WO2014101515A1

WO2014101515A1 - 间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法

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Publication number: WO2014101515A1
Application number: PCT/CN2013/084688
Authority: WO
Inventors: 丁剑; 邢田伟; 申洪; 宋新立; 郑超; 宋云亭; 张琳; 姜宁; 魏磊
Original assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Northwest China Grid Co Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Northwest China Grid Co Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: CN103066620B; CN103066620A

Abstract

本发明涉及可再生能源发电并网运行领域，具体涉及一种间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，包括下述步骤：A、构建并网间歇能源扰动的时间-幅值二维扰动源；B、分析电网功率波动特性；C、确定自动发电控制AGC系统机组的分布方案；D、确定自动发电控制AGC系统电源备用大小以及电源类型；E、制定自动发电控制AGC系统控制策略；F、选择频率偏差系数；G、确定自动发电控制模型的参数设计方案。本发明计及对大规模风电、太阳能光伏电源对电网二次调频的影响，并可构建在此基础上的自动发电控制模型和参数，有效地应对间歇性风电、光伏电源的功率扰动，提升电网在间歇性能源电源波动下的二次调频效果，提高电网对可再生能源的接纳能力。

Description

技术领域

本发明涉及可再生能源发电并网运行领域，具体涉及一种间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法。背景技术

近年来，随着国家鼓励开发利用清洁能源相关政策的出台，风电和太阳能光伏发电得到了快速发展。以西北电网为例，目前，西北区域风电装机以甘肃最多。截至 2011年底，甘肃共有 44座风电场，发电量 71.33亿千瓦时，同比增长 248.13 %。其中：酒泉地区 40座风电场，发电量 69,03亿千瓦时；白银市 3座风电场，发电量 2.3亿千瓦时。风电最大发电出力 (4月 22日） 266万千瓦，占当时全网总发电出力的 21%，占当^全网用电负荷的 27%, 占当日全网最低用电负荷的 32%。风电最大日发电量（4月 10日） 5519万千瓦时，占当日全网发电量的 _{i 8}.4%，占当日全网用电量的 25%。在部分时段，风电发电量超过水电，成为系统的第二大电源。

太 |¾能是一种取之不尽、用之不竭的自然能源。太阳能资源丰富，对环境无任何污染，是满足可持续发展需求的理想能源之一。幵发利 ffl太阳能资源，减少对化石能源的依赖以至达到替代部分化石燃料的目标，这对经济发展、改善环境和满足人民生活用电需求，将会起到越来越重要的作用。西北电网太阳能资源非常丰富，并拥有广阔平坦的荒漠和戈壁，其中青海省太阳能资源更为突出，据测算全省日光辐射在 160〜175大卡 I平方厘米。青海的柴达木地区，全年日照时数为 3553小时，是著名的"阳光地带"，具有很高的开发利 ffl份值。海西地区未利用土地面积达 20万平方公里，开发光伏发电项目潜力巨大。

可再生清洁能源的大容量接入是必然趋势。风能、太阳能等可再生能源具有环保优势，但也存在着发电出力受气象条件影响很大、很难做长期预测和调度控制等缺点。大容量风电和光伏电源接入系统后，可能对系统产生较大的有功扰动。同^电力系统中，负荷预测存在 2%-5%左右的误差：大负荷可能突然波动，机组可能因故障突然停运，这些因素意味着电力系统发电和负荷可能随日 T发生严重程度不一的功率不平衡。严重功率不平衡会影响到系统频率、电压，甚至脆弱的受端电网可能因严重功率不平衡造成电压失稳。

上述大功率缺额扰动事故在大型电力系统中所经历的时间较长，电压和频率的变化范围较大，涉及到的电力系统元件较多，一般的机电暂态仿真程序很难进行准确的模拟。因此，对上述问题的硏究需要应用全过程仿真技术。全过程动态仿真着重仿真电力系统的整个变化过程，时域宽，现象描述逼真， ¾以更加真实地模拟电力系统的实际动态过程，可以使电力系统的仿真研宄工作更加深入，便于帮助运行人员制定合理的措施和防御策略避免中长期过程潜在的由于功率不平衡造成的相关电网事故。这对避免发生大面积停电事故，以及研究防止事故扩大的有效措施（第三道防线）具有重要意义。

