一种基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法与流程

1.本发明属于电力系统调度运行与控制技术领域，具体涉及一种基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法。


背景技术：

2.新能源弃风、弃光问题严重，然而，新能源发电规模依旧攀升，电网调峰资源、输电通道能力依旧不足。随机性、波动性和间歇性是风电、光伏等新能源电站固有的发电特性。为了充分利用风光电站的发电能力，除了需要掌握风光电站的并网功率上下限信息以外，还需要充分利用通道，才能最大化利用新能源。
3.专利“一种新能源发电在线接纳能力评估方法”(申请号：201410456673.8)构建了以调度周期内所有时段的新能源有功出力之和最大为目标，考虑调度周期内各个时段常规机组有功出力上下限约束、变压器和稳定断面有功潮流约束、电网有功注入平衡约束和新能源发电装机容量约束的优化模型。采用当前时刻的离线限额或者在线限额来计算未来时刻，必然存在计算精度难以保障的缺陷。
4.已有的技术成果没有考虑在线限额对新能源调度方面的促进作用，新能源的发电能力未充分利用。因此如何克服现有技术的不足是目前电力系统调度运行与控制技术领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决通道能力不足对新能源消纳的制约作用，提供一种基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法，通过提出了利用在线限额对控制断面释放消纳空间，风光电站根据所释放的消纳空间优化调整风光电站指令，通过对不同时段的安全校核，进行确认新能源实时计划指令的安全性，提升了新能源的消纳，解决了风光发电有功实时控制中普遍存在的新能源消纳能力未充分利用的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.本发明第一方面提供一种基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法，包括以下步骤：
8.步骤(1)，构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；
9.步骤(2)，判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；
10.步骤(3)，安全校核通过，则利用在线限额进行控制；若安全校核不通过，则切换到离线限额进行安全控制。
11.进一步，优选的是，在步骤(1)中，构建风水协调发电有功实时控制模型的具体方法如下：
12.以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标，计及风电场站的指令上下限约
束、水电机组的指令上下限约束、功率平衡约束和输电断面限额约束，建立满足上述约束的有功优化控制模型；具体如下：
13.1)以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标，如式(1)；
[0014][0015]
其中，p
′
c.i
为c中风电场i的有功指令，p
′
g.i
为g中第i个水电机组的有功指令；c为所调控管辖电网中风电场的总数；g为所调控管辖电网中水电机组的总数；ω
c.i
、ω
g.i
分别表示风电场i、第i个水电机组通过预测性能、调节性能、经济环保、市场电量执行率加权得到的综合因子；
[0016]
2)风电场站的指令上下限约束，如式(2)；
[0017][0018]
其中，p
′
c，i
、为c中第i个风电场的有功出力指令下限、有功出力指令上限；
[0019]
3)水电机组的指令上下限约束，如式(3)；
[0020][0021]
其中，p
g.i
为g中第i个水电机组的有功出力；p
g.i
为g中第i个水电机组的指令下限；为g中第i个水电机组的有功出力指令上限；a
g.i
为g中第i个水电机组的有功调节速率；δt为设定的水电机组并网有功功率实时控制周期；
[0022]
4)功率平衡约束，如式(4)；
[0023][0024]
p
′
t.i
为t中第i个对外联络线的输电日内计划出力，t为所调控管辖电网对外输电通道中联络线的总数；l为所调控管辖电网中负荷集合，p
′
l.i
为l中第i个负荷的有功功率预测值，b为电网的网损系数；
[0025]
5)输电断面限额约束，如式(5)；
[0026][0027]
其中，j为所调控管辖电网中用于安全稳定监视的输电断面数；p
t1.j
、p
t1.j.max
分别第i个断面的有功功率实际值和安全稳定限额；s
c.j.i
为c中第i个风电场的并网有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
c.i
为c中第i个风电场的并网有功功率实际值；s
g.j.i
为g中第i个水电机组的并网有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
g.i
为g中第i个水电机组的并网有功功率实际值；s
t.j.i
为对外输电通道中第i个对外联络线的有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
