一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，包括步驟：風(fēng)電場(chǎng)向省級(jí)調(diào)度中心上傳風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)出力和風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值；省級(jí)調(diào)度中心計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量以及爬坡速率；區(qū)域調(diào)度中心采用模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率；省級(jí)調(diào)度中心按比例分配調(diào)節(jié)功率；風(fēng)電場(chǎng)通過風(fēng)電場(chǎng)AGC系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)電有功出力。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過區(qū)域調(diào)度中心、省級(jí)調(diào)度中心、風(fēng)電場(chǎng)的相互協(xié)調(diào)，有效評(píng)估風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)性能，充分考慮電力系統(tǒng)內(nèi)各類調(diào)頻資源的運(yùn)行特性與調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】
一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自 動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，其反映了發(fā)電有功功率和負(fù)荷之間的平衡 關(guān)系。為了保證系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定，滿足用戶設(shè)備、發(fā)電廠設(shè)備和電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要， 電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制(Automation Generation Control,AGC)被廣泛應(yīng)用，以調(diào)整發(fā)電 機(jī)組出力，滿足不斷變化的用戶需求。
[0003] 近年來(lái)，在能源危機(jī)和環(huán)保壓力的雙重推動(dòng)下，風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電技術(shù)發(fā) 展迅猛，電力系統(tǒng)中的新能源比例不斷提高。然而，由于風(fēng)電等新能源發(fā)電具有波動(dòng)性、隨 機(jī)性等特點(diǎn)，目前在電力系統(tǒng)調(diào)度領(lǐng)域多將新能源發(fā)電視作"負(fù)"負(fù)荷處理，由傳統(tǒng)機(jī)組為 其提供備用以補(bǔ)償其出力波動(dòng)，這將導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)頻需求的上升和調(diào)頻機(jī)組磨損的加重，提 高電力系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)行成本。此外，在我國(guó)北方地區(qū)，風(fēng)電機(jī)組多于冬季進(jìn)入大發(fā)時(shí) 期，但此時(shí)受供熱需求等影響，電力系統(tǒng)的調(diào)頻容量短缺，進(jìn)一步降低電力系統(tǒng)對(duì)間歇性可 再生能源的接納能力，導(dǎo)致出現(xiàn)"棄風(fēng)"現(xiàn)象，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)保壓力，不利于國(guó)家 節(jié)能減排和碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
[0004] 隨著風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組接受電網(wǎng)調(diào)度指令、參與電網(wǎng)調(diào)度 運(yùn)行的能力不斷提升。特別地，風(fēng)電參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制已在硬件上成為可能:據(jù)統(tǒng) 計(jì)，目前在我國(guó)冀北地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)中，安裝風(fēng)電場(chǎng)AGC系統(tǒng)的比例已經(jīng)超過70%，各級(jí)調(diào)度 單位業(yè)已配置相適應(yīng)的調(diào)度系統(tǒng)?？紤]在由于調(diào)峰困難造成的限風(fēng)條件下，如果風(fēng)電出力 和斷面約束尚有富余，可在約束其調(diào)頻出力大于零的前提下使風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng) 發(fā)電控制，在提升電力系統(tǒng)調(diào)頻性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的增發(fā)，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 和經(jīng)濟(jì)性。
[0005] 然而，風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的性能將受到以下因素的影響：風(fēng)電 機(jī)組的調(diào)頻出力上限受風(fēng)電出力上限約束，盡管目前風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)精度不斷提 升，但其仍有一定誤差;不同于傳統(tǒng)機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組的爬坡速率并非常數(shù)，其隨風(fēng)電最大出 力變化而變化;為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電增發(fā)的目的，風(fēng)電在參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制時(shí)其調(diào)頻出力 應(yīng)始終大于零。