一種風電集中接入後的互聯電網分布式agc控制方法
2023-05-16 14:52:21 1
一種風電集中接入後的互聯電網分布式agc控制方法
【專利摘要】本發明提供一種風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，包括以下步驟：風電-非風電控制區協調決策器確定風電波動平衡責任係數矩陣；風電控制區控制器根據風電控制區承擔自身控制區的風電波動平衡責任係數，確定風電控制區的AGC總調節量，並分配至各AGC機組執行；非風電控制區控制器根據非風電控制區承擔的風電控制區的風電波動平衡責任係數，確定非風電控制區的AGC總調節量，並分配至各AGC機組執行。本發明充分發揚了互聯電網控制區之間的功率互援作用，解決了局部電網調節能力欠缺而造成的風電無法消納的問題。
【專利說明】-種風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法
【技術領域】
[OOOU 本發明設及一種控制方法，具體設計一種風電集中接入後的互聯電網分布式AGC 控制方法。
【背景技術】
[0002] 目前，風力發電在我國已進入快速發展階段，併網容量和裝機容量均已位居世界 第一。大規模風電併網後，風電出力的隨機性和間歇性特性使得互聯電網負荷頻率（LFC) 控制不僅需要平衡負荷波動功率，同時也需要平衡來自風電的"負"負荷不規則的波動，電 網的源荷雙側波動給電網的負荷頻率（LFC)的AGC控制帶來新的挑戰。
[0003] 目前的AGC控制採用分區的控制模式。在互聯電網中，各控制區的AGC控制模式 通常採用聯絡線頻率偏差控制（TBC)，W維持本控制區有功功率的就地平衡。但是風電受到 自然條件的束縛，風電場一般分布在互聯電網中風資源豐富的地區，風電的分布也就往往 集中在少數的某些控制區，例如中國的風電主要集中在S北地區W及沿海的一些地區。風 電接入互聯電網局部區域後，局部區域的區域控制偏差ACE變化範圍大，使得局部電網的 AGC調節資源顯得相對緊張，依靠本局部控制區內的AGC往往很難平衡風電的大幅度波動 功率，從而給風電的消納W及互聯電網頻率帶來很大的影響。並且更特別的，風電的快速大 範圍波動需要快速的調節資源與之匹配，但是在一些國家如中國的風電集中區域往往缺少 例如燃氣等快速的AGC機組，因此更加劇了風電接入後的AGC控制難度。因此必須重新審 視當前局風電滲透下的電網AGC控制方法，W提局AGC系統的控制性能。
[0004] 目前，如何確定互聯電網控制區域AGC總調節功率，提升互聯電網LFC的有功AGC 控制性能研究備受關注。早在20世紀50年代，Kirchmayer根據經典控制理論中的傳遞函 數原理，提出了互聯繫統LFC的數學模型，研究了 PI控制方法；至今目前工程上仍然主要應 用針對控制區域偏差ACE採用PI控制算法來確定互聯電網各控制區的AGC調節功率。隨 著1997年，肥RC提出新的CPS1和CPS2的AGC自動發電控制性能評價標準（簡稱(PS標 準），增強了互聯電網控制區之間的功率支援能力，互聯電網控制區域AGC總調節功率的確 定還包括了區域間功率支援增量。但是該種功率支援量是極其有限的，很難滿足風電大規 模集中電網下的互聯電網有功功率控制的需求。因此。文獻[高宗和，滕賢亮，張小白.適 應大規模風電接入的互聯電網有功功率控制[J].電力系統自動化，2010,34(17) ;37-41.] 針對我國互聯電網提出了集中式AGC控制的構想，通過平等地調動網內優質調頻電源，W 應對大規模風電併網的有功控制挑戰，但該文並沒有討論具體的控制模型與算法。並且集 中式的AGC控制對數據通信的可靠性提出了更高的要求，控制中屯、需要收集整個互聯電網 內的聯絡線功率、穩定斷面潮流、AGC機組調節信息等，通訊數據量大為增加，信息交換較W 往變得更為複雜。
【發明內容】
[0005] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種風電集中接入後的互聯電網分布 式AGC控制方法，各控制區只需要與本控制區相關的風電信息，並不需要整個互聯電網的 信息。本發明充分發揚了互聯電網控制區之間的功率互援作用，解決了局部電網調節能力 欠缺而造成的風電無法消納的問題。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明採取如下技術方案：
[0007] 本發明提供一種風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，所述方法包括 W下步驟：
