[发明专利]基于预测调节性能和安全约束的新能源并网功率控制方法

摘要

本发明公开了一种基于预测调节性能和安全约束的新能源并网功率控制方法，属于电力系统调度运行与控制技术领域。本发明根据当前时刻新能源电站并网功率控制对电网安全稳定裕度变化的控制性能代价比指标，将新能源电站分成多个控制性能代价比指标相近的电站群，从而解决按接入输电通道的不同对新能源电站进行分群、不能真实反映电网当前时刻的暂态和动态安全稳定特性的问题。本发明能够提高新能源电站并网有功功率限制的实时性、可靠性和精度、提高新能源电站并网有功功率提升的实时性、可靠性和精度，以及新能源电站提升并网有功功率预测与控制技术装备水平的主动性。

主权项

基于预测调节性能和安全约束的新能源并网功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤:1）若根据此时电网安全稳定运行的要求，调控中心需要对新能源电站的并网有功功率进行控制，则进入步骤2）；否则，结束本方法；2）通过以下方法对参与当前时刻并网有功功率控制的新能源电站的并网有功功率预测精度和并网有功功率调节性能指标分别进行计算，进入步骤3）：首先，将当前时刻之前各个新能源电站在各自的每个并网有功功率考核时间段内的相邻两个预测时刻的并网有功功率预测值用直线相连，得到与各个新能源电站的每个并网有功功率考核时间段相对应的并网有功功率预测折线；若新能源电站的所有并网有功功率预测折线所对应的时间段总长度等于其所有并网有功功率考核时间段的总长度，则将新能源电站的各个并网有功功率预测折线分别作为其在相应的并网有功功率考核时间段的并网有功功率预测曲线；若新能源电站的所有并网有功功率预测折线所对应的时间段总长度不等于其所有并网有功功率考核时间段的总长度，则对其中时间段长度小于相应的并网有功功率考核时间段长度的并网有功功率预测折线进行以下处理：若在该并网有功功率考核时间段内新能源电站的第1个并网有功功率预测时刻晚于相应的并网有功功率考核时间段的起始时刻，则将连接新能源电站的第一组相邻两个预测时刻的并网有功功率预测值的直线，按其斜率向前延伸至相应的并网有功功率考核时间段的起始时刻；若在该并网有功功率考核时间段内新能源电站的最后1个并网有功功率预测时刻早于相应的并网有功功率考核时间段的结束时刻，则将连接新能源电站的最后一组相邻两个预测时刻的并网有功功率预测值的直线，按其斜率向后延伸至相应的并网有功功率考核时间段的结束时刻；最后将经过上述处理的新能源电站在并网有功功率考核时间段内的并网有功功率预测折线，作为新能源电站在该并网有功功率考核时间段内的并网有功功率预测曲线；然后，根据调控中心对各个新能源电站在并网有功功率考核时间段内的并网有功功率控制模式，分别从当前时刻之前各个新能源电站的并网有功功率考核时间段中确定出各个新能源电站的并网有功功率不受限时间段和并网有功功率受限时间段；针对并网有功功率不受限时间段内新能源电站并网有功功率预测曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，采用均方根误差公式计算出新能源电站的并网有功功率预测精度；针对并网有功功率受限时间段内新能源电站并网有功功率调控指令曲线与其并网有功功率实际曲线进行等时间间隔的数据抽样，采用均方根误差公式计算出新能源电站的并网有功功率调节性能指标；3）首先，依据当前时刻新能源电站的并网有功功率控制对电网安全稳定裕度变化的控制性能代价比指标的相近程度，分别针对各个新能源电站并网有功功率控制组内的新能源电站进行分群，使得属于同1群的新能源电站的控制性能代价比指标的绝对值与该群中所有新能源电站的控制性能代价比指标绝对值中的最大值的比值大于设定门槛值，对于无法与其它新能源电站构成1个群的新能源电站，则作为单独的1个新能源电站群，得到各个新能源电站并网有功功率控制组内新能源电站的分群结果；所述新能源电站并网有功功率控制性能代价比指标是指因新能源电站并网有功功率控制而引起的电网安全稳定裕度变化量与其并网有功功率变化量之比；所述新能源电站并网有功功率控制组是指由1个或多个共同分摊并网有功功率调整量的新能源电站组成的集合；然后，针对每个新能源电站并网有功功率控制组，分别从各个新能源电站群中任选出1个新能源电站，作为对新能源电站并网有功功率控制组内的各个新能源电站群进行排序的依据，按各个新能源电站群中选出的新能源电站的控制性能代价比指标由小到大的顺序对新能源电站并网有功功率控制组内的所有新能源电站群进行排序，得到各个新能源电站并网有功功率控制组的新能源电站群排序表，进入步骤4）；4）若调控中心需要降低新能源电站的并网有功功率，则进入步骤5）；否则，进入步骤6）；5）首先，针对当前时刻需要降低并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中的各个新能源电站，根据其当前时刻并网有功功率调控指令执行值的下限、当前时刻并网有功功率的最大值、紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率预测值，以及步骤2）得到的新能源电站并网有功功率预测精度，确定其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的下限；所述设定时限是指调控中心对当前时刻新能源电站并网有功功率实施控制的时限要求；然后，针对当前时刻需要降低并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站，若其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的下限大于其当前时刻并网有功功率实际值的新能源电站，则直接将其并网有功功率