【技术实现步骤摘要】
一种基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法
本专利技术属于电力系统自动化控制
，涉及一种基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法。
技术介绍
随着能源新战略的实施，风电的比重不断增加，但是风力发电主要靠天吃饭，发电能力强烈依赖于不可调节、不可储存的气象资源，具有强烈的随机性和波动性特征，严重威胁电网安全，且由于其发电峰谷与用电峰谷完全相反的逆调峰特性，在部分场合甚至被喻为“垃圾电”。同时存在以常规水电站、火电站为代表的常规电源类型，常规电源以煤炭、天然气的燃烧热能和水力势能作为发电机的原动力来源，从而与风电相比具有了良好的可调节性和可存储性(依赖于存煤量、储气量或水库容量)，是截止目前为止电力系统的核心支撑电源，但是由于调节机制的不同，水、火电在一次调频和二次调频的调节过程中依然具有明显的性能差异，综合表现为水电二次调频的调节性能显著优于火电，而一次调频的调节性能则显著劣于火电。电网发电功率与消耗功率的失衡表现为电网频率与额定频率(50Hz)的偏差，当电网频率与额定频率偏差超过一个门槛值后...
【技术保护点】
1.一种基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法，其特征在于，通过互补集成电源集控中心对常规能源、风电能源进行协调控制：/n所述互补集成电源集控中心设置有互补集成单元、常规电源单元和风电电源单元；其中互补集成单元将风电电源单元的一次调频任务全部转嫁至常规电源单元，并满足互补集成电源总有功功率设定值和一次调频的调节要求，向常规电源单元发出对常规电源单元的单元有功功率目标值进行分配的指令、对常规电源单元的一次调频调节系数进行设置的指令；而对风电电源单元发出风电电源机组的开停机操作建议的指令；/n所述对常规电源单元的单元有功功率目标值分配的指令：是根据互补集成电源的总有功功...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法，其特征在于，通过互补集成电源集控中心对常规能源、风电能源进行协调控制：
所述互补集成电源集控中心设置有互补集成单元、常规电源单元和风电电源单元；其中互补集成单元将风电电源单元的一次调频任务全部转嫁至常规电源单元，并满足互补集成电源总有功功率设定值和一次调频的调节要求，向常规电源单元发出对常规电源单元的单元有功功率目标值进行分配的指令、对常规电源单元的一次调频调节系数进行设置的指令；而对风电电源单元发出风电电源机组的开停机操作建议的指令；
所述对常规电源单元的单元有功功率目标值分配的指令：是根据互补集成电源的总有功功率设定值、风电电源单元的单元有功功率实发值得出；
所述对常规电源单元的一次调频调节系数进行设置的指令，是根据风电电源单元有功功率额定容量和常规电源单元有功功率额定容量，对常规电源单元各发电机组执行一次调频时的调节量进行干预，将风电电源单元的一次调频任务全部转嫁至常规电源单元；
所述风电电源机组的开停机操作建议的指令，是根据互补集成电源的总有功功率设定值、常规电源单元的单元联合运行区、风电电源单元的有功功率可能波动范围、风电电源单元的开停机序列以及与开停机序列分别对应的有功功率可能波动范围序列得出，并生成供运行人员参考的针对风电机组的开停机操作建议；
所述常规电源单元，其依据包括水力、火力在内的常规电源的基本参数得到常规电源控制中间参数并发给互补集成单元，并根据接收到的有功功率目标值、一次调频调节系数进行常规电源单元级AGC分配和机组有功功率闭环调节；
所述风电电源单元，其将风电电源控制中间参数发给互补集成单元；并发送风电发电机组的开停机操作建议指令。
2.如权利要求1所述的基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法，其特征在于，所述互补集成单元对常规电源单元的单元有功功率目标值的分配为：常规电源单元的单元有功功率目标值等于互补集成电源的总有功功率设定值减去风电电源单元的单元有功功率实发值参与计算量；
所述风电电源单元的单元有功功率实发值参与计算量，是基于风电电源单元的单元有功功率实发值、风电电源单元的出力死区按固定周期更新；
所述互补集成单元对常规电源单元的一次调频调节系数的设置为：电网下发的常规电源机组一次调频调节系数乘以一次调频缩放系数；所述一次调频缩放系数等于(风电电源单元有功功率额定容量+常规电源单元有功功率额定容量)÷常规电源单元有功功率额定容量；
所述互补集成单元根据互补集成电源的总有功功率设定值、常规电源单元的单元联合运行区、风电电源单元的有功功率可能波动范围，获取互补集成电源总有功功率设定值的不匹配度量化值；
互补集成单元再依据不匹配度量化值，结合当前的风电电源单元的开停机序列以及与开停机序列分别对应的有功功率可能波动范围序列，生成对风电电源机组的开停机操作建议。