因此，不能簡(jiǎn)單地將風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組一視同仁，直接納入到現(xiàn)行的AGC 系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0007] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié) 調(diào)控制方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電 控制的協(xié)調(diào)控制方法，包括以下步驟:S1:風(fēng)電場(chǎng)向省級(jí)調(diào)度中心上傳風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)出力 和風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值;S2:所述省級(jí)調(diào)度中心根據(jù)斷面約束信息和風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組性能 信息，計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量以及爬坡速率;S3:區(qū)域調(diào)度 中心根據(jù)區(qū)域控制偏差，考慮風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的特性和約 束，采用模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率;S4:所述省級(jí)調(diào)度中心按照各 風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)容量按比例分配調(diào)節(jié)功率；以及S5:風(fēng)電場(chǎng)通過風(fēng)電場(chǎng)AGC系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)電有功 出力，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)功率指令的響應(yīng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，充分 考慮風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的特性和約束，在提升電力系統(tǒng)調(diào)頻 性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的增發(fā)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制 方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0011]進(jìn)一步地，在步驟Sl中，所述風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)出力Pw,i，i = l，2, ·…，N，風(fēng)電出力的 超短期預(yù)測(cè)值PF,i(t)，i = l，2, . . .，N，t = l，2, . . .，P，其中，N為省級(jí)調(diào)度中心轄區(qū)內(nèi)安裝 AGC系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量，P為所述區(qū)域調(diào)度中心執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟S2進(jìn)一步包括：
[0013] S201:通過以下公式計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量：
[0014]
[0015]
[0016]
[0017] 其中，Cfit (f)、Sk分別為斷面k下的向上調(diào)節(jié)容量和斷面容量約束，Nw,k和Ne,k分別 為斷面k下的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)和常規(guī)電廠數(shù)，Pm為常規(guī)機(jī)組實(shí)時(shí)出力，J為斷面總數(shù)，P C,不考慮 風(fēng)電機(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制時(shí)風(fēng)電場(chǎng)限風(fēng)條件下的有功功率指令;以及
[0018] S202:通過以下公式計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的爬坡速率：
[0019]
[0020]
[0021] 其中，和〃,⑴、分別為各風(fēng)電場(chǎng)的向上爬坡速率和向下爬坡速率，所述向 上爬坡速率和所述向下爬坡速率均與風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值pF>1(t)相關(guān)。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟S3進(jìn)一步包括:S301:根據(jù)當(dāng)前的頻率偏差A(yù)f與聯(lián)絡(luò)線交換功率 偏差Δ Pti4十算區(qū)域控制偏差A(yù)CE:ACE = B Δ f+ Δ Ptie，其中，B為系統(tǒng)頻率偏差系數(shù);S302:在 電力系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)附近，對(duì)區(qū)域偏差控制過程進(jìn)行線性化處理，基于傳統(tǒng)機(jī)組與風(fēng)電機(jī)組的 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，將電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)空間方程寫作如下形 式：f = /a +似+ /? r，γ=cx，其中，X代表狀態(tài)變量向量，u代表輸入變量向量，w代表擾動(dòng) 量向量，Y代表輸出量向量，A代表該系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣，B代表該系統(tǒng)的輸入矩陣，R代表擾動(dòng) 矩陣，C代表輸出矩陣;將狀態(tài)空間方程進(jìn)行離散化處理，得到電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程 數(shù)學(xué)模型的離散形式：
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 其中，Qg、Qw、Rg、Rw分別為傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量、風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)量、傳統(tǒng)機(jī)組控制量與風(fēng) 電機(jī)組控制量的權(quán)重矩陣，M為模型預(yù)測(cè)控制的控制時(shí)域長(zhǎng)度;S304:確定約束條件如下：
[0029] x(k+i+l I k) =Adx(k+i I k)+BdU(k+i I k)+RdW(k+i I k)，i^O
