一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法,包括步驟:A:將電力系統(tǒng)中各個(gè)源按照不同的協(xié)同能力劃分為具有自動(dòng)的協(xié)同能力的源、具有可控的協(xié)同能力的源和具有再可控的協(xié)同能力的源;B:根據(jù)步驟A中定義自動(dòng)的協(xié)同狀態(tài)、可控的協(xié)同狀態(tài)和再可控的協(xié)同狀態(tài);C:依據(jù)三種協(xié)同狀態(tài)建立考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù);D:確定經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型在系統(tǒng)發(fā)電和備用成本最小的約束條件;E:利用二次規(guī)劃算法對(duì)模型進(jìn)行求解得到下一時(shí)段發(fā)電機(jī)基點(diǎn)和備用容量。本發(fā)明能夠擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)調(diào)度解的空間,避免調(diào)度無(wú)解而實(shí)際可行的情況,更好地實(shí)現(xiàn)調(diào)度與控制的友好銜接,有助于電網(wǎng)消納可再生能源發(fā)電,具有明顯現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)調(diào)度方法,尤其涉及一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]依據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè),經(jīng)濟(jì)調(diào)度就是預(yù)先(如日前、半小時(shí)前等)對(duì)機(jī)組運(yùn)行位置與備用配置進(jìn)行優(yōu)化決策,促使發(fā)電與負(fù)荷按預(yù)知軌跡平衡,對(duì)預(yù)測(cè)誤差通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)校正,這一校正量越小說(shuō)明調(diào)度的效果越好,因此調(diào)度與控制間存在協(xié)調(diào)問(wèn)題。由此,調(diào)度一直在追求這一協(xié)調(diào)的有機(jī)進(jìn)行,如J.Zaborszky等人在1979年到1983年做出了開(kāi)拓性的研究與實(shí)踐,對(duì)調(diào)度與自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)間關(guān)系的協(xié)調(diào)取得重要進(jìn)展。其研究主要是針對(duì)負(fù)荷的不確定性,由于電力系統(tǒng)負(fù)荷具有周期性的波動(dòng)規(guī)律,因而有一定的適應(yīng)性,使自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)達(dá)到理論與實(shí)踐都趨于成熟的地步。然而,伴隨大規(guī)模風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的并網(wǎng),其不確定性發(fā)生了質(zhì)的變化,對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度與控制間的協(xié)調(diào)帶來(lái)了新的問(wèn)題,若認(rèn)為風(fēng)電不可控,就需要圍繞頻率的波動(dòng)給出如何消納的調(diào)度與控制間關(guān)聯(lián)的策略。
[0003]目前,針對(duì)大規(guī)模風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的并網(wǎng),電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的研究主要集中于如何在預(yù)調(diào)度時(shí)間級(jí)內(nèi)把握機(jī)組運(yùn)行位置和備用配置,其研究思路依然在沿用傳統(tǒng)方式,即在調(diào)度中視頻率處于額定值不變,對(duì)電力系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)的變動(dòng)并未進(jìn)行關(guān)注。實(shí)際中,由于頻率允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng),且反映出帶有自愈性的有功功率調(diào)節(jié)特性(稱(chēng)為頻率的一次調(diào)節(jié)),這是電力系統(tǒng)在一定條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡的本質(zhì),一旦失去這一特性,電力系統(tǒng)自動(dòng)控制將極其困難。因此,在調(diào)度中視頻率處于額定值不變,這與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行允許頻率波動(dòng)事實(shí)不符,必將造成調(diào)度結(jié)果(機(jī)組運(yùn)行位置與備用)的保守性,有時(shí)甚至出現(xiàn)計(jì)算無(wú)解而實(shí)際可行的情況。
[0004]實(shí)際上,隨著電力系統(tǒng)滿(mǎn)足對(duì)象(負(fù)荷與可再生能源發(fā)電)波動(dòng)性的增強(qiáng),電力系統(tǒng)自身所具備的協(xié)同能力不容忽視。頻率的調(diào)節(jié)作用可充分反映出電力系統(tǒng)控制有其本身無(wú)序但實(shí)質(zhì)有序的協(xié)同能力。毫無(wú)疑問(wèn),這種協(xié)同能力來(lái)自發(fā)電和用電環(huán)節(jié),傳統(tǒng)上主要是常規(guī)發(fā)電機(jī)組和常規(guī)負(fù)荷,當(dāng)然也包括近來(lái)發(fā)起的可參與頻率調(diào)節(jié)的可再生能源發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)以及需求管理等。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,以及各類(lèi)新技術(shù)的出現(xiàn),電力系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)同能力如何在調(diào)度中得以體現(xiàn),對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性尤為重要。
