一种新能源电站的一次调频控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新能源电站的一次调频控制方法及系统，所述方法包括计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量和新的有功功率参考值；评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量；依据有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量；依据新的有功功率参考值和各发电单元的有功出力调整量，计算各发电单元的有功出力参考值，各发电单元按照各自的有功出力参考值进行有功出力。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种新能源电站的一次调频控制方法及系统，不仅考虑了新能源电站的有功出力调节量还兼顾了各发电单元的有功出力裕量，能够在各发电单元安全工作的前提下调节新能源电站的并网频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源发电
，具体涉及一种新能源电站的一次调频控制方法及系统。
技术介绍
电网频率作为衡量电能质量的重要指标，关系着电气设备的正常运行以及用户的用电质量。在电力系统运行时，电力系统负荷的实时、随机变化，会引起电网频率的实时、随机波动，因此，将电力系统的电网频率稳定在额定值附近运行，是电力系统安全稳定运行的主要目标之一。其中，电力系统一次调频控制可以用于消除因电力系统第一类负荷变化所造成的电网频率波动现象。随着电网规模的不断扩大新能源电源已经成为电网的主力电源，为了保障电网充分消纳新能源发电，火电机组出力被不断压低，在部分地区甚至减少火电开机数量，这使得系统惯性下降，系统频率的波动性愈发严重。然而现有的电力系统一次调频控制技术已经难以满足电网对调频能力的需求，特别是应用于含高渗透率新能源发电的电网时可能会导致新能源发电大量脱网对电网产生二次冲击。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种新能源电站的一次调频控制方法及系统。第一方面，本专利技术中一种新能源电站的一次调频控制方法的技术方案是：所述方法包括：计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量；依据所述有功出力调节量计算新能源电站的新的有功功率参考值；评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量；依据所述有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量；依据所述新的有功功率参考值和各发电单元的有功出力调整量，计算各发电单元的有功出力参考值，各发电单元按照各自的有功出力参考值进行有功出力。第二方面，本专利技术中一种新能源电站的一次调频控制系统的技术方案是：所述一次调频控制系统包括：有功出力调节量计算模块，用于计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量，并依据该有功出力调节量计算新能源电站的新的有功功率参考值；有功出力裕量评估模块，用于评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量；有功出力调整量分配模块，用于依据所述有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量，依据所述新的有功功率参考值和各发电单元的有功出力调整量，计算各发电单元的有功出力参考值。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种新能源电站的一次调频控制方法首先计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量进而得到新能源电站的有功功率参考值，然后评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量进而得到各发电单元的有功出力调整量，最后依据有功功率参考值和有功出力调整量计算各发电单元的有功出力参考值，该有功出力参考值不仅考虑了新能源电站的有功出力调节量还兼顾了各发电单元的有功出力裕量，能够在各发电单元安全工作的前提下调节新能源电站的并网频率；2、本专利技术提供的一种新能源电站的一次调频控制系统，包括有功出力调节量计算模块、功出力裕量评估模块和有功出力调整量分配模块，能够同时兼顾新能源电站的有功出力调节量和各发电单元的有功出力裕量，保证在各发电单元安全工作的前提下调节新能源电站的并网频率。附图说明图1：本专利技术实施例中一种新能源电站的一次调频控制方法实施流程图；图2：本专利技术实施例中一种新能源电站的一次调频控制方法实施详细流程图；图3：本实施例中一种新能源电站的一次调频控制系统拓扑示意图；图4：本实施例中下垂控制曲线示意图；图5：本实施例中滞回控制曲线示意图；图6：本实施例中有功出力裕量评估模块拓扑示意图；图7：本实施例中新能电站有功出力曲线示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面分别结合附图，对本专利技术实施例提供的一种新能源电站的一次调频控制方法进行说明。图1为本专利技术实施例中一种新能源电站的一次调频控制方法实施流程图，图2为本专利技术实施例中一种新能源电站的一次调频控制方法实施详细流程图，如图所示，本实施例中新能源电站的一次调频控制方法可以按照下述步骤实施，具体为：步骤S101：计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量。步骤S102：依据有功出力调节量计算新能源电站的新的有功功率参考值。