间歇能源并网下的自动发电控制模型与参数设针方法属于可再生能源发电并网运行范畴。但是新能源的快速发展和并网也给电网带来了巨大的挑战，一方面电网无法满足大规模风电和光伏发电的接入和送出问题，另一方面由于风电、太阳能光伏电源从性质上来说属于间歇性能源，具有随机性、波动性以及可调性差等特点，往往需要大量的具有调节性的其他电源配合以抑制其波动性，增加了电网调频和调峰难度，大量的增加了电网旋转备用容量。但是风电、光伏由于其间歇式能源的属性，提供其发电的原动力即是不可控 ϋ不可储存的，不能随意增加或者减少，传统发电 Γ自动发电控制（AGC) 的概念无法适用风电、光伏电源有功控制，必须突破现有的有功控制思路，研究能计及间歇性能源特点的自动发电控制（AGC) 设计的仿真分析方法。发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，本发明提供的方法保证电网在间歇式能源各种功率扰动下的系统二次调频效果，提高电网对间歇式 ¾再生能源的接纳能力，实现充分利 1¾风能、太阳能光伏电源等清洁能源的目标。

本发明的目的是釆用下述技术方案实现的：

一种间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤-

Α、构建并网间歇能源扰动的时间-幅值二维扰动源；

Β、分析电网功率波动特性；

C、确定自动发电控制 AGC系统机组的分布方案；

D、确定自动发电控制 AGC系统电源备 ffl大小以及电源类型；

E、制定自动发电控制 AGC系统控制策略；

F、选择频率偏差系数；

G、确定自动发电控制模型的参数设计方案。其中，所述步骤 A中，构建并网间歇能源扰动的时间 -幅值二维扰动源包括下述步骤- a、构建二次调频效果及其影响因素的函数；

b、判断并网间歇能源电源中是否有风电电源；

c、判断并网间歇能源电源中是否有光伏电源；

d、判断并网间歇能源电源中是否同有风电和光伏电源；

e、形成间歇性能源电源二维扰动域的源样本空间；

f、从源样本空间中对角线样本取值；

g、得到间歇性能源电源时间-幅值二维扰动源。

其中，所述步骤 a中，二次调频效果及其影响因素的函数用下式表示-

./调频效果 Κί,ν),ί„] = . 二维扰动域,机组分布，控制模型，参数设置） _φ

[(时间因素，幅值因素),机组分布，控制模型，参数设置]

其 Φ: t表示二维扰动域中的时间因素； V表示二维扰动域中的幅值因素； d表示自动发电控制 AGC机组分布的影响； m表示控制模型的影响； c表示参数设置的影响。

其中，所述步骤 b中，若有风电电源，收集风电电源时间-幅值（t„,_VK)样本并进行步骤^ 否则，进行步骤0。

其中，所述步骤 c中，若有光伏电源，收集光伏电源时间 -幅值（t„,_V )样本并进行步骤山否则进行步骤 d。

其中，所述步骤 d中，若同时有风电和光伏电源，进行风电和光伏电源（ , )样本叠加效应分析并进行步骤 e_; 否则进行步骤 e。

其中，所述步骤 e ，间源电源二维扰动域的源样本空间用下式表示 -

其中：（t_n，v_n：为一组样本，表示在 t_n时间跨度下，统计所得最大风电波动幅值为 n=】、2、3 ' 其中，所述步

其中，所述步骤 g中，所述式③即为得到的间歇性能源电源时间 -幅值二维扰动源。其中，所述步骤 B中，基于交换功率偏差评价准则的分析扰动下电网功率波动特性；将二维扰动域中的（t_n ,v_n 作为扰动量，分析在所述扰动量下没有自动发电控制 AGC 系统 il寸电网功率波动特性。

其中，分析电网功率特性包括下述步骤-

( 1 ) 统 ir分区断面功率的变化量，即统计以下变化量；

其中： -扰动区表 - 示、扰动区的断面功率变化； Δ/^非扰_Μ动, _;表示非扰动区 i的断面功率变化， i=l、2…！！；

(2) 判断出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差是否异符号，即：

^Δ ¾动区 ' ^Δ ¾扰动区 i ^{< 0} ® ^;

若出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差异符号，进行步骤 C的确定自动发电控制 AGC 系统机组的分布方案；

否則，出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差同符号，即：

- > 0 ( ：则记录该区域，并查询造成出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差同符号的联络线，减少该联络线的机组。

