日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法

摘要

日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法，涉及一种发电计划闭环控制方法。目前，发电计划闭环控制要求机组严格跟踪计划，从一定程度上限制了机组的调节能力，为了保证区域整体控制性能，要求投入大量的火电机组参与调节。本发明包括以下步骤：1）在互联电网系统中设一个主控制区域模块；2）主控制区域模块连接一自动发电控制模块；3）自动发电控制模块设计划跟踪模式单元、计划带宽模式单元及计划偏差优先模式单元。本技术方案通过将机组根据自身需要设置成不同的计划控制模式，实现机组日前计划的多尺度逼近，在保证控制区域整体控制性能的前提下，兼顾发电机组日前计划的顺利实施，实现机组计划、机组性能和区域指标的“共赢”。

权利要求

1.日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在互联电网系统中设一个主控制区域模块，主控制区域模块用于互联电网的常规区域控制，控制目标包括维持电网的频率在控制范围内、和/或维持本控制区域与其它相邻控制区域的交换功率为给定计划值；

2）主控制区域模块连接一自动发电控制模块，机组通过数据采集与监控模块将机组实际出力反馈给自动发电控制模块，自动发电控制模块确定机组目标出力并通过数据采集与监控模块控制机组出力；

3）自动发电控制模块设计划跟踪模式单元、计划带宽模式单元及计划偏差优先模式单元；当机组需要严格跟踪计划，计划跟踪模式单元运行，机组的控制目标严格为机组的日前计划，当机组的实际出力与计划出力偏差超过机组的控制死区时，立即下发机组的计划出力作为机组的目标出力，实现机组计划的严格跟踪；当机组跟踪计划较好又必须预留出一部分调节空间参与全网区域控制偏差控制时，计划带宽模式单元工作，以机组的发电计划为基准，上下扩充一定的带宽，形成计划值调整带，作为计划带宽模式的实时调节范围，在正常情况下，机组只能在此计划值调整带范围内上下调节，只有当计划值无效或者人工放开约束时，才恢复成原来的调节范围；当日前计划与实际负荷情况超过设定值，或控制区域的区域控制偏差超过设定值，需部分机组增大调节范围，以保证控制区域的控制性能，计划偏差优先模式单元工作，对机组按优先级排序，偏差量按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至偏差量完全分完或机组全部参与分配，计划偏差优先模式单元将机组的实际出力加上机组的调节分配量作为机组的目标出力发送至数据采集与监控模块；

计划带宽模式单元工作时，调整带生成方法如下：设计划值为 ，机组调节上限为 ，机组调节下限为 ，带宽为 ，调整带上限为 ，调整带下限为 ；调整带边界为， ；同时要根据以下条件进行修正：当 时，  ；

当 时，  ；

计划偏差优先模式单元工作时，先将所有计划偏差优先模式机组设置成一个控制组，组内调节需求的分配策略为优先级，优先级的排序因子为机组的计划偏差率，计算方法如式所示：

式中：  为机组的排序因子，  为机组的实际出力，  为机组实时的计划出力，  为机组的装机容量，  为所有计划偏差优先模式机组的总数；若区域控制偏差为正时，表示本控制区需要机组减出力，此时排序因子大的机组排序靠前；若区域控制偏差为负时，表示本控制区需要机组增加出力，此时排序因子小的机组排序靠前。

2.根据权利要求1所述的日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法，其特征在于：

计划带宽模式单元及计划偏差优先模式单元组合构成用于计算区域控制偏差以控制区频率值和控制区实际交换与计划交换偏差的区域控制偏差计算子模块。

说明书

日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统有功控制领域，涉及一种发电计划闭环控制方法。

背景技术

[0002] 随着电网规模的日益扩大和自动化水平的不断提高，以及CPS评价机制的引入，对调度运行和EMS系统的功能优化提出了更高的要求。在满足具有较好CPS指标的前提下，如何能够充分发挥机组的调节性能，达到区域调节需求在各机组间进行合理分配，并且使机组的调节动作能够实时反映日前发电计划的特征，实现机组计划、机组性能和区域指标的“共赢”，则成为了当前AGC（自动发电控制）系统必须解决的问题。

[0003] 另外，为了满足电力市场的需要，将电力市场的日前计划送入实时调度系统，以充分反映日前计划在调度上的意义，同时体现经济性和公平性。

[0004] 在日前电力市场环境下，日前发电计划是根据各发电厂的报价曲线、短期负荷预测的结果通过市场出清数学模型的计算而生成的，日前计划和短期负荷预测是满足发用电平衡约束的。如果日前计划得不到执行，各发电厂的报价行为就难以反映为机组的实际出力水平，仅存的只是在电量结算上的意义，即日前计划与合同分解曲线之差决定了以市场价结算的电量，日前计划水平越高，以市场价结算的电量也就越多。因此，日前计划由于缺乏实时调度上的意义而处于一种尴尬境地，市场出清的严肃性受到挑战。