[0030] 表示，電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程的線性預(yù)測(cè)模型；
[0031 ] UGmin<UG(k+i I kXuGmax，i=0, · · ·，M_1
[0032] UWmin^Uw(k+i I k)^UWmax, i=0, . . . ,M-1
[0033] 表示，傳統(tǒng)機(jī)組控制量與風(fēng)電機(jī)組控制量均受其控制區(qū)間的約束；
[0034] XGmin<XG(k+i I kXxGmax, i = l，· · ·，P
[0035] XWmin^XwCk+l I k) ^XWmax , ? - I，· · ·，P
[0036] 表示，傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)均受其調(diào)節(jié)容量的約束；
[0037] Δ XGmin^ A xc(k+i I k)^ Δ XGmax, i = l , · · · ,p
[0038] Δ xwmin^ A xw(k+i | k)^ Δ xwmax, i = l, . . . ,P
[0039] 表示，傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量增量與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)量增量均受其爬坡速率的約束。S305: 根據(jù)起作用約束集算法進(jìn)行求解，計(jì)算所述傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率與所述風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率。
[0040] 進(jìn)一步地，在步驟S305之后還包括以下步驟:S306:對(duì)所述傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率和所 述風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率進(jìn)行反饋校正和滾動(dòng)優(yōu)化;S307:將所述傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率和所述風(fēng) 電機(jī)組調(diào)節(jié)功率下發(fā)給所述省級(jí)調(diào)度中心，由所述省級(jí)調(diào)度中心對(duì)調(diào)節(jié)功率進(jìn)行分配，并 下發(fā)至各風(fēng)電場(chǎng)。
[0041] 進(jìn)一步地，在步驟S4中，所述省級(jí)調(diào)度中心按照各風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)容量通過以下公 式按比例分配調(diào)節(jié)功率A w:
[0042]
[0043] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0044] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0045] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)控制方法的 流程圖；
[0046] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的物理架構(gòu)圖；
[0047] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制協(xié)調(diào)控制策略的 原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0049] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì) 重要性。
[0050] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本 發(fā)明中的具體含義。
[0051] 參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述 和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施 例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的 實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0052]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的 協(xié)調(diào)控制方法。
[0053]請(qǐng)參考圖1 -3，一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，包括以 下步驟：
[0054] SI:風(fēng)電場(chǎng)向省級(jí)調(diào)度中心上傳風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)出力和風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè) 值。
[0055]具體地，在每一個(gè)AGC指令周期T開始前，各風(fēng)電場(chǎng)調(diào)用模塊1和模塊2監(jiān)測(cè)風(fēng)電機(jī) 組的實(shí)時(shí)出力Pw,i(Mff)，i = l，2, ...，N，計(jì)算風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值PF,i(t)，i = l，2,...， N，t=l，2,. . .，P，其中，N為省級(jí)調(diào)度中心轄區(qū)內(nèi)安裝AGC系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量，P為區(qū)域調(diào)度 中心執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度。調(diào)用模塊3向省級(jí)調(diào)度中心上報(bào)上述信息。
[0056] S2:省級(jí)調(diào)度中心根據(jù)斷面約束信息和風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組性能信息，計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與 到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量以及爬坡速率。
[0057]具體地，當(dāng)省級(jí)調(diào)度中心接受到其轄區(qū)內(nèi)所有風(fēng)電場(chǎng)的信息后，調(diào)用模塊4,讀取 斷面約束信息和風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組性能信息，調(diào)用模塊5計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng) 電機(jī)組調(diào)節(jié)容量以及爬坡速率，具體的計(jì)算步驟如下：