t.i
对外输电通道中第i个对外联络线的并网有功功率实际值；s
t.j.i
为l中第i个负荷的有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
1.i
为l中第i个负荷的有功功率实际值。
[0028]
进一步，优选的是，判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化的具体方法为：判断是否有改变设备运行方式的行为；
[0029]
若无，沿用前一时刻的在线限额；并将其作为上述5)的安全稳定限额，对上述模型
进行求解，得出的结果作为各个电场的指令；
[0030]
若有，则针对该运行方式判断是否在线限额针对该方式进行了调整，若考虑了该方式并进行了调整，则利用调整后的在线限额对风电场、水电机组的指令进行分配；若没有进行调整，则针对电网的静态、暂态、动态进行安全校核，校核通过，将此时的在线限额作为上述5)的的安全稳定限额，对上述模型进行求解，得出的结果作为各个电场的指令；若校核不通过，为了保证电网的安全稳定运行，使用查表得到的离线限额作为上述5)的安全稳定限额，对上述模型进行求解，得出的结果作为各个电场的指令。
[0031]
进一步，优选的是，改变设备运行方式包括检修、故障、人为改变。
[0032]
进一步，优选的是，步骤(3)中，切换到离线限额进行安全控制的具体方法为：根据离线的运行方式给出的离线限额，重新优化分配风电站的出力；具体按照式(7)进行计算：
[0033][0034]
式(7)中，p
′
tl.j.max
为第i个断面的安全稳定离线限额。
[0035]
本发明第二方面提供基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制系统，包括：
[0036]
第一处理模块，用于构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；
[0037]
第二处理模块，用于判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；
[0038]
有功实时控制模块，用于当安全校核通过时，利用在线限额进行控制；当安全校核不通过时，切换到离线限额进行安全控制。
[0039]
本发明第三方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法的步骤。
[0040]
本发明第四方面提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法的步骤。
[0041]
本发明中ω
c.i
表示风电场i通过预测性能、调节性能、经济环保、市场电量执行率加权得到的综合因子；一般地，预测性能为前一天内风电场非限电时间段的预测和出力差值的均方根值，通常取值为[0，1]；调节性能为前一天内风电场限电时间段的指令和出力差
值的均方根值，通常取值为[0，1]，经济环保指标取值为0或1，新能源是1，常规能源是0；市场电量执行率为市场签约场站的中长期电量的执行进度，取值为[0，1]；优选，综合因子为这四个值的均值，但不限于此。ω
g.i
同理，即一般地，预测性能为前一天内水电机组非限电时间段的预测和出力差值的均方根值，通常取值为[0，1]；调节性能为前一天内水电机组限电时间段的指令和出力差值的均方根值，通常取值为[0，1]，经济环保指标取值为0或1，新能源是1，常规能源是0；市场电量执行率为市场签约场站的中长期电量的执行进度，取值为[0，1]；优选，综合因子为这四个值的均值，但不限于此。
[0042]
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
[0043]
本发明针对通道能力不足对新能源消纳的制约的问题，本发明根据利用在线限额对控制断面释放消纳空间，同步优化调整风光电站指令，充分利用通道利用率提升新能源的消纳，解决了风光发电有功实时控制中普遍存在的新能源消纳能力未充分利用的问题。
[0044]
现有的技术中，没有使用在线限额对场站进行控制，电网存在窝电现象，导致了风电和水电等可再生能源的消纳问题。本方法通过对现有的运行方式的变化判断，结合电网在线断面限额的利用，提升了电网对可在生能源的接纳能力，使在线限额的利用成为可能。
附图说明
[0045]
图1为本发明基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法的流程图；
[0046]
图2是本发明基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制系统的结构示意图；
[0047]
图3为本发明电子设备结构示意图；
[0048]
图4为本发明应用实例中断面与场站关联关系图；
[0049]
图5为本发明应用实例中动态断面限额示意图。
具体实施方式
[0050]
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0051]
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
[0052]
如图1所示，一种基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法，包括以下步骤：