[000引步驟1 ;風電-非風電控制區協調決策器確定風電波動平衡責任係數矩陣；
[0009] 步驟2 ;風電控制區控制器根據風電控制區承擔自身控制區的風電波動平衡責任 係數，確定風電控制區的AGC總調節量，並分配至各AGC機組執行；
[0010] 步驟3 ;非風電控制區控制器根據非風電控制區承擔的風電控制區的風電波動平 衡責任係數，確定非風電控制區的AGC總調節量，並分配至各AGC機組執行。
[0011] 所述步驟1中，風電波動平衡責任係數矩陣用nXm矩陣用a表示，有；
[0012]
【權利要求】
1. 一種風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵在於，所述方法包括 以下步驟： 步驟1 :風電-非風電控制區協調決策器確定風電波動平衡責任係數矩陣； 步驟2 :風電控制區控制器根據風電控制區承擔自身控制區的風電波動平衡責任系 數，確定風電控制區的AGC總調節量，並分配至各AGC機組執行； 步驟3 :非風電控制區控制器根據非風電控制區承擔的風電控制區的風電波動平衡責 任係數，確定非風電控制區的AGC總調節量，並分配至各AGC機組執行。
2. 根據權利要求1中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟1中，風電波動平衡責任係數矩陣用nXm矩陣用α表示，有：
α由上半部分和下半部分兩部分組成，上半部分矩陣為風電控制區的風電波動平衡責 任係數矩陣，其為對角方陣，amm為風電控制區m用於自身的風電波動平衡責任係數； 下半部分矩陣為非風電控制區參與平衡風電波動功率的責任係數矩陣，其為（n-m)Xm矩陣，αn，m為非風電控制區η參與平衡風電控制區m的風電波動功率的責任係數。
3. 根據權利要求2中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，在每個調度周期內，α按照如下步驟獲得： (1) 確定上半部分矩陣中的元素，具體過程如下： 1-1)針對風電控制區i，預測下個調度周期內的風電出力期望值Piw和最大預測誤差APi,i= 1，2，…，m; 1-2)尋找風電控制區i的自身控制區的風電波動平衡責任係數απ，使得I(l-αu)ΔΡ」SLi，其中CtiiE[〇，1]，Li為風電控制區i的功率轉移容許設定閾值，且：
其中，ε1(|為一年時段內系統實際頻率與標準頻率偏差的IOmin平均值的均方根值；Bs 為互聯電力系統總頻率偏差係數；Bi為風電控制區i的頻率偏差係數； 1-3)重新執行1-2)，直至確定上半部分矩陣中的所有元素； (2) 確定下半部分矩陣中的元素，具體過程如下： 3-1)逐一確定每一列元素，使每一列元素之和等於1 ;3-2)針對非風電控制區j，預測 下個調度周期的該非風電控制區j內的負荷需求Plj，其中j=m+l，m+2,"·，η;3-3)針對非 風電控制區j，檢驗第j行元素是否滿足下列約束：
其中，APi為風電控制區i的風電功率預測誤差極值，Zfix和Zfn為非風電控制區j中 所有機組的最大出力和最小出力，β為旋轉備用水平，Lj為非風電控制區j的功率轉移容 許設定閾值，且：
其中，為非風電控制區j的頻率偏差係數； 3-4)針對非風電控制區j，如果第j行元素出現不滿足上述條件，則返回3-1)，重新調 整下半部分矩陣的元素，即非風電控制區j的風電波動平衡責任係數； 3-5)如果非風電控制區j的風電波動平衡責任係數整定發生超時，則增大上半部分矩 陣的元素，即加大風電控制區i的風電波動平衡責任係數後，返回3-1)，重新調整下半部分 矩陣的元素，即非風電控制區j的風電波動平衡責任係數。
4. 根據權利要求1中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟2具體包括以下步驟： 步驟2-1 :計算風電控制區i的區域控制偏差ACEi,有： ACEi =BiAf^(XPti-XI0i) 其中，Bi為風電控制區i的頻差係數；Afi為風電控制區i的頻率偏差，且Afi=fi-f。， 4為當前控制周期內風電控制區i的電網頻率實際測量值，fC1為標稱頻率；SPtiS風電控 制區i中所有聯絡線交換功率的實際量測值之和，ΣIcii為風電控制區i與外控制區的交易 計劃之和； 步驟2-2 :計算風電控制區i的基本調節量Pbase，有：
其中，kp為比例係數，ki為積分係數； 步驟2-3 :計算風電控制區i的平衡區內風電波動的調節量Pwind; 步驟2-4 :計算風電控制區i參與平衡頻率波動的支援調節量Pf; 步驟2-5 :計算風電控制區i的AGC總調節量Ptotal，有Pttrtal=Pbase+Pwind+Pf。