步骤S103：评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量。步骤S104：依据有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量。步骤S105：依据该新的有功功率参考值和各发电单元的有功出力调整量，计算各发电单元的有功出力参考值，各发电单元按照各自的有功出力参考值进行有功出力，从而完成一次对新能源电站的一次调频控制，通过新能源电站的有功出力曲线计算其各项一次调频指标和一次调频电量贡献指数，判断本次一次调频控制是否达到预期效果。本实施例中首先计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量进而得到新能源电站的有功功率参考值，然后评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量进而得到各发电单元的有功出力调整量，最后依据有功功率参考值和有功出力调整量计算各发电单元的有功出力参考值，该有功出力参考值不仅考虑了新能源电站的有功出力调节量还兼顾了各发电单元的有功出力裕量，能够在各发电单元安全工作的前提下调节新能源电站的并网频率。进一步地，本实施例中步骤S101可以按照下述步骤实施，具体为：一、采集新能源电站的并网点频率。二、判断并网点频率是否超过一次调频死区，分别对超过和未超过采取不同的计算方法，下面对这两种方法分别进行说明。其中，本实施例中并网点频率未超过一次调频死区的情况指的是对并网点频率进行一次调频控制后，该并网点频率返回至一次调频死区的范围内。1、新能源电站的并网点频率超过一次调频死区本实施例中当新能源电站的并网点频率超过一次调频死区后，可以依据提前选定的控制策略计算有功出力调节量。其中，控制策略包括多频段下垂控制策略、改进下垂控制策略和滞回控制策略。本实施例中多频段下垂控制策略和改进下垂控制策略在计算新能源电站进行一次调频的有功出力调节量时的方法相同，均包括过频下垂控制和欠频下垂控制，具体为：(1)过频下垂控制本实施例中多频段下垂控制策略和改进下垂控制策略在并网点频率大于一次调频死区的上限值时对并网点频率进行过频下垂控制，如下式(1)所示：ΔPf=00<f≤fh1-Kp_fh1×(f-fh1)fh1<f≤fh2-Kp_fh1×(fh2-fh1)-Kp_fh2×(f-fh2)f>fh2---(1)]]>其中，ΔPf为有功出力调节量，f为并网点频率，fh1和Kp_fh1分别为过频I段曲线的阈值和下垂控制系数，fh2和Kp_fh2分别为过频II段曲线的阈值和下垂控制系数。(2)欠频下垂控制本实施例中多频段下垂控制策略和改进下垂控制策略在并网点频率小于所述一次调频死区的下限值时对并网点频率进行欠频下垂控制，如下式(2)所示：ΔPf=0fl1≤f<0Kp_fl1×(fl1-f)fl2≤f<fl1Kp_fl1×(fl1-fl2)+Kp_fl2×(fl2-f)f<fl2---(2)]]>其中，fl本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述方法包括：计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量；依据所述有功出力调节量计算新能源电站的新的有功功率参考值；评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量；依据所述有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量；依据所述新的有功功率参考值和各发电单元的有功出力调整量，计算各发电单元的有功出力参考值，各发电单元按照各自的有功出力参考值进行有功出力。

【技术特征摘要】
1.一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述方法包括：计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量；依据所述有功出力调节量计算新能源电站的新的有功功率参考值；评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量；依据所述有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量；依据所述新的有功功率参考值和各发电单元的有功出力调整量，计算各发电单元的有功出力参考值，各发电单元按照各自的有功出力参考值进行有功出力。2.如权利要求1所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述计算对新能源电站进行一次调频的有功出力调节量包括：当新能源电站的并网点频率超过一次调频死区时，依据提前选定的控制策略计算有功出力调节量；所述控制策略包括多频段下垂控制策略、改进下垂控制策略和滞回控制策略；当新能源电站的并网点频率经过一次调频控制后处于一次调频死区的范围时，若所述提前选定的控制策略为滞回控制策略则依据其计算有功出力调节量；若所述提前选定的控制策略为多段下垂控制策略或改进下垂控制策略则将所述有功出力调节量重新设置为0。3.如权利要求2所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述依据多频段下垂控制策略和改进下垂控制策略计算所述有功出力调节量均包括：若所述并网点频率大于所述一次调频死区的上限值则对其进行过频下垂控制；若所述并网点频率小于所述一次调频死区的下限值则对其进行欠频下垂控制；所述过频下垂控制如下式(1)所示：ΔPf=00<f≤fh1-Kp_fh1×(f-fh1)fh1<f≤fh2-Kp_fh1×(fh2-fh1)-Kp_fh2×(f-fh2)f>fh2---(1)]]>其中，ΔPf为有功出力调节量，f为并网点频率，fh1和Kp_fh1分别为过频I段曲线的阈值和下垂控制系数，fh2和Kp_fh2分别为过频II段曲线的阈值和下垂控制系数；所述欠频下垂控制如下式(2)所示：ΔPf=0fl1≤f<0Kp_fl1×(fl1-f)fl2≤f<fl1Kp_fl1×(fl2-fl2)+Kp_fl2×(fl2-f)f<fl2---(2)]]>其中，fl1和Kp_fl1分别为欠频I段曲线的阈值和下垂控制系数，fl2和Kp_fl2分别为欠频II段曲线的阈值和下垂控制系数。