[0053]
步骤(1)，构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；
[0054]
步骤(2)，判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；所述的在线限额是指以在线滚动计算得出的断面限额；
[0055]
步骤(3)，安全校核通过，则利用在线限额进行控制；若安全校核不通过，则切换到离线限额进行安全控制。所述的离线限额是指根据典型运行方式，通过离线查表的方式得出的断面限额；
[0056]
优选，在步骤(1)中，构建风水协调发电有功实时控制模型的具体方法如下：
[0057]
以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标，计及风电场站的指令上下限约束、水电机组的指令上下限约束、功率平衡约束和输电断面限额约束，建立满足上述约束的有功优化控制模型；具体如下：
[0058]
在步骤(1)中，构建风水协调发电有功实时控制模型的具体方法如下：
[0059]
以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标，计及风电场站的指令上下限约束、水电机组的指令上下限约束、功率平衡约束和输电断面限额约束，建立满足上述约束的有功优化控制模型；具体如下：
[0060]
1)以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标，如式(1)；
[0061][0062]
其中，p
′
c.i
为c中风电场i的有功指令，p
′
g.i
为g中第i个水电机组的有功指令；c为所调控管辖电网中风电场的总数；g为所调控管辖电网中水电机组的总数；ω
c.i
、ω
g.i
分别表示风电场i、第i个水电机组通过预测性能、调节性能、经济环保、市场电量执行率加权得到的综合因子；
[0063]
2)风电场站的指令上下限约束，如式(2)；
[0064][0065]
其中，p
′
c，i
、为c中第i个风电场的有功出力指令下限、有功出力指令上限；
[0066]
3)水电机组的指令上下限约束，如式(3)；
[0067][0068]
其中，p
g.i
为g中第i个水电机组的有功出力；p
g.i
为g中第i个水电机组的指令下限；为g中第i个水电机组的有功出力指令上限；a
g.i
为g中第i个水电机组的有功调节速率；δt为设定的水电机组并网有功功率实时控制周期；
[0069]
4)功率平衡约束，如式(4)；
[0070][0071]
p
′
t.i
为t中第i个对外联络线的输电日内计划出力，t为所调控管辖电网对外输电通道中联络线的总数；l为所调控管辖电网中负荷集合，p
′
l.i
为l中第i个负荷的有功功率预测值，b为电网的网损系数；
[0072]
5)输电断面限额约束，如式(5)；
[0073][0074]
其中，j为所调控管辖电网中用于安全稳定监视的输电断面数；p
tl.j
、p
tl.j.max
分别第i个断面的有功功率实际值和安全稳定限额；s
c.j.i
为c中第i个风电场的并网有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
c.i
为c中第i个风电场的并网有功功率实际值；s
g.j.i
为g中第i个水电机组的并网有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
g.i
为g中第i个水电机组的并网有功功率实际值；s
t.j.i
为对外输电通道中第i个对外联络线的有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
t.i
对外输电通道中第i个对外联络线的并网有功功率实际值；s
t.j.i
为l中
第i个负荷的有功功率对第j个断面有功功率的灵敏度；p
l.i
为l中第i个负荷的有功功率实际值。
[0075]
优选，判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化的具体方法为：判断是否有改变设备运行方式的行为；
[0076]
若无，沿用前一时刻的在线限额；并将其作为上述(5)的安全稳定限额，对上述模型进行求解，得出的结果作为各个电场的指令；
[0077]
若有，则针对该运行方式判断是否在线限额针对该方式进行了调整，若考虑了该方式并进行了调整，则利用调整后的在线限额对风电场、水电机组的指令进行分配；若没有进行调整，则针对电网的静态、暂态、动态进行安全校核，校核通过，将此时的在线限额作为上述(5)的安全稳定限额，对上述模型进行求解，得出的结果作为各个电场的指令；若校核不通过，为了保证电网的安全稳定运行，使用查表得到的离线限额作为上述(5)的安全稳定限额，对上述模型进行求解，得出的结果作为各个电场的指令。
[0078]
优选，改变设备运行方式包括检修、故障、人为改变。
[0079]
优选，步骤(3)中，切换到离线限额进行安全控制的具体方法为：根据离线的运行方式给出的离线限额，重新优化分配风电站的出力；具体按照式(7)进行计算：
[0080][0081]
式(7)中，p
′
tl.j.max
为第i个断面的安全稳定离线限额。
[0082]