[0005]綜觀(guān)目前調(diào)度研究的現(xiàn)狀,依據(jù)預(yù)測(cè)來(lái)決策可調(diào)度機(jī)組運(yùn)行的位置以及備用的配置是眾多研究者的共識(shí),但就備用配置應(yīng)對(duì)的對(duì)象,以及頻率調(diào)節(jié)特性的本質(zhì)尚未清晰顯現(xiàn)。因此,亟需一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法,能夠針對(duì)大規(guī)模風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法,能夠?qū)㈩l率納入決策,同時(shí)考慮負(fù)荷和可再生能源發(fā)電的波動(dòng)情況,適用于大規(guī)模可再生能源發(fā)電并網(wǎng)背景下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
[0007]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008]一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0009]A:依據(jù)自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù),在不考慮電壓變化影響的前提下,將電力系統(tǒng)中各個(gè)源按照適應(yīng)發(fā)電與負(fù)荷之間電功率平衡的協(xié)同能力劃分為以下三類(lèi),
[0010]具有自動(dòng)的協(xié)同能力的源,自動(dòng)的協(xié)同能力是指在規(guī)定頻率變化范圍內(nèi),提供或接受電能的源能夠自動(dòng)地適應(yīng)電功率平衡的能力;具有自動(dòng)協(xié)同能力的源包括常規(guī)機(jī)組、負(fù)荷以及能夠參與頻率一次調(diào)節(jié)的風(fēng)力或光伏發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能裝置;
[0011 ] 具有可控的協(xié)同能力的源,可控的協(xié)同能力是指在規(guī)定頻率變化范圍內(nèi),借助可調(diào)節(jié)的源(提供或接受)電能的再調(diào)整并配合自動(dòng)的協(xié)同能力而自動(dòng)地適應(yīng)電功率平衡的能力;具有可控的協(xié)同能力的源包括自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組、可控常規(guī)負(fù)荷以及能夠參與頻率二次調(diào)節(jié)的風(fēng)力或光伏發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能裝置;
[0012]具有再可控的協(xié)同能力的源,再可控的協(xié)同能力是指在規(guī)定頻率變化范圍內(nèi),可控的協(xié)同能力已充分發(fā)揮前提下,借助不可調(diào)節(jié)的源(提供或接受)電能的再調(diào)整而自動(dòng)地適應(yīng)電功率平衡的能力;具有再可控的協(xié)同能力的源包括能夠采取切負(fù)荷手段的常規(guī)負(fù)荷和能夠采取棄風(fēng)手段的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備;
[0013]B:將步驟A中具有自動(dòng)的協(xié)同能力的源其自動(dòng)協(xié)同能力表達(dá)為Ρ=Ρ*+β.Af,其中,P*表示提供或接受電能的源中與頻率無(wú)關(guān)的部分;β.Af表示與頻率有關(guān)的部分,β為單位頻率變化所引起電能增加或減少的系數(shù),對(duì)于提供電能的源有β〈0,對(duì)于接受電能的源有β>0 表示系統(tǒng)頻率的偏差;僅依靠自動(dòng)的協(xié)同能力就可實(shí)現(xiàn)源平衡的狀態(tài)稱(chēng)之為自動(dòng)的協(xié)同狀態(tài);
[0014]由于頻率質(zhì)量要求,電力系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)協(xié)同能力一定是有限的,當(dāng)負(fù)荷與可再生能源發(fā)電波動(dòng)顯著,致使頻率質(zhì)量不滿(mǎn)足要求時(shí),就需要對(duì)具有可控的協(xié)同能力的源進(jìn)行再調(diào)整;對(duì)于自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組,只要調(diào)度確定了基點(diǎn)和參與因子,通過(guò)自動(dòng)發(fā)電控制即可使可控協(xié)同能力自動(dòng)釋放;對(duì)于能夠參與頻率二次調(diào)節(jié)的可控常規(guī)負(fù)荷、風(fēng)力或光伏發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能裝置,其可控協(xié)同能力的釋放依賴(lài)于各自的控制模塊,不同裝置的控制模塊不盡相同,但均可實(shí)現(xiàn)功率的再調(diào)整;需要依靠可控的協(xié)同能力實(shí)現(xiàn)源平衡的狀態(tài)稱(chēng)為可控的協(xié)同狀態(tài);
[0015]由于自動(dòng)的協(xié)同能力、可控的協(xié)同能力都是有限的,這些能力的大小取決于可調(diào)節(jié)源的具體情況,以及負(fù)荷與可再生能源發(fā)電的波動(dòng)情景,一旦因可調(diào)節(jié)資源不足以應(yīng)對(duì)波動(dòng),就必須采取將不可調(diào)節(jié)的源轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的源,即所謂切負(fù)荷,或者放棄可再生能源的發(fā)電等不得已手段;采取以上手段的程度與調(diào)度水平密切相關(guān);需要依靠再可控的協(xié)同能力實(shí)現(xiàn)源平衡的狀態(tài)稱(chēng)之為再可控的協(xié)同狀態(tài);
