节负荷当日第i次指令结束时的有功值，P_c-i为可调节负荷当日第i次指令的调节目标值，P_c-th为可调节负荷当日波动偏差允许门槛值；N_a为可调节负荷日总调节指令次数；

调节速率T_P-s，其计算公式如下：

其中，ΔR可调节负荷在单次调节指令调节过程中最大调节量，Δt为调节指令的调节时间，S_i为单个指令的调节速率。

6.根据权利要求5所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述响应完成率、响应波动性和调节速率作为可调节负荷参与主站控制的评价性指标；根据响应完成率、响应波动性和调节速率计算调节贡献系数，用于可调节负荷参与电网调节的调节贡献的一部分，调节贡献系数K的计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述调节贡献指标包括：

调节深度T_C-d，指可调节负荷接收电网调度主站分配下发控制指令后实际执行的功率变化量总和；

电力贡献率T_C-m，其计算公式如下：

其中，t₀为调节过程的起始时刻，t_e为调节过程的结束时刻，L_i-t为可调节负荷的实时有功值，C_i-t为调节过程的调节目标；M_i为单次调节过程的电力贡献率；

净电力贡献率T_C-n，其计算公式如下：

其中，B_i-t为可调节负荷的基线负荷值，N_i为单次调节过程的净电力贡献率。

8.根据权利要求7所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，所述调节深度、电力贡献率和净电力贡献率作为可调节负荷参与主站控制的贡献性指标；根据调节深度、电力贡献率和净电力贡献率计算调节贡献基础值，作为可调节负荷参与电网调节的调节贡献的一部分，调节贡献基础值C的计算公式如下：

C＝K×(1+T_C-m)(1+T_C-n)×T_C-d (11)。

9.根据权利要求1所述的可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价方法，其特征在于，对于记录在历史采样文件中的数据，以设定时长为一个统计时段，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；如果在某个时段内有大于等于20％的采样点量测异常时，该时段不计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标。

10.一种可调节负荷参与电网控制时调节性能和调节贡献的评价系统，其特征在于，针对每个独立参与电网主站控制的可调节负荷，在电网主站AGC中以虚拟机组方式进行建模，形成可调节负荷虚拟机组；所述系统，包括：

采样模块，用于按照设定的采样频率记录可调节负荷虚拟机组的调节信息，并写入历史采样文件；

评价指标计算模块，用于根据历史采样文件中的数据，计算可调节负荷参与电网控制的调节能力指标、调节性能指标和调节贡献指标；其中，所述调节能力指标，用于作为可调节负荷参与电网主站控制的准入条件；所述调节性能指标和调节贡献指标用于评价可调节负荷参与电网控制时的调节性能和调节贡献。

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