如图2所示，基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制系统包括：
[0083]
第一处理模块101，用于构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；
[0084]
第二处理模块102，用于判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；
[0085]
有功实时控制模块103，用于当安全校核通过时，利用在线限额进行控制；当安全校核不通过时，切换到离线限额进行安全控制。
[0086]
在本发明实施例中，第一处理模块101构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；第二处理模块102判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；有功实时控制模块103当安全校核通过时，利用在线限额进行控制；当安全校核不通过时，切换到离线限额进行安全控制。
[0087]
本发明实施例提供的基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制系统，该系统通过对现有的运行方式的变化判断，结合电网在线断面限额的利用，提升了电网对可在生能源的接纳能力，使在线限额的利用成为可能。
[0088]
本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
[0089]
图3为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图3，该电子设备可以包括：处理器(processor)201、通信接口(communications interface)202、存储器(memory)203和通信总线204，其中，处理器201，通信接口202，存储器203通过通信总线204完成相互间的通信。处理器201可以调用存储器203中的逻辑指令，以执行如下方法：构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；当安全校核通过时，利用在线限额进行控制；当安全校核不通过时，切换到离线限额进行安全控制。
[0090]
此外，上述的存储器203中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0091]
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于在线动态限额调整的风水协调有功实时控制方法，例如包括：构建风水协调发电有功实时控制模型；所述的模型中以风电场、水电机组出力加权系数和最大为目标；判断所调控管辖电网的运行方式是否发生变化，若无，沿用前一时刻的在线限额；若有，则进行安全校核；所述的在线限额是指以在线滚动计算得出的断面限额；安全校核通过，则利用在线限额进行控制；若安全校核不通过，则切换到离线限额进行安全控制。所述的离线限额是指根据典型运行方式，通过离线查表的方式得出的断面限额；
[0092]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0093]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施
例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0094]
图4为断面与场站关联关系，以图5的动态断面限额为例，在t1时刻限额从p1变为p2，在t3时刻限额从p2变为p3，假设p1为400mw，p2为500mw，p3为450mw，断面的离线限额为350mw。风电场1和风电场2的装机为200mw，水电站1、水电站2和水电站3的装机为150mw。此时的风电场ω
c，1
和ω
c，2
分别为0.2，0.4，预测出力分别为150mw，180mw。水电站ω
g，1
，ω
g，2
，ω
g，3
分别0.4，0.4，0.8，在t0时刻，采用线性规划求解得到p
g1
＝36.36mw，p
g2
＝72.73mw，p
c1
＝145.45mw，p
c2
＝72.72mw，p
c3
＝72.72mw。在t2时刻，在线动态限额上升到500mw，此时，没有设备随运行方式调整，校核通过后，采用线性规划求解得到p
g1
＝50mw，p
g2
＝100mw，p
c1
＝150mw，p
c2
＝100w，p
c3
＝100mw。在t4时刻，在线动态限额上升到450mw，此时，校核未通过，应采用离线限额，求解得到p
g1
＝31.81mw，p
g2
＝63.63mw，p
c1
＝127mw，p
c2
＝63.63w，p
c3
＝63.63mw。
[0095]
目前的风水协调优化控制采用离线的限额对断面下的场站进行控制，无法达到新能源的最大化消纳，本方法采用在线1限额计算的方式，在断面安全的前提下对断面下的场站进行控制，在在线限额无法保证输电安全时，可以及时采用离线限额，保正了在电网安全的前提下，最大化消纳新能源。
[0096]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。