[0058] S201:計(jì)算轄區(qū)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制的調(diào)節(jié)容量。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí) 出力、風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)以及斷面約束，計(jì)算轄區(qū)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制的向 上調(diào)節(jié)容量Cf (〖）、向下調(diào)節(jié)容量C;廣"（f):
[0059]
[0060]
[0061]
[0062] 其中，Cgs (f)、Sk分別為斷面k下的向上調(diào)節(jié)容量(麗)和斷面容量約束(麗），Nw,k和 Ne,k分別為斷面k下的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)和常規(guī)電廠數(shù)，PC,i為常規(guī)機(jī)組實(shí)時(shí)出力(麗）J為斷面總數(shù)， Pu為不考慮風(fēng)電機(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制時(shí)風(fēng)電場(chǎng)限風(fēng)條件下的有功功率指令(Mff)。
[0063] S202:計(jì)算轄區(qū)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組參與自動(dòng)發(fā)電控制的爬坡速率。根據(jù)轄區(qū)內(nèi)可參與到 自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量和風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組性能計(jì)算轄區(qū)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)參與自動(dòng)發(fā)電控 制的向上爬坡速率(〖)和向上爬坡速率G):
[0064]
[0065]
[0066] 其中，⑴分別為各風(fēng)電場(chǎng)的向上爬坡速率和向下爬坡速率，其均與 風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值Pf, : (t)相關(guān)。
[0067] S3:區(qū)域調(diào)度中心根據(jù)區(qū)域控制偏差，考慮風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組參與電力系統(tǒng)自 動(dòng)發(fā)電控制的特性和約束，采用模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率。步驟 S3包括以下步驟：
[0068] S301:計(jì)算區(qū)域控制偏差A(yù)CE。根據(jù)當(dāng)前的頻率偏差Δ f與聯(lián)絡(luò)線交換功率偏差Δ Ptie計(jì)算區(qū)域控制偏差A(yù)CE:
[0069] ACE = B Af+APtie
[0070]其中，B為系統(tǒng)頻率偏差系數(shù)(MW/Hz)。
[0071] S302:計(jì)算電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程的預(yù)測(cè)模型。在電力系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)附近，對(duì)區(qū) 域偏差控制過程進(jìn)行線性化處理，基于傳統(tǒng)機(jī)組與風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，將電力系統(tǒng) 區(qū)域偏差控制過程動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)空間方程寫作如下形式：
[0072]
[0073]
[0074] 其中，X代表狀態(tài)變量向量，U代表輸入變量向量，W代表擾動(dòng)量向量，Y代表輸出量 向量，A代表該系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣，B代表該系統(tǒng)的輸入矩陣，R代表擾動(dòng)矩陣，C代表輸出矩陣。
[0075] 由于電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為連續(xù)系統(tǒng)模型，而模型預(yù)測(cè)控 制中采用的預(yù)測(cè)模型為離散系統(tǒng)模型，需要將狀態(tài)空間方程進(jìn)行離散化處理，得到電力系 統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程數(shù)學(xué)模型的離散形式：
[0076] x(k+l) =Adx(k)+Bdu(k)+Rdff(k)
[0077] 上式中各矩陣的表達(dá)式如下：
[0078]
[0079]其中，Ts為離散系統(tǒng)的采樣時(shí)間。
[0080] S303:確定控制目標(biāo)。
[0081]
[0082 ] 其中，Qg、Qw、Rg、Rw分別為傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量、風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)量、傳統(tǒng)機(jī)組控制量與風(fēng) 電機(jī)組控制量的權(quán)重矩陣，M為模型預(yù)測(cè)控制的控制時(shí)域長(zhǎng)度。
[0083] S304:確定約束條件。
[0084] x(k+i+l I k) =Adx(k+i I k)+BdU(k+i I k)+RdW(k+i I k)，i^O
[0085] 表示，電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程的線性預(yù)測(cè)模型。
[0086] UGmin<UG(k+i I kXuGmax，i=0, · · ·，M_1
[0087] UWmin^Uw(k+i I k)^UWmax, i=0, . . . ,M-1
[0088] 表示，傳統(tǒng)機(jī)組控制量與風(fēng)電機(jī)組控制量均受其控制區(qū)間的約束。
[0089] XGmin<XG(k+i I kXxGmax，i = l，· · ·，P
[0090] XWmin^Xw(k+i I k) ^XWmax, i = l , · · · ,P
[0091 ]表示，傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)均受其調(diào)節(jié)容量的約束。
[0092] Δ XGmin^ A xc(k+i I k)^ Δ XGmax, i = l , · · · ,p