其中，所述步骤 C中，自动发电控制 AGC系统机组的分布方案的目标是断面联络线功率偏差与频率偏差在二次调频阶段归零，即：

I ^→二次调频结束 ^υ

[ t —一次贡宋 0 其，所述步骤 D中，将二维扰动域中的 " '^Vn 作为扰动量，电力系统总备用容量用式表示；其中：表示控制区域的二次备用容量； /„为与风电相同时间尺度下负荷的最大波动量; 判别备用容量方案以断面功率交换功率的恢复、频率的恢复以及区域偏差控制 ACE信号 (ACE是区域偏差控制，它代表了特定控制模式下该区域的功率偏差量， AGC M组根据这个信号调整出力，最终使 ffl下式表示： ⑨ ·

式中： ΔΡ、 Δ 与 ACE为在二次调频时间内二次调频效果优劣的判别指标； ί取分钟级单位计算；

根据自动发电控制 AGC系统机组可调容量和调整速度对调频厂的电源类型进行确定。其中，所述步骤 Ε中，自动发电控制 AGC系统控制区域的机组出力满足下式-

ACE Af < 0 ⑩：其中，表示控制区域的区域偏差控制信号： 4 "表示电力系统频率偏差；以联络线交换功率恢复、频率恢复与区域偏差控制 ACE信号归零三个指标为评价依据，即 ΔΡ、 4 /与 _ACE，以三个指标归零的速度、偏差幅值、控制区域之间机组出力配合为评份标准，得出自动发电控制 AGC系统控制策略。

其中，所述步骤 F中，以风电基地二次调频时间范围内最大的波动量（t_n,v^和风电大规模脱网（t_s，v_m^)为扰动源，以 : ^2%年最大峰值负荷为取值范围（年最大负荷是指本年内出现的负荷最大值，这里是指 1~2%的年度出现最大负荷值），并且结合 4a^ f > 0的情况，比较控制区域的区域频率偏差设置，选择控制区域最优的频率偏差系数。

其，所述步骤 G中，所述参数设计包括自然频率偏差系数设 ir。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是-

1、本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，明确提出了间歇能源并网下的自动发电控制模型和参数设计的目标、具体步骤、框架以及方案，提出了考虑并网间歇能源扰动的日 T间幅值二维扰动源构建流程，自动发电控制模型和参数设计总流程、形成了完整的间歇能源并网下的自动发电控制模型和参数设计方法，为今后类似的系统模型和参数选择提供了思路和设计方法。 2、本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，全面及客观的计及对大规模风电、太阳能光伏电源对电网二次调频的影响，并可构建在此基础上的自动发电控制模型和参数，基于本方法设计的自动发电控制系统模型和参数可以有效地应对间歇性风电、光伏电源的功率扰动，大幅提升系统二次调频的效果，这对于保证间歇性新能源电源大规模接入后系统的正常运行意义重大，也有利于扩大系统对间歇性风电和太阳能光伏电源的接入。

3、本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，有效提升电网在间歇性能源电源波动下的二次调频效果，提高电网对可再生能源的接纳能力。附图说明

图 1是本发明提供的考虑并网间歇能源扰动的时间-幅值二维扰动源构建流程图；图 2是本发明提供的典型互联系统的示意图；

图 3是本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法的流程图。具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设针方法，提出了自动发电控制仿真研究中考虑并网间歇能源扰动的时间-幅值二维扰动源构建思路和流程：提出了扰动下评价电网功率波动特性的交换功率偏差准则和自动发电控制 AGC机组分布定位原则，自动发电控制 AGC备用电源大小以及电源类型确定准则；建立了自动发电控制 AGC系统控制策略制定原則和频率偏差系数选择原則，在此基础上建立了的间歇能源并网下的自动发电控制模型与参数设计仿真分析流程，形成了完整的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法。

本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法的流程如图 3所示，包括下述步骤-

A、自动发电控制仿真研宄中考虑并网间歇能源扰动的时间 -幅值二维扰动源构建，具体流程如图 1所示，包括下述步骤- a、构建二次调频效果及其影响因素的函数；

大规模间歇性能源集中并网后，对于电网来说其看作一个由时间轴与波动幅值轴组成的二维扰动域，并且随着研究的日 T间级增大，波动幅值也会增大。考虑这种二维扰动域对 AGC 系统设计的影响需要从^间跨度、波动的幅值、波动的陡度、出力变化方向等方面，在扰动域内，不同的取值范围与取值方法都会影响到系统整体的调频效果，所以，设针的 AGC系统需要适应整个二维扰动域内所有的样本取值，本发明中构建了二次调频效果及其决定性影响因素的函数：