[0005] 如果能在AGC实时控制过程中引入机组的日前计划，机组在调节ACE（区域控制偏差）的同时尽可能逼近计划值，那么既可以满足全网的发用电平衡的约束，又能有效提高机组完成发电计划的水平，保障机组日前发电计划的顺利实施。

[0006] 电力系统中针对发电计划的引入AGC（自动发电控制）实时有功控制技术目前有如下方法：

[0007] 文献一《华北电网一体化调度计划和实时发电控制系统的设计与实现》（电网技术2005年第29卷第1期8第6页）全面阐述了华北电网一体化调度计划和实时发电控制系统的总体结构和基本功能，包括中长期发电计划、日发电计划的编制、动态经济调度和AGC 闭环控制。这些计划和控制级的应用程序与网络分析级的应用程序都运行在统一的CC-2000平台上，各程序之间共享实时管理系统、数据库管理系统、画面管理系统和许多公用的模块，既减少了系统维护的工作量又保证了系统的高度一致性，形成了一套完整统一的EMS 系统。

[0008] 文献一从日前计划出发，根据动态经济调度的原则，实时修正日前计划得到机组的日内计划，并将机组的日内机组发送给AGC，AGC根据接收到的日内计划进行严格跟踪，最终实现发电计划与AGC的闭环控制。该文献中的发电计划闭环基于日前计划，但实际执行的是日内计划，由于对日前计划进行了修改，与传统意义上的“三公”调度及电力市场环境下的机组计划完成有所背离。另外，文献中提到的发电计划闭环控制，要求机组严格跟踪计划，从一定程度上限制了机组的调节能力，为了保证区域整体控制性能，要求投入大量的火电机组参与调节。

发明内容

[0009] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法，以达到在保证控制区域整体控制性能的前提下，兼顾发电机组日前计划的顺利实施，实现机组计划、机组性能和区域指标的“共赢”的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

[0010] 日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法， 其特征在于包括以下步骤：

[0011] 1）在互联电网系统中设一个主控制区域模块，主控制区域模块用于互联电网的常规区域控制，控制目标包括维持电网的频率在控制范围内、和/或维持本控制区域与其它相邻控制区域的交换功率为给定计划值；

[0012] 2）主控制区域模块连接一自动发电控制模块，机组通过数据采集与监控模块将机组实际出力反馈给自动发电控制模块，自动发电控制模块确定机组目标出力并通过数据采集与监控模块控制机组出力；

[0013] 3）自动发电控制模块设计划跟踪模式单元、计划带宽模式单元及计划偏差优先模式单元；当机组需要严格跟踪计划，计划跟踪模式单元运行，机组的控制目标严格为机组的日前计划，当机组的实际出力与计划出力偏差超过机组的控制死区时，立即下发机组的计划出力作为机组的目标出力，实现机组计划的严格跟踪；当机组跟踪计划较好又必须预留出一部分调节空间参与全网区域控制偏差控制时，计划带宽模式单元工作，以机组的发电计划为基准，上下扩充一定的带宽，形成计划值调整带，作为计划带宽模式的实时调节范围，在正常情况下，机组只能在此计划值调整带范围内上下调节，只有当计划值无效或者人工放开约束时，才恢复成原来的调节范围；当日前计划与实际负荷情况超过设定值，或控制区域的区域控制偏差超过设定值，需部分机组增大调节范围，以保证控制区域的控制性能，计划偏差优先模式单元工作，对机组按优先级排序，偏差量按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至偏差量完全分完或机组全部参与分配，计划偏差优先模式单元将机组的实际出力加上机组的调节分配量作为机组的目标出力发送至数据采集与监控模块。

[0014] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

[0015] 计划带宽模式单元及计划偏差优先模式单元组合构成用于计算区域控制偏差以控制区频率值和控制区实际交换与计划交换偏差的区域控制偏差计算子模块。

[0016] 计划带宽模式单元工作时，调整带生成方法如下：设计划值为 ，机组调节上限为，机组调节下限为 ，带宽为 ，调整带上限为 ，调整带下限为 ；调整带边界为， ；同时要根据以下条件进行修正：

[0017] 当 时，  ；

[0018] 当 时，  。

[0019] 计划偏差优先模式单元工作时，先将所有计划偏差优先模式机组设置成一个控制组，组内调节需求的分配策略为优先级，优先级的排序因子为机组的计划偏差率，计算方法如式所示：

[0020]

[0021] 式中：  为机组的排序因子，  为机组的实际出力，  为机组实时的计划出力， 为机组的装机容量，  为所有计划偏差优先模式机组的总数；若区域控制偏差为正时，表示本控制区需要机组减出力，此时排序因子大的机组排序靠前；若区域控制偏差为负时，表示本控制区需要机组增加出力，此时排序因子小的机组排序靠前。

[0022] 有益效果：通过将机组根据自身需要设置成不同的计划控制模式，实现机组日前计划的多尺度逼近，同时又保证了控制区域ACE的调节性能，在保证控制区域整体控制性能的前提下，兼顾发电机组日前计划的顺利实施，实现机组计划、机组性能和区域指标的“共赢”。