4.如权利要求2所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述依据滞回控制策略计算所述有功出力调节量均包括：若所述并网点频率大于所述一次调频死区的上限值则对其进行过频滞回控制；若所述并网点频率小于所述一次调频死区的下限值则对其进行欠频滞回控制；所述过频滞回控制如下式(3)所示：ΔPf(t)=-max(Kp_fh×(f-fh),ΔPf(t-1))f>fh-Kp_fh_hys×(f-fh_hys)fh_hys≤f<fh0f<fh_hys---(3)]]>其中，ΔPf(t)为t时刻的有功出力调节量，ΔPf(t-1)为t-1时刻的有功出力调节量，t≥1；f为并网点频率，fh为过频阈值，Kp_fh为过频下垂控制系数，fh_hys为过频滞回点，Kp_fh_hys为过频滞回控制系数；所述欠频滞回控制如下式(4)所示：ΔPf(t)=-max(Kp_fl×(f-fl),ΔPf(t-1))f>fl-Kp_fl_hys×(f-fl_hys)fl_hys≤f<fl0f<fl_hys---(4)]]>其中，fl为欠频阈值，Kp_fl为欠频下垂控制系数，fl_hys为欠频滞回点，Kp_fl_hys为欠频滞回控制系数。5.如权利要求1所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述依据有功出力调节量计算新能源电站的新的有功功率参考值包括：获取新能源电站内AGC系统下发的有功功率参考值；依据计算所述有功出力调节量采用的控制策略确定所述新的有功功率参考值：若所述控制策略为多频段下垂控制策略和滞回控制策略，所述新的有功功率参考值如下式(5)所示：Pref_new(t)＝ΔPf(t)+Pref(t)(5)其中，Pref_new(t)为t时刻所述新的有功功率参考值，Pref(t)为t时刻所述AGC系统下发的有功功率参考值，ΔPf(t)为t时刻新能源电站的有功出力调节量，t≥1；若所述控制策略为改进下垂控制策略，所述新的有功功率参考值如下式(6)所示：Pref_new(t)＝ΔPf(t)+PPOI(t-1)(6)其中，PPOI(t-1)为t-1时刻新能源电站的有功出力值。6.如权利要求5所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述获取新能源电站内AGC系统下发的有功功率参考值Pref(t)包括：当新能源电站的并网点频率超过一次调频死区后，依据所述AGC系统下发的控制指令确定有功功率参考值Pref(t)：若该控制指令为闭锁指令，则将AGC系统在t-1时刻下发的有功功率参考值作为有功功率参考值Pref(t)；若该控制指令为更新指令，则将AGC系统在t时刻下发的有功功率参考值作为有功功率参考值Pref(t)；当新能源电站的并网点频率经过一次调频控制后处于一次调频死区的范围且未采用滞回控制策略时，将AGC系统在t时刻下发的有功功率参考值作为有功功率参考值Pref(t)；当新能源电站的并网点频率经过一次调频控制后处于一次调频死区的范围且采用滞回控制策略时，若并网点频率达到滞回点则将AGC系统在t时刻下发的有功功率参考值作为有功功率参考值Pref(t)；若并网点频率未达到滞回点则依据所述AGC系统下发的控制指令确定有功功率参考值Pref(t)。7.如权利要求1所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述评估新能源电站内各发电单元的有功出力裕量包括：依据所述超短期功率预测值、实时气象信息、历史气象信息和各发电单元的实时有功出力值评估各发电单元的有功出力最大值，进而计算得到各发电单元的有功出力裕量；所述超短期功率预测值为未来4小时的新能源电站的有功出力值。8.如权利要求1所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述评估新能源电站内受限发电单元的有功出力裕量包括：获取新能源电站的历史气象信息、实时气象信息、超短期功率预测值、样板机的有功出力值和非受限发电单元的历史有功出力值；依据所述历史气象信息和历史有功出力值构建专家系统或人工神经网络；依据所述专家系统或人工神经网络分析所述实时气象信息、超短期功率预测值和样板机的有功出力值，得到受限发电单元的有功出力裕量；其中，所述受限发电单元为对新能源电站进行一次调频控制之前有功出力值受到限制的发电单元，所述非受限发电单元为对新能源电站进行一次调频控制之前采用最大功率点跟踪算法进行有功出力的发电单元，所述样板机为新能源电站内持续采用最大功率点跟踪算法进行有功出力的发电单元，所述超短期功率预测值为未来4小时的新能源电站的有功出力值。9.如权利要求1所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述依据有功出力裕量计算各发电单元的有功出力调整量包括：按照相同的分配比例设置各发电单元的有功出力调整量，所述分配比例为各发电单元的有功出力调整量与其有功出力裕量的比值；或者，选取预置数量的发电单元，将新能源电站的有功出力调节量分配到被述选取的各发电单元，其余未被选取的各发电单元的有功出力值保持不变。10.如权利要求1所述的一种新能源电站的一次调频控制方法，其特征在于，所述控制各发电单元按照各自的有功出力参考值进行有功出力之后还包括：分析新能源电站的一次调频指标和一次调频电量贡献指数；所述一次调频...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凌志，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32