^^[( vK ^/ (二维扰动域,机组分布,控制模型,参数设置）

[(时间因素，幅值因素),机组分布,控制模型,参数设置]

式中： t表示二维扰动域中的时间因素； _V表示二维扰动域中的幅值因素； d表示 AGC 机组分布的影响； m表示控制模型的影响； c表示参数设置的影响。整体自动发电控制 AGC 系统的调控效果是由式中 4个因素确定的。

b、判断并网间歇能源电源中是否有风电电源；若有风电电源，收集风电电源间-幅值

( t

样本并进行步骤 c; 否则，进行步骤(；。

c、判断并网间歇能源电源中是否有光伏电源；若有光伏电源，收集光伏电源时间-幅值 (t_n ,_v 样本并进行步骤山否则进行步骤 d。 d、判断并网间歇能源电源中是否同时有风电和光伏电源；若同时有风电和光伏电源，进行风电和光伏电源（，^ν^样本叠加效应分析并进行步骤否则进行步骤 e。

e、形成间歇性能源电源二维扰动域的源样本空间- 具体到风电和光伏电源，由于其单机规模小，整体风电基地和光伏基地的出力时间 -幅值特性影响非常显著，相比较而言，风电及太阳能光伏电源的分布，控制模型和参数情况影响甚微，在实际工程仿。对其明显的二维扰动域用下式表示：

其中；（t_n,v 为一组样本，表示在 t_i;时间跨度下，统计所得最大风电

ΐΐ=^:1、2、3· - 。 f、从源样本空间中对角线样本取值；

在式②中所示的样本空间中；对角线以上的样本取值在实际系统中发生的概率小，对角线以下的样本取值无法反应特定间跨度下风电对系统带来最大的影响，所以实际工程 Φ可以考虑取二维扰动域对角线上的取值样本，即：

(t, V)工程取值 = |

( ( ^ j (3)：在实际电网 AGC系统的构建过程中，需要以二次调频时间范 I面内风电最大的波动情况为扰动值，在这种扰动下研究最佳的控制模式与参数设置，在 AGC系统调控效果校验过程中，需要考虑所有的波动情况，即在构建过程中，取二维扰动域中的样本（t_n ,v_n)，在校验过程中要考虑 (t， v)_xig¾tt的所有取值。对于仅有风电或仅有太阳能光伏电源的情况，分别考虑即可，对于两种间歇性能源电源同时并网的系统还需要考虑两者的叠加效应。

g、得到间歇性能源电源时间-幅值二维扰动源；式③即为得到的间歇性能源电源时间-幅值二维扰动源。

B, 基于交换功率偏差评价准则的扰动下电网功率波动特性分析，包括下述步骤；

( 1 ) 统计分区断面功率的变化量：

在没有自动发电控制 AGC系统的情况下，电力系统中发生功率扰动后，由于一次调频的作用，各个地区之间的功率输送情况必然会改变，可以分析得到扰动下电网中各个区域之间断面功率整体的变化趋势。根据经典的两区域系统，如图 2所示，其中功率由系统 A向系统 B输送，在系统 A发生缺额，则系统 B受入功率将减少，此系统 B的 ACE信号中的断面功率偏差计算如下式：

：：：：始 β 动后 Β < 0；当系统 Β的频率偏差系数选择合适的情况下，系统 Β的区域控制偏差 ACE )，不参与频率调整。在实际电网中，由于电网结抅的复杂性，发生扰动后各个区域的断面功率变化不一定都是上述典型系统的情况，分析没有 AGC系统的电网，需要以风电基地的二维扰动域中的 (t_E,v_n)为扰动量，分析各个分区在此扰动下，断面功率的变化情况，统计出断面功率变化的趋势是否与與型系统，即统计以下变化量:

