一次调频提高控制精度的方法及系统与流程

本发明涉及一次调频提高控制精度的方法和采用该方法的一次调频提高控制精度的系统，属电网及新能源电站智能控制。

背景技术：

1、一次调频系统是实现电网稳定运行的重要环节。例如，中国专利文献cn114696370a公开了一种一次调频的风电集群控制系统、方法及装置，所述系统包括：依次连接的风电厂功率控制策略确定模块、风机agc有功调节能力确定模块和集群控制模块；所述系统可以以空气动力模式确定单台风机的风能裕度，基于所述风能裕度确定风电厂功率控制策略；基于所述超短期风能裕度和风机的当前状态，确定风机的agc有功调节能力值；根据风机的监控数据、无功补偿数据和agc有功调节能力值进行统一协调控制，以实现风电场并网点电压的闭环控制。中国专利文献cn113270900a公开了一种火电、储能互补风电的集成电源的有功功率控制方法，通过互补集成电源集控中心对火力电源、储能电源和风电能源进行协调控制；互补集成单元在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下，向各类型电源单元发出包括对火力电源单元和储能电源单元的单元有功功率目标值进行分配的指令、对火力电源单元的一次调频调节系数进行设置的指令、生成风电电源机组的开停机操作建议的指令。中国专利文献cn115313428a公开了一种减少火电机组一次调频无效动作的控制方法及系统，该控制方法包括：根据一次调频的精度误差、频率测量值和机组调频数据，确定延时点；通过历史大数据分析，调整deh系统调频阀位指令开环回路；频率偏差超过死区时，ccs功率调节器输出禁增禁减，deh系统调频阀位开环回路产生微弱响应；通过延时过滤和调频方向判断，剔除频率偏差达到死区的持续时间小于延时点的调频动作；增补频率偏差达到死区的持续时间大于延时点的响应幅值。

2、现有一次调频系统通常可以在调频动作前计算调频前的初始损耗，依据有功调节目标和损耗确定发电机组应有的有功出力，以此控制发电机组的有功输出，但不能在频率动作后进行二次损耗计算，亦不能依据设定的控制目标计算增量损耗。然而，若干现场实验显示，线路损耗会随着有功增大而增加，随着有功减小而减小，因此，现有一次调频这种仅依据频率动作前的初始损耗进行有功设定的控制方式会有一定的误差，由此削弱了一次调频的调节能力，限制于了调节效果。

3、另一方面，随着全球对清洁能源需求的日益增长，以太阳能、风能、水能等可再生能源为主要形式的各种新能源技术不断涌现，且技术水平不断提高，竞争力日益增强。由于风力和光照强度变化的随机性、间歇性和不可控制性，新能源并网的不断增加，不仅大幅度增加了电网运行调度的难度及其控制系统的复杂程度，影响或制约了电网运行的安全性和稳定性。因此，对于设有新能源电站的电网，如何改进一次调频的控制方式就显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是消除一次调频过程中增量损耗导致的控制误差，提高一次调频的控制精度。

2、本发明的技术方案是：一次调频提高控制精度的方法，在频率异常且符合一次调频的条件时，依据频率恢复需求确定并网点有功（或称有功功能，或有功出力）目标值，依据实时的并网点有功和发电机组有功计算出相应的线路损耗作为初始损耗，依据并网点有功目标值计算出并网点有功由实时的并网点有功变为并网点有功目标值所产生的线路损耗增量（改变量，可以为正值，也可以为负值）作为增量损耗，依据由下式确定的发电机组有功控制目标（或称目标值）调节发电机组有功：发电机组有功控制目标=并网点有功目标值+初始损耗+增量损耗，由此通过调节发电机组有功（有功功率，或称有功出力）进行电网的频率调节，实现电网正常频率的恢复。

3、优选地，可以采用下式计算增量损耗：增量损耗=损耗系数×[(并网点有功目标值-实时的并网点有功)/标准状态下的并网点有功]，所称标准状态为发电机组有功为标准值（通常可采用发电机组有功的额定值，依据实际条件或需求，也可以采用发电机组有功常规调节范围的中位值或最常用的发电机组有功等）的状态。

4、可以依据实验数据确定损耗系数。

5、损耗系数可以随并网点有功目标值和/或实时的并网点有功的不同而不同，可以基于实验数据建立损耗系数与并网点有功目标值和实时的并网点有功的三维数据库，或者建立损耗系数与并网点有功调节幅度（也就是并网点有功目标值-实时的并网点有功）的关系数据库，对于任意并网点有功目标值和实时的并网点有功或并网点有功调节幅度，通过依据现有查询规则查询相应数据库，获取损耗系数。

6、优选地，损耗系数可以采用固定值，如此，既可以满足控制精度要求，又有利于减少数据处理量，方便使用。

7、例如，在发电机组有功的可调节上限和可调节下限之间，等间距划分出若干实验点进行现场实验，依据各实验点的发电机组有功和并网点有功计算各实验点的实际损耗，依据下式计算获得各实验点的损耗系数：实验点的损耗系数=标准状态下的并网点有功×(实验点的实际损耗-标准状态下的实际损耗)/(实验点的并网点有功-标准状态下的并网点有功)，以各实验点的损耗系数的平均值为损耗系数（固定值）。