[0093] Δ XWmin^ A xw(k+i | k)^ Δ xwmax, i = l, · · · ,P
[0094] 表示，傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量增量與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)量增量均受其爬坡速率的約束。
[0095] S305:求取傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率與風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率。建立的上述數(shù)學(xué)模型實(shí)際為 一個(gè)二次規(guī)劃問題，可以利用起作用約束集等算法進(jìn)行求解。為實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)期望值的動(dòng)態(tài) 跟蹤控制，還需進(jìn)行反饋校正、滾動(dòng)優(yōu)化。求解完成后，應(yīng)將計(jì)算得到的傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率 與風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率進(jìn)行下發(fā)，其中風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率應(yīng)下發(fā)至省級(jí)調(diào)度中心，由省級(jí)調(diào) 度中心對(duì)調(diào)節(jié)功率進(jìn)行分配，并下發(fā)至各風(fēng)電場(chǎng)。
[0096] S4:省級(jí)調(diào)度中心按照各風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)容量按比例分配調(diào)節(jié)功率。
[0097] 具體地，省級(jí)調(diào)度中心接收到下發(fā)的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率指令后，調(diào)用模塊8,按照 各風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)容量按比例分配調(diào)節(jié)功率Aw，下發(fā)至各風(fēng)電場(chǎng)：
[0098]
[0099] 特別地，為了保證調(diào)節(jié)功率指令的執(zhí)行效果，獎(jiǎng)勵(lì)執(zhí)行效果良好的風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)考慮 各風(fēng)電場(chǎng)對(duì)上一時(shí)段調(diào)節(jié)功率指令的響應(yīng)情況，對(duì)于向上調(diào)節(jié)功率指令，可優(yōu)先分配給對(duì) 上一時(shí)段調(diào)節(jié)功率指令響應(yīng)良好的風(fēng)電場(chǎng)，對(duì)于向下調(diào)節(jié)功率指令，可按比例分配給所有 參與自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電場(chǎng)。
[0100] S5:風(fēng)電場(chǎng)通過風(fēng)電場(chǎng)AGC系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)電有功出力，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)功率指令的響應(yīng)。
[0101] 另外，本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法的其 它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0102] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不 一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何 的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0103] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括W下 步驟： Sl:風(fēng)電場(chǎng)向省級(jí)調(diào)度中屯、上傳風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)出力和風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值； S2:所述省級(jí)調(diào)度中屯、根據(jù)斷面約束信息和風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組性能信息，計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與 到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量W及爬坡速率； S3:區(qū)域調(diào)度中屯、根據(jù)區(qū)域控制偏差，考慮風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā) 電控制的特性和約束，采用模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算風(fēng)電機(jī)組與傳統(tǒng)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率； S4:所述省級(jí)調(diào)度中屯、按照各風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)容量按比例分配調(diào)節(jié)功率；W及 S5:風(fēng)電場(chǎng)通過風(fēng)電場(chǎng)AGC系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)電有功出力，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)功率指令的響應(yīng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，其特 征在于，在步驟Sl中，所述風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)出力Pw,i，i = 1，2，...，N，風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè) 值扣,i(t)，i = l，2,. . .，N，t=l，2,. . .