3.如权利要求1所述的基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法，其特征在于，所述互补集成单元获取的参数包括：
S1100)互补集成单元输入的参数：
S1111)直接输入的互补集成电源的总有功功率设定值；
S1112)单元有功功率额定容量，其中常规电源单元的单元有功功率额定容量等于该类电源单元正在发电的机组的单机有功功率额定容量的总和；风电电源单元的单元有功功率额定容量等于正在发电的风电机组的单机有功功率额定容量的总和；
S1113)单元有功功率实发值，分别等于常规电源单元和风电电源单元的各机组单机有功功率实发值的总和；
S1120)常规电源单元发送的输入参数：
S1121)常规电源单元的单元一次调频目标调节量，等于正在发电的机组的单机一次调频目标调节量的总和；
S1122)常规电源单元的单元联合运行区；
S1123)常规电源单元的单元一次调频实际调节量；
S1124)常规电源单元的单元一次调频修正量，当常规电源单元各机组的一次调频实际调节量可以测量时，其等于常规电源单元的单元一次调频实际调节量，否则等于S1121所述常规电源单元的单元一次调频目标调节量；
S1125)常规电源单元的单元有功功率调节死区，等于常规电源单元正在运行的机组的单机有功功率调节死区的总和；
S1130)风电电源单元发送的输入参数：
S1131)风电电源单元的单元有功功率实发值参与计算量，由风电电源单元根据单元有功功率实发值和各风电机组出力死区计算得出；
S1132)风电电源单元的单元有功功率实发值参与计算量滤波值，由风电电源单元根据单元有功功率实发值和各风电机组出力死区计算得出；
S1133)风电电源单元的有功功率可能波动范围，是对未来一定时间内风电电源单元有功功率波动范围的预测结果；
S1134)风电电源单元的开机序列和停机序列，以及分别与其对应的有功功率可能波动范围序列；
S1135)风电电源单元的单元一次调频目标调节量：根据与一次调频门槛的比较，其值或者为0，或者为风电电源单元有功功率实发值乘以电网频率偏差再乘以给定的风电一次调频调节系数。
4.如权利要求1所述的基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法，其特征在于，所述常规电源单元的运行包括：
S2100)确定常规电源单元的机组类型：
S2110)按照动力能源和调节机制划分的水电机组和火电机组；
S2120)按照发电机组的有功功率调节受控状态的不同，划分的单机开环机组、单机闭环机组、投入AGC的机组、未投入AGC的机组；
S2200)建立投入AGC各机组的组合出力模型，并计算联合运行区、联合建议运行区、联合限制运行区，确定各机组当前的单机AGC有功功率分配值；
S2300)将常规电源的单元有功功率目标值与单元联合运行区进行比较，当单元有功功率目标值包含于单元联合运行区时，单元有功功率目标值可行；当单元有功功率目标值不包含于单元联合运行区时，单元有功功率目标值不可行，则寻找使单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议；将生成的运行操作建议分类，并按照所得优先级进行有序展示；
S2400)计算投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值：计算常规电源的单元AGC有功功率分配值，在满足条件时，启动常规电源的单元级AGC分配流程；然后确定投入AGC机组的目标分布组合方式、确定投入AGC机组的目标出力组合方式；根据投入AGC机组的目标出力组合方式，对投入AGC各机组进行AGC有功功率分配；
S2500)常规电源单元各单机闭环机组的有功功率调节：
S2510)确定各单机闭环机组的单机有功功率设定值；
S2520)将常规电源单元各单机闭环机组的单机有功功率设定值与一次调频修正量叠加，得到各机组单机有功功率执行值；
S2530)常规电源单元各单机闭环机组的有功功率控制系统，以单机有功功率执行值为目标，对单机有功功率实发值和单机有功功率执行值之间的偏差进行计算，并根据计算结果输出连续信号对机组单机有功功率实发值进行调节，以使机组单机有功功率实发值趋向于单机有功功率执行值，并最终稳定在单机有功功率执行值的调节死区范围内。
5.如权利要求4所述的基于调频任务转嫁的风电与常规能源组网的控制方法，其特征在于，所述常规电源单元各单机闭环机组的单机有功功率设定值、单机有功功率执行值、单机AGC有功功率分配值、单机AGC有功功率修正分配值的确定具体包括以下操作：
S2200)所述建立投入AGC各机组的组合出力模型，并计算联合运行区、联合建议运行区、联合限制运行区，包括以下操作：
S2210)确定投入AGC各机组的单机建议运行区、单机限制运行区、单机禁止运行区、单机运行区：
S2211)单机禁止运行区，是指禁止将机组的单机有功功率设定值设置在其间的负荷区域；对于机组的单机有功功率实发值则是允许穿越或经过单机禁止运行区，但不允许驻留或长期处于单机禁止运行区；