「AR -扰动区

1≡扰动区 1

△非扰动区

其中： ^扰动_+|:区₇表' 示扰动区的断面功率变化； A¾_j 表示非扰动区 i的断面功率变化， ϊ= 2 · · ·η ；

(2) 判断出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差是否异符号，即- 非扰动区 ΐ ⑤- 正常情况下，扰动区的符号应与非扰动区的符号相反，

> 0 < 0

AP,非扰动区 1 < 0 > ()

< 0 > 0 若出现扰动区功率偏差异符号，进行步骤 C的确定自动发电控制 AGC 系统机组的分布方案；

否则，出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差同符号，即:

Δ¾动区 ' ^ 扰动区 i > 0

则记录该区域，并查询造成出现扰动区与非扰动区的交换功率偏差同符号的联络线，减少该联络线的机组。

此时非扰动区 i与扰动区交换功率偏差相同，这是由于扰动区、非扰动区 i、分扰动区 ^ i 与非扰动区之间一次调频相互影响所造成的，这时需要具体分析扰动发生后这几个分区断面上每一条线路的功率变化情况，寻找出造成这一现象的主要联络线，为下一步安排机组分布做好分析基础。

C、确定自动发电控制 AGC机组分布方案- 当系统发生功率扰动后， AGC机组根据 ACE信号来调整当前出力，区域控制偏差 ACE 信号的符号方向表示 AGC机组的出力方向，其大小代表系统整体的功率缺额； AGC机组出力的改变会改变系统当前频率与断面交换功率，最终使区域控制偏差 ACE信号归零，所以 AGC机组的出力与 ACE信号是交互影响的。计算校验过程中，依然要以风电二维扰动域中的（为扰动量。

机组的分布在电网中不能过度集中，并且需要首先考虑调频性能好的水电机组，再选择中文中压的火电机组。根据上一步的分析，当出现

需要注意非扰动区域 i与其他临近区域附近的机组分布问题，如果分布不合理， ACE信号中断面功率偏差信号会受到 AGC钒组出力的影响，可能会出现偏差量增大，最终导致频率无法恢复到初始状态的情况，即：

1 Af 寸 0

Aⁱi→二次调频结束 ^ ^ν ,

式中： t可以取分钟级单位计算。在调节的过程中，非扰动区^附近区域的断面功率偏逐步扩大，并且频率偏差在二次调频结束时，没有恢复到初始情况，可以认为由于电网的一次调频特性与机组分布做造成的二次调频无法完成。这时需要排除步骤二中寻找到的主要联络线附近的机组，使 AGC机组的出力不会影响到 ACE信号判别的正确性。机组分布最终的目标即使断面联络线功率偏差与频率偏差在二次调频阶段归零，即：

I ^→二次调頻结束 0 在这种策略下，可以确定每个分区合理的二次调频机组分布区域，在此区域能选择 AGC 机组，便可以避免由于电网特性以及各区域一次调频相互影响所带来的问题，为选择机组的类型以及确定二次调频备用做好基础工作。

D、确定自动发电控制 AGC备用电源大小以及电源类型；

风电大规模并网后，功率需要在更广的范围内消纳，其功率波动也需要联合多地区共同消纳，所以，各个地区要具备一定的二次调频容量，在校验过程中以（t_n ,v_n：)为扰动量，系统总备用容量可用下式表述-

其中： ?_;表示控制区域 f的二次备用容量； /„为与风电相同时间尺度下负荷的最大波动量: 判别备用容量方案以断面功率交换功率的恢复、频率的恢复以及 ACE信号的归零情况为依准，如下式所示：

式中： ! P ·、 Δ '与 ACE为二次调频效果优劣的判别指标，式中表述为在二次调频时间内，在给定的二次备用配备下可以完成误差调节的作 ffl。

水电机组出力变化速度上、下限值为每分钟额定装机的 20~150%, 火电机组出力变化速度上、下限值为每分钟额定装机的 1〜5%，从可调容量和调整速度这两个对调频 Γ的基本要求出发，系统中有水电厂日一般应选水电 Γ作调频厂，没有水电厂或水电厂不宜承担调频任务^，例如洪水季节则选中温中压火电 Γ作调频 Γ。