调控指令执行值设定为紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的下限，在后续的并网有功功率调控指令执行值的搜索中不再做调整，否则，将其当前时刻并网有功功率实际值设定为其并网有功功率调控指令执行值的初值；再将当前时刻需要降低并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站的当前时刻并网有功功率实际值与其并网有功功率调控指令执行值的差值之和等于需要减少的并网有功功率总量作为目标函数，考虑以下a）‑d）约束要求，搜索各个新能源电站的并网有功功率调控指令执行值，若有解，则进入步骤6）；否则，结束本方法；a）属于同一个新能源电站并网有功功率控制组的所有新能源电站群的并网有功功率降低总量等于当前时刻需要该新能源电站并网有功功率控制组降低的并网有功功率量；b）对于属于同一个新能源电站并网有功功率控制组的所有新能源电站群，按步骤3）中得到的新能源电站群排序表，优先降低排序在前的新能源电站群的并网有功功率，直至该新能源电站群中所有新能源电站的并网有功功率调控指令执行值均已设定为其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控执行值的下限后，再降低排序紧随其后的新能源电站群的并网有功功率；c）对于属于同一个新能源电站群的各个新能源电站，按步骤2）中得到的并网有功功率调节性能指标由大到小的顺序，优先降低排序在前的新能源电站的并网有功功率，直至该新能源电站的并网有功功率降低到其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的下限后，再降低排序紧随其后的新能源电站的并网有功功率；d）针对当前时刻电网的所有安全稳定输电断面，因当前时刻需要调整并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站的并网有功功率调控指令执行值的变化而引起的输电断面有功功率增加量，小于等于电网安全稳定输电断面当前时刻的极限功率与其当前时刻有功功率实际值的差值；6）若调控中心需要增加新能源电站的并网有功功率，则进入步骤7）；否则，进入步骤9）；7）针对当前时刻需要增加并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站，分别计算其在步骤2）中得到的并网有功功率预测精度和并网有功功率调节性能指标的加权平均值，作为考虑新能源电站的并网有功功率预测精度和并网有功功率调节性能指标的综合性能指标，进入步骤8）；8）首先，针对当前时刻需要增加并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站，根据紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率预测值和步骤2）中得到的并网有功功率预测精度，确定其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的上限；然后，针对当前时刻需要降低并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站，若其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的上限小于其当前时刻并网有功功率实际值的新能源电站，则直接将其并网有功功率调控指令执行值设定为紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的上限，在后续的并网有功功率调控指令执行值的搜索中不再做调整，否则，将其当前时刻并网有功功率实际值设定为其并网有功功率调控指令执行值的初值；再将当前时刻需要增加并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站的并网有功功率调控指令执行值与其当前时刻并网有功功率实际值的差值之和等于需要增加的并网有功功率总量作为目标函数，考虑以下a）‑d）约束要求，搜索各个新能源电站的并网有功功率调控指令执行值，若有解，则进入步骤9）；否则，结束本方法；a）属于同一个新能源电站并网有功功率控制组的所有新能源电站群的并网有功功率增加总量等于当前时刻需要该新能源电站并网有功功率控制组增加的并网有功功率量；b）对于属于同一个新能源电站并网有功功率控制组的所有新能源电站群，按步骤3）中得到的新能源电站群排序表，优先增加排序在后的新能源电站群的并网有功功率，直至该新能源电站群中所有新能源电站的并网有功功率调控指令执行值均已设定为其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控执行值的上限后，再增加排序紧排其前的新能源电站群的并网有功功率；c）对于属于同一个新能源电站群的各个新能源电站，按步骤7）中得到的考虑其并网有功功率预测精度和并网有功功率调节性能指标的综合性能指标由大到小的顺序，优先增加排序在前的新能源电站的并网有功功率，直至该新能源电站的并网有功功率增加到其紧随当前时刻之后设定时限点所对应的并网有功功率调控指令执行值的上限后，再增加排序紧随其后的新能源电站的并网有功功率；d）针对当前时刻电网的所有安全稳定输电断面，因当前时刻需要调整并网有功功率的所有新能源电站并网有功功率控制组中各个新能源电站的并网有功功率调控指令执行值的变化而引起的输电断面有功功率增加量，小于等于电网安全稳定输电断面当前时刻的极限功率与其当前时刻有功功率实际值的差值；9）按上述步骤中确定的当前时刻新能源电站并网有功功率的调控指令执行值，对相应的新能源电站进行实时控制，结束本方法。