一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法及系统，方法包括以下步骤：S1：根据实时监测的电网实时频率值和联络线交换功率计算求取ACE值；S2：根据并网运行风电场的超短期功率预测值和实际功率，计算风电场可调功率区间；S3：按照风电场可调功率区间大小和ACE值大小选取参与AGC调节的风电场，并进行排序；S4：依据ACE值的大小确定参与调节的机组，协同调配火电机组和风电场共同完成AGC快速调节。本发明专利技术利用风电场功率调节的快速性，缩短了电网频率稳定时间，保证了电网ACE性能指标，确保了电网安全稳定运行。

An AGC optimal control method and system based on the priority regulation of wind power

【技术实现步骤摘要】
一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法及系统
本专利技术涉及一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法及系统，属于网源协调控制

技术介绍
近几年，我国风电快速发展，风电产业发展迅猛，但风能具有间歇性、波动性和不确定性的特点，随着大规模风电集中接入电网，高风电渗透电力系统面临严峻的调频负担，常规电源频率控制难以满足系统稳定性要求。同时，风电规模增加挤占了传统调频机组占比，传统的调频机组在调频的质量和灵活性上无法满足高风电渗透电网日益增长的电能质量要求，高风电渗透电网急需新的调频手段，需要风电参与调频。为消除风电对系统频率稳定产生的负面影响，国内外最新发布的一些电网导则明确提出了并网风电场需要提供和常规发电厂一样的旋转备用、惯性响应以及频率调节等附属功能。其中，我国颁布的国家标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》明确指出并网风电场应具备参与电力系统调频、调峰和备用的能力。电力系统运行时必须将电网频率控制在50Hz附近的一个允许范围内，即电力系统稳定运行的前提是发电和用电的实时平衡，否则会引起系统电能质量下降，极端情况甚至会导致系统不稳定。自动发电控制(automaticgenerationcontrol，AGC)是为了实现电力系统发电功率和负荷的实时平衡，保证电网频率与联络线交换功率维护在指定值的自动综合控制系统。为了电网的安全稳定运行，作为目前电网调频调峰的主力，大型火电机组都要求投入自动发电控制(AGC)功能。电网AGC性能在每个AGC数据采集周期被调用，用于评估AGC的控制行为，评估标准主要为NERC(NationalElectricalResearchCouncil，北美电力系统可靠性协会)行为准则。电网AGC性能可以计算和统计运行区域性能指标、机组性能指标，还可以计算频率、交换功率、ACE(AreaControlError，区域控制偏差)等在不同的门槛值及不同条件(如AGC是否投入等)下的合格率。图1示出了网源AGC协同调配控制示意图，其中根据电网频率和联络线潮流计算ACE，ACE产生后，根据一定机理分配到各AGC机组上共同动作以消除偏差，达到电网频率的稳定。NERC早在1973年就正式采用A1、A2标准来评价电网正常情况下的控制性能，其内容是：A1标准：控制区域的ACE在10min内必须至少过零一次；A2标准：控制区域的ACE在10min内的平均值必须控制在规定的范围La内。NERC要求各控制区域达到A1、A2标准的控制合格率在90％以上。这样通过执行A1、A2标准，使各控制区域的ACE始终接近于零，从而保证用电负荷与发电、计划交换和实际交换之间的平衡。NERC于1996年推出了CPS1、CPS2控制性能评价标准，于1998年开始正式实施，取代了原来的A1、A2标准。与A1、A2标准相似，要求ACE每10min的平均值必须控制在规定的范围La内。目前，国内AGC控制性能评价主要采用的是NERC推行的两套标准：A1、A2标准和CPS1、CPS2标准，如华北等区域电网采用的是A1、A2标准，华东等区域电网采用的是CPS1、CPS2标准。国内华北、西北、东北等各区域电网按照国家的“两个细则”制定了相应的标准和实时细则，例如《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》规定，一般的直吹式制粉系统的汽包炉的火电机组为机组额定有功功率的1.5％；一般的带中间储仓式制粉系统的火电机组为机组额定有功功率的2％。图2中的有功功率调节速率A1值一般设为1％-2％PnMW/min(Pn为机组额定功率)，机组以同样的速率进行有功功率的增长或下降。国内火电机组主要为300MW、600MW级机组，大多数火电机组的调节速率为4.5-10MW/min。而按照GB/T19963-2011中规定，正常运行情况下风电场1min有功功率变化限值为：小于30MW的风电场为3MW，30-150MW的风电场为装机容量/10，大于150MW的风电场为15MW。目前国内风电场容量一般超过49.5MW，300MW规模的占比在迅速增加，也就是说绝大多数风电场的有功功率变化速率为4.95-15MW/min，也就是在可调区间内，风电场的调节速率是优于常规火电机组。目前，国内用于AGC调节的机组一般为火电机组，风电场处于最大功率跟踪控制方式运行。风电发电量的增加和火电机组发电量的减少极易造成机组在日内某时间段内电网总体功率调节变化能力不足，不能保证电网区域控制偏差在某段时间内的平均值控制在规定的范围内，如果ACE过大则需要在送端电网切除大量运行机组，送端电网切除一定量负荷，否则将会发生连锁反应、导致系统失稳。同时，风电功率波动性也会导致传统火电机组频繁动作来响应电网频率的变化，使机械器件磨损，减损了调频机组的运行寿命，影响了电网安全和电能品质。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法及系统，能够优先利用风电场进行快速功率调节，确保电网安稳运行。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，包括以下步骤：S1：根据实时监测的电网实时频率值和联络线交换功率计算求取ACE值；S2：根据并网运行风电场的超短期功率预测值和实际功率，计算风电场可调功率区间；S3：按照风电场可调功率区间大小和ACE值大小选取参与AGC调节的风电场，并进行排序；S4：依据ACE值的大小确定参与调节的机组，协同调配火电机组和风电场共同完成AGC快速调节。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S1中，所述ACE值的计算公式为：ACE＝BΔf+ΔPtie其中，B为区域的频率偏差系数，Δf为电网实测频率f与额定频率50Hz之间的频率偏差，即Δf＝f-f0＝f-50；ΔPtie为联络线交换功率实际值Ptiea减去计划值Pties求得的偏差值作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S2中，所述并网运行风电场超短期功率预测值PP为风电场上报的15min-4h风电场发电功率预测值，至少满足NB/T31046-2013《风电功率预测系统功能规范》和Q/GDW10588-2015《风电功率预测功能规范》标准的规定要求。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S2中，所述风电场可调功率区间的计算过程：正常运行时风电处于最大功率跟踪控制方式，风电场出力上限PH选取超短期功率预测值PP和风电场实际功率PA的较大值；风电场出力下限PL选取为20％Pn，Pn为风电机组额定功率；风电场可调功率区间的下调功率区间为[PL,PA]，上调功率区间为[PA,PH]。作为本实施例一种可能的实现方式，步骤S3中，风电场下调幅值为PD＝PA-PL，风电场上调幅值为PI＝PH-PA。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S3中，ACE为正值时，需要AGC功率下调，按照PD由大到小进行排序；ACE为负值时，需要AGC功率上调，按照PI由大到小进行排序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，包括以下步骤：/nS1：根据实时监测的电网实时频率值和联络线交换功率计算求取ACE值；/nS2：根据并网运行风电场的超短期功率预测值和实际功率，计算风电场可调功率区间；/nS3：按照风电场可调功率区间大小和ACE值大小选取参与AGC调节的风电场，并进行排序；/nS4：依据ACE值的大小确定参与调节的机组，协同调配火电机组和风电场共同完成AGC快速调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：根据实时监测的电网实时频率值和联络线交换功率计算求取ACE值；
S2：根据并网运行风电场的超短期功率预测值和实际功率，计算风电场可调功率区间；
S3：按照风电场可调功率区间大小和ACE值大小选取参与AGC调节的风电场，并进行排序；
S4：依据ACE值的大小确定参与调节的机组，协同调配火电机组和风电场共同完成AGC快速调节。