E、制定自动发电控制 AGC系统控制策略：互联电力系统进行负荷频率控制的基本原则是在给定的联络线交换功率条件下，各个控制区域负责处理本区域发生的负荷扰动。只有在紧急情况下，才给予相邻系统以临时性的事故支援，并在控制过程中得到最佳的动态性能。根据这一概念，互联电力系统进行负荷频率控制的策略要充分考虑以下因素：一是每个控制区域只能采用一种负荷频率控制策略；二是互联电力系统中，最多只能有一个控制区采用定频率控制模式；三是在两个互联控制系统中，不能同时采用定交换功率控制模式。

当大规模风电并网后， AGC需要平抑负荷与风电的波动，根据调研可知，风电分钟级波动比例要远大于负荷的波动比例，当风电的渗透率大时，系统整体功率波动中风电的比重大于负荷，并 ϋ需要连同其他区域共同消纳，所以在制定考虑大规模风电并网的自动发电控制 AGC系统日 t 在上述因素的基础上，还应该考虑一下因素：一是需要充分调用水电资源丰富的区域，充分发挥水电在调频中的优势：二是联合消纳模式下需要放宽对断面的严格约束- 三是在制定实际电网的控制策略以及划分控制区域时，需要考虑无自动发电控制 AGC系统情况下电网功率波动特性，避免出现各区域之间机组配合不合理的情况，各个控制区域的机组出力符合以下公式-

ACE Af < Q ⑩：式中： '^4C¾表示控制区域的区域偏差控制信号；表示电力系统频率偏差：公式的意思为：当系统频率下降时，各区域应以保障系统频率为首要任务，使 AGC机组增加出力，反在对各个控制策略配合方案进行比较时，以频率恢复、联络线交换功率恢复与 ACE信号归零 .个指标为评价依据，即 Δ \ Α 与 ACE, 以这 Ξ个指标归零的速度、偏差幅值、各区域之间机组出力配合为评价标准，选出最佳方案。

F、选择频率儸差系数：

现行的 AGC系统中的频率偏差系数是以本年最大负荷时期数据采样、运算、平均所得，为了保证控制的稳定性，通常要求电网的自然频率响应 β在实际电网一年中各负荷运行水平下变化不能过大，北美电力可靠性协会（NERC )要求最大的 Β不应大于两倍的最小 β值。 Β的经验值通常约为 1〜2%年最大峰值负荷 /0.1Ηζ。

在确定了 AGC控制模型后，需要确定各个区域 B系数的大小，此时需要考虑风电基地在二次调频日 T间范围内最大的波动量，即（t_n,v_n)，同日 T也需要考虑极端情况下，如风电大范围脱网，及皿)。在这两种扰动下，比较各个区域频率偏差设置情况。在风电大规模脱网的情况下， ACE可能会由于断面功率偏差量过大而出现' ⁴ ¾ ^ ^{> Q} 的情况，此时，在 i〜2%年最大峰值负荷的范圈内可以适当增大 B系数，减少 M组出现反调现象的可能性。

G, 确定自动发电控制模型的参数设计方案；参数设计包括自然频率偏差系数的设计。通过上述的七个步骤，可以建立适应大规模间歇式风电和太阳能并网自动发电控制 AGC 系统模型和参数。

本发明提供的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，保证电网在间歇式能源各种功率扰动下的系统二次调频效果，提高电网对!司歇式可再生能源的接纳能力，实现充分利用风能、太阳能光伏电源等清洁能源的目标。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精祌和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

权利要求

一种间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

Α、构建并网间歇能源扰动的时间 -幅值二维扰动源；

Β、分析电网功率波动特性；

C、确定自动发电控制 AGC系统机组的分布方案；

D、确定自动发电控制 AGC系统电源备 ffi大小以及电源类型；

E、制定自动发电控制 AGC系统控制策略；

F、选择频率偏差系数；

G、确定自动发电控制模型的参数设计方案。

2、如权利要求 1所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 A中，构建并网间歇能源扰动的日 T间-幅值二维扰动源包括下述步骤- a、构建二次调频效果及其影响因素的函数；

b、判断并网间歇能源电源中是否有风电电源；

c、判断并网间歇能源电源中是否有光伏电源；

d、判断并网间歇能源电源 Φ是否同^有风电和光伏电源；

e、形成间歇性能源电源二维扰动域的源样本空间；

f、从源样本空间中对角线样本取值；

g、得到间歇性能源电源时间 -幅值二维扰动源。

3、如权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 a中，二次调频效果及其影响因素的函数用下式表示-

