[发明专利]一种在风电受限状态下的大电网有功功率实时控制方法

摘要

本发明涉及一种风电受限态下的大电网有功实时控制方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先根据风电场实时采集到的风速数据及发电机的相关参数采用标杆发电机法或理论估算法获得风电场当前的受限量，然后根据最小弃风的原则建立系统有功实时控制的模型，采用提出的求解算法对模型优化求解，获得当前系统最大可消纳风电量及其他水火电机组的最优调整策略，并采用差值法对获得的调整策略插值，以与现有的ACE指令格式相兼容。本发明的优点是通过在实时计划及AGC控制之间增加以弃风损失最小为目标的实时控制环节，通过实时计算获得的风电场弃风量对风电和传统机组实施联合优化调度，最大可能的减小由于风力发电预测偏差造成的弃风电量，在保证电网运行经济性的同时，最大限度提高电网对风电的接纳能力。

主权项

1.一种在风电受限状态下的大电网有功功率实时控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)计算每个风电场在当前时刻t发出的最大有功功率，计算方法为：将风电场按地理位置分为多个控制区，在每个控制区中设置一台或多台标杆风力发电机，标杆风力发电机处于非受限状态，第i个风电场在当前时刻t的最大有功功率为：Pi,max(t)=Σc=1NcincPc,leader(t),i=1,2,...,Reg]]>上式中，Reg为控制区的数量，N_ci为第i个控制区内风力发电机的数量，n_c为第c个控制区内所有风力发电机的数量，P_c，leader为第c个控制区内标杆风力发电机的有功功率；或：将风电场按地理位置分为多个控制区，第i个风电场在当前时刻t的最大有功功率为：Pi,max(t)=ΣjPi,j(t),i=1,2,...,Reg]]>上式中，P_i，j(t)＝ω₁T_e(R′₂，s)为在第i个控制区的第j台风力发电机的理论最大有功功率，T_e为第j台风力发电机电磁转矩，ω₁为第j台风力发电机定子角频率，s为第j台风力发电机转差率，R′₂为第j台风力发电机折算到定子侧的转子电阻；(2)计算每个风电场在当前时刻t的有功功率受限量ΔPiw‾=Pi,max(t)-Pi(t)]]>上式中，P_i(t)是第i个风电场在当前时刻t的实际有功功率；(3)建立在风电受限状态下的大电网实时控制模型如下：minΔPk,k∈NGrtΔPii,i∈NGwin-Σk∈NGrtrkΔPk+Σi∈NGwindwi(ΔPiw‾-ΔPiw)]]>s.t.Σk∈NGrtΔPk+Σi∈NGwindΔPiw=0]]>T‾l-Tl≤Σk∈NGrtSklΔPk+Σi∈NGwindSilΔPiw≤T‾l-Tl,l∈Mint]]>ΔP‾k≤ΔPk≤0,k∈NGrt]]>0≤ΔPiw≤ΔP‾iw,i∈NGwind]]>上式中，r_k为大电网中第k台火力发电机在当前时刻t的单位发电调整成本，w_i为第i个风电场的单位弃风成本，ΔP_k为大电网中第k台火力发电机的有功功率调节量，为大电网中实时控制火力发电机的编号集合，为风电场的编号集合，为第i个风电场的有功功率调节量，T_l为第l个大电网中运行人员设定传输线路的集合即安全传输断面的有功功率下限值，为第l个安全传输断面的有功功率上限值，T_l为第l个安全传输断面的当前时刻t的有功功率，M_int为安全传输断面的编号集合，S_kl为大电网中第k台火力发电机对第l个安全传输断面的负荷平衡灵敏度，S_il为大电网中第i个风电场对第l个安全传输断面的负荷平衡灵敏度，ΔP_k为大电网中第k台火力发电机的有功功率调整量下限，为第j个风电场在当前时刻t的有功功率受限量；上述第k台火力发电机的有功功率调整量下限为：ΔP_k＝min(P_k，min-P_k，ΔP_kdn)上式中，P_k，min为第k台火力发电机的有功功率下限，P_k为第k台火力发电机的有功功率，ΔP_kdn为第k台火力发电机在一分钟内的有功功率向下调节量的最大值；(4)求解在风电受限状态下的大电网实时控制模型，具体过程如下：(4-1)大电网控制中心从风电场实时获取风电场中每台风力发电机组的受限状态及其有功功率，得到每个风电场的有功功率受限量设定一个受限量阈值ε，若则计算大电网中每台实时控制火力发电机的有功功率下调量ΔP_k，并进行步骤(4-2)；若则大电网控制中心将每个风电场在下一时刻的最大有功功率预测值作为有功功率计划，下发给每个风电场；(4-2)大电网控制中心计算大电网中所有实时控制火力发电机的负荷平衡灵敏度矩阵：S*=S+SΔBeTΣkΔBk]]>上式中，S为原始灵敏度矩阵，ΔB为由节点负荷变化量组成的列矢量，e为全部元素为1的列矢量。(4-3)大电网控制中心将大电网每台火力发电机的煤耗系数按照从小到大的顺序依次排列，形成火力发电机组煤耗系数排序表；(4-4)将第一台火力发电机的编号记为k，将该火力发电机与第一个风电场组成一个调节对，并将第一个风电场的编号记为i，第k台火力发电机的有功功率调节量为其中为保证每个安全传输断面的传输功率不越限的火力发电机组的有功功率最大向下调节量，由下式计算得到：ΔPtie‾=maxl∈Mint{min{Tl-T‾l,T‾l-Tl}|Skl-Sil|}]]>上式中，T_l为第l个安全传输断面的当前时刻t的有功功率，为第l个安全传输断面的有功功率上限值，T_l为第l个大电网中运行人员设定传输线路的集合即安全传输断面的有功功率下限值，S_kl为大电网中第k台火力发电机对第l个安全传输断面的负荷平衡灵敏度，S_il为大电网中第i个风电场对第l个安全传输断面的负荷平衡灵敏度。(4-5)将第k台火力发电机组与第i+1个风电场组成一个新的调节对，按照步骤(4-4)进行计算，得到第k台火力发电机的一个新的有功功率调节量，依次类推，计算得到第k台火力发电机的有功功率调节量的累计值，当第k台火力发电机组的有功功率调节量累计达到第k台火力发电机的下调容量值ΔP_k时，选择发电机组煤耗系数排序表中的下一台即第k+1台火力发电机组，并将该台火力发电机组与第i个风电场组成一个新的调节对，重复步骤(4-5)进行调节；(4-6)遍历所有处于风电受限状态的风电场或所有实时控制火力发电机组之后，大电网控制中心向火力发电厂下发所有实时控制火力发电机的有功功率向下调节量，并向每个风电场下发风电场有功功率的向上调节量，得到每个风电场的有功功率。