S2212)单机建议运行区，是指当机组的单机有功功率实发值处于其间时，机组运行效率高且运行平稳的负荷区域；在条件允许的情况下，机组的单机有功功率设定值均应优先设置在单机建议运行区内；
S2213)单机限制运行区，当给定的所有机组的总有功功率设定值无论如何分配都不能满足所有机组的单机有功功率设定值均处于单机建议运行区内时，也允许机组的单机有功功率设定值设定在单机限制运行区内；
S2214)单机运行区，S2212所述的单机建议运行区与S2213所述的单机限制运行区统称为单机运行区；
S2215)常规火电机组的低负荷区域为单机禁止运行区，火电机组的单机禁止运行区约为额定容量的0～50％，额定容量扣除单机禁止运行区后的剩余部分均为单机建议运行区；
S2216)常规水电机组的单机限制运行区、单机禁止运行区、单机建议运行区的范围采用机组的常规运行参数；
S2217)常规电源机组的单机额定容量扣除单机禁止运行区和单机限制运行区后，其余部分为单机建议运行区，水电机组的单机额定容量随水电站实时水头变化而变化；
S2220)建立投入AGC的机组的建议组合出力模型，并计算投入AGC机组的联合建议运行区，包括：
S2221)根据各机组单机额定容量、单机禁止运行区范围、单机限制运行区范围、单机建议运行区范围，对投入AGC的机组进行分组，以上参数均相同的机组分为同一组；
S2222)各组机组在各种建议分布方式下的分组建议运行区：根据各组机组的单机建议运行区数量和机组台数，确定建议分布方式，然后计算各组机组在每种建议分布方式下的分组建议运行区；
S2223)针对所有投入AGC的机组，根据各组机组处于单机建议运行区的不同分布方式及对应的各组机组的分组建议运行区，计算各组机组处于各种建议分布方式下，并进行不同方式的组合时，所分别对应的投入AGC机组的组合建议运行区；
S2224)对S2223所得的投入AGC机组在所有建议分布组合方式下的组合建议运行区求并集，得出投入AGC机组的联合建议运行区；
S2225)根据S2223所得的投入AGC机组在各种建议分布组合方式下的组合建议运行区，确定投入AGC机组在联合建议运行区内各出力区间下的可用的建议分布组合方式；
S2230)建立投入AGC机组的限制组合出力模型，并计算投入AGC机组的联合运行区和联合限制运行区，包括：
S2231)对投入AGC的机组进行分组；
S2232)分别针对各组机组，根据各机组出力在各单机运行区的分布情况，计算各组机组在各种分布方式下的分组运行区；
S2233)针对所有投入AGC的机组，根据各组机组处于单机运行区的不同分布方式及对应的各组机组的分组运行区，计算各组机组处于各种分布方式下，并进行不同方式的组合时，所分别对应的投入AGC机组的组合运行区；
S2234)计算投入AGC机组的联合运行区和联合限制运行区：对S2233所得的投入AGC机组在所有分布组合方式下的组合运行区求并集，得出投入AGC机组的联合运行区，然后从投入AGC机组的联合运行区中扣除S2224所得的联合建议运行区，得出投入AGC机组的联合限制运行区；
S2235)根据S2233所得的投入AGC机组在各种分布组合方式下的组合运行区，确定投入AGC机组在联合限制运行区内各出力区间下的可用的限制分布组合方式：将S2233所得的每种分布组合方式对应的组合运行区的上下限进行排序，然后按照排序后的上下限对S2234所得的投入AGC机组的联合限制运行区进行分割，得出多个出力区间，然后将各出力区间与投入AGC机组各种分布组合方式所对应的组合运行区进行比对，得出各出力区间下的可用限制分布组合方式；
S2240)确定各机组当前的单机AGC有功功率分配值，包括：
S2241)对于投入AGC的机组，单机AGC有功功率分配值由单元级AGC分配；
S2242)对于未投入AGC的单机闭环机组，单机AGC有功功率分配值跟踪单机有功功率设定值；
S2243)对于未投入AGC的单机开环机组，单机AGC有功功率分配值跟踪单机有功功率设定值，而单机有功功率设定值则由单机有功功率实发值赋值，即当单机有功功率设定值不等于单机有功功率实发值，且二者之间的差值绝对值大于单机有功功率调节死区时，将单机有功功率实发值写入单机有功功率设定值；
S2250)将S2224所得投入AGC机组的联合建议运行区加上所有未投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值，得到常规电源的单元联合建议运行区，为常规电源单元的有功功率自动化控制提供参考；
S2260)将S2234所得投入AGC机组的联合运行区加上所有未投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值，得到常规电源的单元联合运行区，为常规电源单元的有功功率自动化控制和互补集成电源的综合控制提供参考；
S2270)将S2234所得投入AGC机组的联合限制运行区加上所有未投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值，得到常规电源的单元联合限制运行区；