[0016]C:最終實(shí)現(xiàn)的源平衡一定為步驟B中三種協(xié)同狀態(tài)中的一種,依據(jù)上述三種協(xié)同狀態(tài),建立考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為
【權(quán)利要求】
1.一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法,其特征在于,包括以下步驟: A:依據(jù)自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù),在不考慮電壓變化影響的前提下,將電力系統(tǒng)中各個(gè)源按照適應(yīng)發(fā)電與負(fù)荷之間電功率平衡的協(xié)同能力劃分為以下三類(lèi), 具有自動(dòng)的協(xié)同能力的源,自動(dòng)的協(xié)同能力是指在規(guī)定頻率變化范圍內(nèi),提供或接受電能的源能夠自動(dòng)地適應(yīng)電功率平衡的能力;具有自動(dòng)協(xié)同能力的源包括常規(guī)機(jī)組、負(fù)荷以及能夠參與頻率一次調(diào)節(jié)的風(fēng)力或光伏發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能裝置; 具有可控的協(xié)同能力的源,可控的協(xié)同能力是指在規(guī)定頻率變化范圍內(nèi),借助可調(diào)節(jié)的源(提供或接受)電能的再調(diào)整并配合自動(dòng)的協(xié)同能力而自動(dòng)地適應(yīng)電功率平衡的能力;具有可控的協(xié)同能力的源包括自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組、可控常規(guī)負(fù)荷以及能夠參與頻率二次調(diào)節(jié)的風(fēng)力或光伏發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能裝置; 具有再可控的協(xié)同能力的源,再可控的協(xié)同能力是指在規(guī)定頻率變化范圍內(nèi),可控的協(xié)同能力已充分發(fā)揮前提下,借助不可調(diào)節(jié)的源(提供或接受)電能的再調(diào)整而自動(dòng)地適應(yīng)電功率平衡的能力;具有再可控的協(xié)同能力的源包括能夠采取切負(fù)荷手段的常規(guī)負(fù)荷和能夠采取棄風(fēng)手段的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備; B:將步驟A中具有自動(dòng)的協(xié)同能力的源其自動(dòng)協(xié)同能力表達(dá)為P=P*+β.Af,其中,P*表不提供或接受電能的源中與頻率無(wú)關(guān)的部分;β.Δ f表不與頻率有關(guān)的部分,β為單位頻率變化所引起電能增加或減少的系數(shù),對(duì)于提供電能的源有β〈O,對(duì)于接受電能的源有β>0 表示系統(tǒng)頻率的偏差;僅依靠自動(dòng)的協(xié)同能力就可實(shí)現(xiàn)源平衡的狀態(tài)稱(chēng)之為自動(dòng)的協(xié)同狀態(tài); 由于頻率質(zhì)量要求,電力系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)協(xié)同能力一定是有限的,當(dāng)負(fù)荷與可再生能源發(fā)電波動(dòng)顯著,致使頻率質(zhì)量不滿(mǎn)足要求時(shí),就需要對(duì)具有可控的協(xié)同能力的源進(jìn)行再調(diào)整;對(duì)于自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組,只要調(diào)度確定了基點(diǎn)和參與因子,通過(guò)自動(dòng)發(fā)電控制即可使可控協(xié)同能力自動(dòng)釋放;對(duì)于能夠參與頻率二次調(diào)節(jié)的可控常規(guī)負(fù)荷、風(fēng)力或光伏發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能裝置,其可控協(xié)同能力的釋放依賴(lài)于各自的控制模塊,不同裝置的控制模塊不盡相同,但均可實(shí)現(xiàn)功率的再調(diào)整;需要依靠可控的協(xié)同能力實(shí)現(xiàn)源平衡的狀態(tài)稱(chēng)為可控的協(xié)同狀態(tài); 由于自動(dòng)的協(xié)同能力、可控的協(xié)同能力都是有限的,這些能力的大小取決于可調(diào)節(jié)源的具體情況,以及負(fù)荷與可再生能源發(fā)電的波動(dòng)情景,一旦因可調(diào)節(jié)資源不足以應(yīng)對(duì)波動(dòng),就必須采取將不可調(diào)節(jié)的源轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的源,即所謂切負(fù)荷,或者放棄可再生能源的發(fā)電等不得已手段;采取以上手段的程度與調(diào)度水平密切相關(guān);需要依靠再可控的協(xié)同能力實(shí)現(xiàn)源平衡的狀態(tài)稱(chēng)之為再可控的協(xié)同狀態(tài); C:最終實(shí)現(xiàn)的源平衡一定為步驟B中三種協(xié)同狀態(tài)中的一種,依據(jù)上述三種協(xié)同狀態(tài),建立考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK103904686SQ201410133274
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】郭為民, 韓學(xué)山, 魏強(qiáng), 唐耀華, 楊明, 劉國(guó)靜 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 山東大學(xué)