，P，其中，N為省級(jí)調(diào)度中屯、轄區(qū)內(nèi)安裝AGC系統(tǒng)的風(fēng) 電場(chǎng)數(shù)量，P為所述區(qū)域調(diào)度中屯、執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制的預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，其特 征在于，步驟S2進(jìn)一步包括： S201:通過W下公式計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)容量：其中，端4(0、放分別為斷面k下的向上調(diào)節(jié)容量和斷面容量約束，佩,謝NG,k分別為斷面 k下的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)和常規(guī)電廠數(shù)，Pg,1為常規(guī)機(jī)組實(shí)時(shí)出力J為斷面總數(shù)，Pc,1為不考慮風(fēng)電機(jī) 組參與自動(dòng)發(fā)電控制時(shí)風(fēng)電場(chǎng)限風(fēng)條件下的有功功率指令;W及 S202:通過W下公式計(jì)算轄區(qū)內(nèi)可參與到自動(dòng)發(fā)電控制的爬坡速率：，， 、. 其中，iC,,(/)、雌："(0分別為各風(fēng)電場(chǎng)的向上爬坡速率和向下爬坡速率，所述向上爬 坡速率和所述向下爬坡速率均與風(fēng)電出力的超短期預(yù)測(cè)值扣,l(t)相關(guān)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，其特 征在于，步驟S3進(jìn)一步包括： S301:根據(jù)當(dāng)前的頻率偏差A(yù) f與聯(lián)絡(luò)線交換功率偏差A(yù) Ptie計(jì)算區(qū)域控制偏差A(yù)CE: ACE = B Af+A Ptie 其中，B為系統(tǒng)頻率偏差系數(shù)； S302:在電力系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)附近，對(duì)區(qū)域偏差控制過程進(jìn)行線性化處理，基于傳統(tǒng)機(jī)組與 風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，將電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)空間方程寫 作如下形式： Y = CX其中，X代表狀態(tài)變量向量，U代表輸入變量向量，W代表擾動(dòng)量向量，Y代表輸出量向量， A代表該系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣，B代表該系統(tǒng)的輸入矩陣，R代表擾動(dòng)矩陣，C代表輸出矩陣； 將狀態(tài)空間方程進(jìn)行離散化處理，得到電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程數(shù)學(xué)模型的離散形 式： x(k+l)=Adx(k)+BdU 化)+RdW 化） 上式中各矩陣的表達(dá)式如下：其中，Ts為離散系統(tǒng)的采樣時(shí)間； S303:確定控制目標(biāo)函數(shù)如下式：其中，舶、挪、Kg、帖分別刃巧統(tǒng)機(jī)姐狀態(tài)重、W電機(jī)姐狀態(tài)重、巧統(tǒng)機(jī)姐巧制重巧風(fēng)電機(jī) 組控制量的權(quán)重矩陣，M為模型預(yù)測(cè)控制的控制時(shí)域長(zhǎng)度； S304:確定約束條件如下： x(k+i+l I k) =Adx(k+i I k)+BdU化+i I k)+RdW化+i I k), i>0 表示，電力系統(tǒng)區(qū)域偏差控制過程的線性預(yù)測(cè)模型； UGmin《UG(k+i |k)《UGmax,i=0, . . . ,M-I Ufcin《UW化+i |k)《Ufcax,i=0, . . . ,M_1 表示，傳統(tǒng)機(jī)組控制量與風(fēng)電機(jī)組控制量均受其控制區(qū)間的約束； XGmin《XG(k+i |k)《XGmax,i = l , . . . ,P XWmin《XW化+i |k)《XWmax,i = l , . . . ,P 表示，傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)均受其調(diào)節(jié)容量的約束； A XGmin《A XG(k+i |k)《A XGmax,i = l , . . . ,P A Xfcin《A xw(k+i |k)《A Xfcax,i = l, . . . ,P 表示，傳統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)量增量與風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)量增量均受其爬坡速率的約束。 S305:根據(jù)起作用約束集算法進(jìn)行求解，計(jì)算所述傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率與所述風(fēng)電機(jī)組 調(diào)節(jié)功率。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，其特 征在于，在步驟S305之后還包括W下步驟： S306:對(duì)所述傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率和所述風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率進(jìn)行反饋校正和滾動(dòng)優(yōu)化； S307:將所述傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)節(jié)功率和所述風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率下發(fā)給所述省級(jí)調(diào)度中屯、， 由所述省級(jí)調(diào)度中屯、對(duì)調(diào)節(jié)功率進(jìn)行分配，并下發(fā)至各風(fēng)電場(chǎng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)控制方法，其特 征在于，在步驟S4中，所述省級(jí)調(diào)度中屯、按照各風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)容量通過W下公式按比例分 配調(diào)節(jié)功率Aw:
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK105914779SQ201610248302
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】謝旭, 胡澤春, 羅浩成, 牛四清, 張哲 , 羅亞洲, 寧劍, 郭駿, 李洋, 郭磊
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司華北分部, 清華大學(xué)