5. 根據權利要求3中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟2-3具體包括以下步驟： 步驟2-3-1 :首先接收風電-非風電控制區協調決策器下發的風電控制區i的自身控 制區的風電波動平衡責任係數aii; 步驟2-3-2 :計算風電控制區i的風電控制偏差WCEi,有： WCEi=Pnvx 其中，r'a為在當前控制周期內風電控制區i的風電實際出力，為在當前控制周期 內風電控制區i的風電計劃出力； 步驟2-3-3 :計算風電控制區i的平衡區內風電波動的調節量Pwind，有： P^=Hkp ^,rWCE^l^rWCE^dt) ，
6. 根據權利要求3中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟2-4具體包括以下步驟： 步驟2-4-1 :計算風電控制區i的頻率偏差平均值ΔΙ，有： 其中，Ni為風電控制區i的頻率偏差採集樣本個數； 步驟2-4-2 :根據分級確定風電控制區i參與平衡頻率波動的支援調節量Pf，具體 有： A) 如果|δ@ #；1111則/^=_1^.^1，其中1^為頻率增益係數，具體有 ： B-1)如果Pf>Pmaxup，則Pf=Pmaxup，其中Pmaxup為風電控制區i向上調節的最大值； B-2)如果Pf<-P maxdown?貝丨JPf^maxdown? 其中？_<!。?為風電控制區i向下調節的最大值。
7. 根據權利要求1中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟3具體包括以下步驟： 步驟3-1 :計算非風電控制區j的區域控制偏差ACE^有 ACEj =BjAfj^(XPtj-XIoj) 其中，Bj3非風電控制區j的頻差係數；Aq為非風電控制區j的頻率偏差，且Afj= fj-fo, &為當前控制周期內非風電控制區j的電網頻率實際測量值；ΣΡ 非風電控制區 j中所有聯絡線交換功率的實際量測值之和，2&為非風電控制區j與外控制區的交易計 劃之和； 步驟3-2 :計算非風電控制區j的基本調節量P'b_，有：
步驟3-3 :計算非風電控制區j的平衡區內風電波動的調節量P' wind; 步驟3-4 :計算非風電控制區j參與平衡頻率波動的支援調節量P' f; 步驟3-5 :計算非風電控制區j的AGC總調節量P't(rtal，有P't(rtai= P，base+P，wind+P，f°
8. 根據權利要求6中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟3-3具體包括以下步驟： 步驟3-3-1 :首先接收風電-非風電控制區協調決策器下發的α的第j行元素，組成非 風電控制區j參與風電控制區的風電波動平衡責任係數c^，有％= [αμap. . .ajni]， 其中，α>為非風電控制區j參與的風電控制區m的風電波動平衡責任係數； 步驟3-3-2 :接收各風電控制區發送來的風電控制偏差值，形成非風電控制區j的風電 控制偏差WCE^有：
其中，if1在當前控制周期內風電控制區m的風電實際出力，P:為在當前控制周期內 風電控制區m的風電計劃出力； 步驟3-3-3:計算非風電控制區j的平衡區內風電波動的調節量P'wind，有：
其中，WCE' WCEj勺轉置向量。
9.根據權利要求6中所述的風電集中接入後的互聯電網分布式AGC控制方法，其特徵 在於，所述步驟3-4具體包括以下步驟： 步驟3-4-1:計算頻率偏差平均值△/,_，有：
其中，％為非風電控制區j的頻率偏差採集樣本個數； 步驟3-4-2:根據分級確定非風電控制區j參與平衡頻率波動的支援調節量Pf， 具體有： A)如果|Δ萬|AFmm則屍;=_?^ ,具體有： Β-1)如果P'f>P' _p^lJP'f=P'_ρ，其中P'__為非風電控制區j向上調 節的最大值； B-2)如果P'f<-P' maxdown?貝丨JPfPmaxdown?其中P、axd_為非風電控制區j向 下調節的最大值。
【文檔編號】H02J3/38GK104467015SQ201410769057
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】單茂華, 田偉, 鄢蜜昉, 嚴春華, 姚建國 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 國網浙江省電力公司