S2300)将常规电源的单元有功功率目标值与S2260所述单元联合运行区进行比较，当单元有功功率目标值包含于单元联合运行区时，单元有功功率目标值可行，则跳过S2300剩余步骤；当单元有功功率目标值不包含于单元联合运行区时，单元有功功率目标值不可行，则寻找使单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议：
S2320)寻找通过将未投入AGC的机组投入AGC控制而使常规电源的单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议，包括：
S2321)设置循环变量i1，i1的初始值设置为1；
S2322)对i1进行判断，如果i1大于未投入AGC的机组数量则终止S2320，否则继续执行以下步骤，以寻找将i1台未投入AGC的机组投入AGC控制而使常规电源的单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议；
S2323)列举从所有未投入AGC的机组中选取i1台的所有组合方式，共C(j1,i1)种，其中C()是组合数函数，j1是未投入AGC的机组数量；
S2324)分别按照S2323列举的C(j1,i1)种组合方式，将各种方式所选取的未投入AGC的机组假设为投入AGC，并重新采用S2200方法计算单元联合运行区和单元联合建议运行区，然后根据新计算出的单元联合运行区，采用S2300方法重新判断单元有功功率目标值的可行性；
S2325)根据S2324计算结果，如果有且仅有1种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则生成运行操作建议；如果有多种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则根据这些方式分别生成操作建议，并跳转至步骤S2326继续执行；如果没有任何一种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则i1＝i1+1，然后跳转至步骤S2322对i1是否大于未投入AGC的机组数量进行判断，并根据判断结果决定是否执行后续步骤；
S2326)对S2325生成的多项操作建议进行优先级排序，排序依据是这些操作建议分别对应的从未投入AGC的机组中选取i1台机组的组合方式，以及S2324所得的各个操作建议分别对应的变化后的单元联合运行区和单元联合建议运行区范围，这些排序依据按照重要程度由高到低分别为：单元有功功率目标值是否属于单元联合建议运行区、选取机组中的水电机组和火电机组的数量、单元有功功率目标值距离单元联合运行区边界或分段边界的差值绝对值大小；
S2330)寻找通过将未发电的机组转为发电态并投入AGC而使常规电源的单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议，包括：
S2331)设置循环变量i2，i2的初始值设置为1；
S2332)对i2进行判断，如果i2大于可用且未发电的机组数量则终止S2330，否则继续执行以下步骤，以寻找将i2台可用且未发电的机组转为发电态并投入AGC而使常规电源的单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议；
S2333)列举从所有可用且未发电的机组中选取i2台的所有组合方式，共C(j2,i2)种，其中j2是可用且未发电的机组数量；
S2334)分别按照S2333列举的C(j2,i2)种组合方式，将各种方式所选取的可用且未发电的机组假设为发电态且投入AGC，并重新采用S2200方法计算单元联合运行区和单元联合建议运行区，然后根据新计算出的单元联合运行区，采用S2300方法重新判断单元有功功率目标值的可行性；
S2335)根据S2334计算结果，如果有且仅有1种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则生成运行操作建议；如果有多种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则根据这些方式分别生成操作建议“将对应方式选取的可用且未发电的机组转为发电态并投入AGC”，并跳转至步骤S2336继续执行；如果没有任何一种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则i2＝i2+1，然后跳转至步骤S2332对i2是否大于可用且未发电的机组数量进行判断，并根据判断结果决定是否执行后续步骤；
S2336)对S2335生成的多项操作建议进行优先级排序，排序依据是这些操作建议分别对应的从可用且未发电的机组中选取i2台机组的组合方式，以及S2334所得的各个操作建议分别对应的变化后的单元联合运行区和单元联合建议运行区范围，这些排序依据按照重要程度由高到低分别为：选取机组中的水电机组和火电机组的数量、单元有功功率目标值是否属于单元联合建议运行区、单元有功功率目标值距离单元联合运行区边界或分段边界的差值绝对值大小；