2.根据权利要求1所述的一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，在步骤S1中，所述ACE值的计算公式为：
ACE＝BΔf+ΔPtie
其中，B为区域的频率偏差系数，Δf为电网实测频率f与额定频率50Hz之间的频率偏差，即Δf＝f-f0＝f-50；ΔPtie为联络线交换功率实际值Ptiea减去计划值Pties求得的偏差值ΔPtie＝Ptiea-Pties。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，在步骤S2中，所述并网运行风电场超短期功率预测值PP为风电场上报的15min-4h风电场发电功率预测值，至少满足NB/T31046-2013《风电功率预测系统功能规范》和Q/GDW10588-2015《风电功率预测功能规范》标准的规定要求。


4.根据权利要求3所述的一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，在步骤S2中，所述风电场可调功率区间的计算过程：
正常运行时风电处于最大功率跟踪控制方式，风电场出力上限PH选取超短期功率预测值PP和风电场实际功率PA的较大值；
风电场出力下限PL选取为20％Pn，Pn为风电机组额定功率；
风电场可调功率区间的下调功率区间为[PL,PA]，上调功率区间为[PA,PH]。


5.根据权利要求4所述的一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，步骤S3中，风电场下调幅值为PD＝PA-PL，风电场上调幅值为PI＝PH-PA。


6.根据权利要求5所述的一种基于风力优先调节的送端电网AGC优化调控方法，其特征是，在步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，王昕，苗伟威，孟祥荣，李慧聪，汪挺，高嵩，李巍巍，张用，王文宽，姚常青，路宽，于庆彬，颜庆，刘恩仁，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37