/^_¾ [( , _V), i , ^c /(二维扰动域,机组分布，控制模型，参数设置）、

= / [(时间因素，幅值因素),机组分布,控制模型,参数设置] ' 其中： t表示二维扰动域中的时间因素； V表示二维扰动域中的幅值因素； d表示自动发电控制 AGC机组分布的影响； m表示控制模型的影响； c表示参数设置的影响。

4、如权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设 it方法,其特征在于,所述步骤 b中，若有风电电源，收集风电电源时间 -幅值（t 样本并进行歩骤 c; 否贝进行步骤(：。

5、如权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法,其特征在于，所述步骤 c中，若有光伏电源，收集光伏电源时间-幅值（ ,^样本并进行步骤山否则进行步骤 d。

6、 ¾权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 d中，若同有风电和光伏电源，进行风电和光伏电源（ί_Β ,ν_η)样本叠加效应分析并进行步骤 e_; 否则进行步骤 e。

7、 ¾权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 e中，间歇性能源电源二维扰动域的源样本空间用下式表示-

. . . (t, ,_v„)、）

(t, ' · . ： I ②；

… U」

其中：（t,_:,_VE)为一组样本,表示在 t_n时间跨度下,统计所得最大风电波动幅值为 v_n， : 、2、3—。

8、 ¾1权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 f中，从源样本空间中对角线样本取值 ffl下式表示； '，二程取 —| ,， I ^ °

9、如权利要求 2所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 g中，所述式③即为得到的间歇性能源电源时间 -幅值二维扰动源。

10、如权利要求 i所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法,其特征在于，所述步骤 Β Φ , 基于交换功率偏差评份准则的分析扰动下电网功率波动特性；将二维扰动域中的

(^,ν^作为扰动量. 分析在所述扰动量下没有自动发电控制 AGC系统时电网功率波动特性。

11、 ¾1权利要求 10所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于. 分析电网功率特性包括下述歩骤：

( 1 ) 统计分区断面功率的变化量，即统计以下变化量-

I ^Δ/¾动区 I

ί Λ ！

₌ I ^ 扰动区 1 I @,

其中： A _¾ 表示扰动区的断面功率变化； Δ _{ΐ βι}表示非扰动区 i的断面功率变化， i^:::l ,2· · ·η ；

动区 ' i;扰动区 i <.⁰

否则，岀现扰动区与非扰动区的交换功率偏差同符号，即：

^Δ¾动区 ' ^Δ¾扰动区 ⁰ ⑥；

12、如权利要求 1所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 C中，自动发电控制 AGC系统机组的分布方案的目标是断面联络线功率偏差与频率偏差在二次调频阶段归零，即：

13、如权利要求 i所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 D中，将二维扰动域中的，^V")作为扰动量，电力系统总备用容量 |¾下式表示-

其中：表示控制区域的二次备用容量； /为与风电相同时间尺度下负荷的最大波动量: 判别备用容量方案以断面功率交换功率的恢复、频率的恢复以及区域偏差控制 ACE信号的归零情况用下式表示:

式中： Δ \ 4 与 ACE为在二次调频时间内二次调频效果优劣的判别指标； t取分钟级根据自动发电控制 AGC系统钒组可调容量和调整速度对调频 Γ的电源类型进行确定。

14、如权利要求〗所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 E中，自动发电控制 AGC系统控制区域的机组出力满足下式：

ACE Af < 0 ⑩；其 Φ, C£表示控制区域的区域偏差控制信号； 4/'表示电力系统频率偏差- 以联络线交换功率恢复、频率恢复与区域偏差控制 ACE信号归零:三个指标为评价依据，即 ΔΡ、 Δ 与 ACE, 以三个指标归零的速度、偏差幅值、控制区域之间机组出力配合为评份标准，得出自动发电控制 AGC系统控制策略。

15、如权利要求〗所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 F中，以风电基地二次调频时间范围内最大的波动量（t_n,_Vn)和风电大规模脱网（ί _νπκχ；) 为扰动源，以 1.、'2%年最大峰值负荷为取值范围，并且结合 C£ . " > 0的情况，比较控制区域的区域频率偏差设置，选择控制区域最优的频率偏差系数。

16、如权利要求 1所述的间歇能源并网下的自动发电控制模型的设计方法，其特征在于，所述步骤 G中，所述参数设计包括自然频率偏差系数设计。