8、在划分实验点时，可以将标准状态下的并网点有功作为一个实验点，然后以此实验点为基础，向两侧（增大和减小）等间距以此确定其他实验点，两端的实验点无需与发电机组有功的可调节上限和可调节下限完全重叠。

9、也可以以发电机组有功的可调节上限和可调节下限为两端的实验点，以此为基础，可调节上限和可调节下限等间距划分出其他实验点，如划分后的实验点不包括标准状态下的并网点有功，可以将标准状态下的并网点有功增设为实验点，或者替代临近的实验点。

10、可以采用一次调频系统进行发电机组的一次调频控制，一次调频系统持续采集或获取发电机组有功、并网点有功和频率，在出现频率异常时进行是否符合一次调频的条件的判断。

11、进一步地，在判断出符合一次调频的条件后，一次调频系统即向agc系统发送闭锁指令，agc系统接收到闭锁指令后停止对发电机组的控制，由此使得在一次调频系统控制发电机组实施频率动作前，agc系统已不再对发电机组进行控制，进而避免agc系统对一次调频控制的干扰。

12、进一步地，在发电机组有功达到发电机组有功控制目标或频率恢复正常范围后，一次调频系统停止对发电机组的一次调频操作，且向agc系统发送解除闭锁指令，agc系统依据接收到解除闭锁指令恢复正常工作状态。

13、在多个（套）发电机组并网的情形下，一次调频系统计算恢复正常频率所需的并网点有功目标总值（各发电机组总并网点有功的目标值），依据并网点有功目标总值和当前并网点有功总值，计算并网点有功总值的目标增量，依据设定的一次调频策略，将并网点有功总值的目标增量分配至各发电机组，依据各发电机组所分配到的目标增量和各发电机组的实时并网点有功确定各发电机组的并网点有功目标值，或者说，依据下式确定发电机组的并网点有功目标值：发电机组的并网点有功目标值=分配给该发电机组的并网点有功总值的目标增量+该发电机组实时的并网点有功。

14、可以依据现有一次调频策略或其他适宜策略进行并网点有功总值的目标增量在各发电机组之间的分配。例如，对于同类发电机组，依据各发电机组的额定有功等比例分配；对于不同类发电机组，依据预先设置的优先分配顺序和分配比例/方式分配。

15、必要时，可依据现有技术实现各发电机组的并网点有功的分解/解耦，独立计算各发电机组的并网点有功。在存在共用线路的情形下，可以独立检测或计算各发电机组的线路损耗。也可以依据实际需要采用其他适宜方式实现各发电机组相关参数的分解/解耦。

16、由此，可以像控制单一发电机组一样分别控制各发电机组的一次调频。

17、可以预先设定一次调频的频率波动死区。

18、频率波动死区可以依据发电机特性、惯量响应能力和电网并网要求等条件和因素设定。

19、一次调频提高控制精度的系统，包括：

20、一次调频系统，用于采用本发明公开的任一种一次调频提高控制精度的方法对发电机组进行一次调频控制，其包含发电机组有功控制目标的一次调频控制指令发送至发电机组监测和控制系统，可以通过有线或无线通信方式实现控制指令的传送；

21、发电机组监测和控制系统，用于采集发电机组工作状态数据，依据所接受的控制指令调节发电机组的工作状态，与一次调频系统通信连接，其发电机组有功数据输出接入一次调频系统；

22、并网点测频装置，用于采集并网点频率，其并网点频率数据输出接入一次调频系统；

23、并网点有功监测装置，用于采集并网点有功，其并网点有功数据输出接入一次调频系统；

24、agc系统，用于自动发电控制，与一次调频系统和发电机组监测和控制系统通信连接，依据来自一次调频系统的闭锁指令停止对发电机组的控制，依据来自一次调频系统的解除闭锁指令恢复正常工作状态。

25、优选地，所述发电机组可以包括风力发电机组和/或太阳能发电系统，相应地，所述发电机组监测和控制系统包括风力发电机组的风机能管平台和/或太阳能发电系统的逆变器数采装置。

26、本发明的有益效果是：由于在有功控制的目标值中计入了增量损耗，基本上消除了因线路损耗变化导致的有功目标值误差，有利于改善一次调频效果，有利于实现电网的稳定运行；由于预先构建起增量损耗同并网点有功目标值和实时的并网点有功之间的函数关系，依据现场实验数据确定损耗系数，方便了增量损耗的计算，保证一次调频的响应速度；由于可以采用简单的计算方式计算增量损耗，进一步提高了增量损耗的运算速度，依据申请人的实验，增加增量损耗的运算对一次调频的响应速度不产生实质性的延迟；由于一次调频系统启动时主动向二次调频和agc系统发送闭锁指令，在一次调频完成后主动指令二次调频和agc系统解除闭锁，避免了二次调频和agc系统与一次调频之间的相互干扰，实现了各控制系统之间协调/防止相互干扰的可靠性。

27、本发明在确保安全稳定运行的基础上，实时监测并网点有功功率，实时计算线路损耗，调整有功出力，从而提高有功控制精度，能够高灵敏度、快速且准确地对发电机组有功出力进行调节，快速准确地把频率拉回正常范围内，适应于各种并网发电系统，特别是新能源电站等有功变化幅度大的发电机组和电网。