S2340)寻找通过将发电的机组转为非发电态而使常规电源的单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议，包括：
S2341)设置循环变量i3，i3的初始值设置为1；
S2342)对i3进行判断，如果i3大于发电的机组数量则终止S2340，否则继续执行以下步骤，以寻找将i3台发电的机组转为非发电态而使常规电源的单元有功功率目标值变得可行的运行操作建议；
S2343)列举从所有发电的机组中选取i3台的所有组合方式，共C(j3,i3)种，其中j3是发电的机组数量；
S2344)分别按照S2343列举的C(j3,i3)种组合方式，将各种方式所选取的发电的机组假设为非发电态，并重新采用S2200方法计算单元联合运行区和单元联合建议运行区，然后根据新计算出的单元联合运行区，采用S2300方法重新判断单元有功功率目标值的可行性；
S2345)根据S2344计算结果，如果有且仅有1种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则生成运行操作建议；如果有多种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则根据这些方式分别生成操作建议“将对应方式选取的发电的机组转为非发电态”，并跳转至步骤S2346继续执行；如果没有任何一种方式重新生成的单元联合运行区能使单元有功功率目标值可行，则i3＝i3+1，然后跳转至步骤S2342对i3是否大于发电的机组数量进行判断，并根据判断结果决定是否执行后续步骤；
S2346)对S2345生成的多项操作建议进行优先级排序，排序依据是这些操作建议分别对应的从发电的机组中选取i3台机组的组合方式，以及S2344所得的各个操作建议分别对应的变化后的单元联合运行区和单元联合建议运行区范围，这些排序依据按照重要程度由高到低分别为：选取机组中未投入AGC的机组和投入AGC的机组的数量、单元有功功率目标值是否属于单元联合建议运行区、单元有功功率目标值距离单元联合运行区边界或分段边界的差值绝对值大小；
S2350)将S2320、S2330、S2340生成的操作建议分类，并按照S2326、S2336、S2346所得优先级进行有序展示；
S2400)计算投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值：
S2410)计算常规电源的单元AGC有功功率分配值，包括：
S2411)计算所有未投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值；
S2412)从单元有功功率目标值中减去所有未投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值，得出单元AGC有功功率分配值；
S2420)在满足特定条件时，启动常规电源的单元级AGC分配流程，触发条件包括：
S2421)所有投入AGC机组的单机AGC有功功率分配值总和大于或小于S2410所得的单元AGC有功功率分配值；
S2422)投入AGC机组的组合出力模型或联合运行区、联合建议运行区、联合限制运行区发生变化；
S2423)有投入AGC的机组退出单元级AGC，或者有未投入AGC的机组投入单元级AGC；
S2424)有投入AGC的水电机组因为水电站水头变化而导致单机有功功率额定容量、单机禁止运行区、单机限制运行区、单机建议运行区范围发生变化；
S2430)确定投入AGC机组的目标分布组合方式，包括：
S2431)如果S2410所得的单元AGC有功功率分配值处于投入AGC机组的联合建议运行区内，则根据S2225得出的投入AGC机组在联合建议运行区内各出力区间下的可用的建议分布组合方式，确定可以满足单元AGC有功功率分配值的投入AGC机组的所有的建议分布组合方式，作为可用的分布组合方式，否则根据S2235得出的投入AGC机组在联合限制运行区内各出力区间下的可用的限制分布组合方式，确定可以满足单元AGC有功功率分配值的投入AGC机组的所有的限制分布组合方式，作为可用的分布组合方式；
S2432)从S2431所得的所有可用的分布组合方式中选择最少机组处于单机限制运行区的组合方式，作为可用的分布组合方式；
S2433)若S2432所得的可用的分布组合方式多于一种，则进一步与当前的分布组合方式进行比较，选择机组穿越单机禁止运行区台次最少的分布组合方式作为目标分布组合方式，如果有多个分布组合方式机组穿越单机禁止运行区台次均为最少并且相同，则全部作为目标分布组合方式；
S2440)确定投入AGC机组的目标出力组合方式，包括：
技术研发人员：刘永珺，胡林，马月姣，陈伟，李铁山，陈江洪，管镇，万建强，白永洪，陆杰夫，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53
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