附图说明

[0023] 图1是本发明原理框图。

具体实施方式

[0024] 以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

[0025] 本发明包括以下步骤：

[0026] （1）在互联电网系统中建立一个主控制区域模块，实施互联电网的常规区域控制。主控制区域的控制目标可以为维持电网的频率在控制范围内，也可以为维持本控制区域与其他相邻控制区域交换功率为给定计划值，或两个控制目标同时满足。

[0027] （2）系统中的主控制区域模块中具有能够参与ACE(区域控制偏差)远方常规机组。

[0028] （3）对于需要跟踪发电计划的机组必须引入计划值，自动发电控制模块(AGC模块）在进行常规控制时，能够实时得到这些机组的日前计划，并且计划值应该是一个经过数值插值的连续计划。

[0029] （4）对于需要跟踪计划的机组，针对要求跟踪计划效果的不同，设计不同的计划控制模式，分别有计划跟踪模式、计划带宽模式和计划偏差优先模式，计划跟踪模式单元、计划带宽模式单元、计划偏差优先模式单元对应执行计划跟踪模式、计划带宽模式和计划偏差优先模式。

[0030] （5）如果需要机组严格跟踪计划，可以将机组投入计划跟踪模式。计划跟踪模式单元工作，该模式下，机组的控制目标严格为机组的日前计划，当机组的实际出力与计划出力偏差超过机组的控制死区时，立即下发机组的计划出力作为机组的目标出力，实现机组计划的严格跟踪。

[0031] （6）如果要求机组跟踪计划较好又必须预留出一部分调节空间参与全网ACE（区域控制偏差）控制时，可采用计划带宽模式，计划带宽模式单元工作。计划带宽模式以机组的发电计划为基准，上下扩充一定的带宽，形成计划值调整带，作为计划带宽模式的实时调节范围。在正常情况下，机组只能在此计划值调整带范围内上下调节，只有当计划值无效或者人工放开约束时，才恢复成原来的调节范围。调整带生成方法如下：假设计划值为 ，机组调节上限为 ，机组调节下限为 ，带宽为 ，调整带上限为 ，调整带下限为 。调整带边界为 ， 。同时要根据以下条件进行修正：

[0032] 当 时，

[0033] ；                                        （1）

[0034] 当 时，

[0035] 。                                      （2）

[0036] （7）如果由于日前计划与实际负荷情况有较大偏差，控制区域的ACE比较大，必须要求部分机组增大调节范围，保证控制区域的控制性能，可以放宽对机组的发电计划逼近效果的要求，这时可将机组投入计划偏差优先模式，计划偏差优先模式单元工作。在投入机组计划偏差优先模式时，先将所有计划偏差优先模式机组设置成一个控制组，组内调节需求的分配策略为优先级，优先级的排序因子为机组的计划偏差率，计算方法如式（3）所示：

[0037]                        （3）

[0038] 式中：

[0039] 为机组的排序因子

[0040] 为机组的实际出力

[0041] 为机组实时的计划出力

[0042] 为机组的装机容量

[0043] 为所有计划偏差优先模式机组的总数

[0044] 在AGC实时控制时，如果ACE（区域控制偏差）为正时，表示本控制区需要机组减出力，此时排序因子大的机组排序靠前。在进行分配时，ACE按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至ACE完全分完或机组全部参与分配。

[0045] 如果ACE（区域控制偏差）为负时，表示本控制区需要机组增加出力，此时排序因子小的机组排序靠前。在进行分配时，ACE按机组最大分配量分配给排名第一的机组，剩下的偏差量按机组最大分配量再分配给排名第二的机组，依次类推直至ACE完全分完或机组全部参与分配。在得到所有参与ACE控制机组的调节分配量后，再加上机组的实际出力作为机组的目标出力发送至电厂。

[0046] 在本发明中，披露了一种日前计划多尺度逼近的发电计划闭环控制方法。在建立控制区域AGC模块时，对需要进行发电计划跟踪的机组都引入日前计划。对于需要实际出力逼近发电计划的机组，针对要求逼近计划效果的不同，设计不同的计划控制模式，如果需要机组实际出力严格逼近计划，可以将机组投入计划跟踪模式。如果要求机组逼近计划较好又必须预留出一部分调节空间参与全网ACE（区域控制偏差）时，可采用计划带宽模式。如果控制区域的ACE比较大，必须要求部分机组增大调节范围，保证控制区域的控制性能，这是可将机组投入计划偏差优先模式，在计划偏差模式下，机组跟踪ACE进行控制，但在进行ACE分配时，按照机组偏离计划的远近进行优先级排序，将ACE分配给偏离计划较远的机组，在调节ACE的同时实际出力逼近计划。通过将机组根据自身需要设置成不同的计划控制模式，实现机组日前计划的多尺度逼近，同时又保证了控制区域ACE的调节性能。

[0047] 本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，但上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。