一種實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的分步優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的分步優(yōu)化方法，包括下列步驟：獲取各類優(yōu)化數(shù)據(jù)，確定實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的優(yōu)化空間；分別建立實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的有功優(yōu)化模型與控制模式優(yōu)化模型；當系統(tǒng)中機組調(diào)節(jié)容量不足時，有功優(yōu)化模塊會優(yōu)先調(diào)整機組的出力計劃，實現(xiàn)可調(diào)容量的優(yōu)化轉(zhuǎn)移；若機組調(diào)節(jié)容量仍然無法滿足要求時，控制模式優(yōu)化模塊會進一步調(diào)整機組的控制模式，補充系統(tǒng)的可調(diào)容量水平；經(jīng)過分步優(yōu)化，最終獲得合理的實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制結(jié)果。本發(fā)明有助于電網(wǎng)對控制資源更合理調(diào)用，提高電網(wǎng)調(diào)度的精細化水平。
【專利說明】-種實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的分步優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的分 步優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)調(diào)度是一個多周期逐步遞進和細化的過程，包括月度計劃、日前發(fā)電計劃、實 時發(fā)電計劃、自動發(fā)電控制（AGC)等多個不同時間尺度的環(huán)節(jié)。其中，實時發(fā)電計劃根據(jù)外 部條件的變化，滾動修正日前發(fā)電計劃，為自動發(fā)電控制提供更為精準的基點功率，實現(xiàn)了 日前計劃與實時調(diào)度之間的銜接，提升電網(wǎng)調(diào)度的精細化管理水平。同時，大規(guī)模并網(wǎng)風電 的隨機性和波動性，使得日前計劃與實時調(diào)度之間存在較大偏差，不宜采用日前計劃與AGC 直接相結(jié)合的時間尺度跨度較大的調(diào)度方式，從而凸顯了實時發(fā)電計劃在實際生產(chǎn)中的重 要性。
[0003] 自動發(fā)電控制的主要任務(wù)是在電力系統(tǒng)的負荷隨機變化時調(diào)整發(fā)電出力，從而維 持電力系統(tǒng)的頻率在允許范圍內(nèi)?？紤]到電網(wǎng)運行的安全性與經(jīng)濟性，要求在實時調(diào)度中 存在適量的發(fā)電調(diào)節(jié)容量，用于提供調(diào)節(jié)備用供AGC調(diào)用。AGC環(huán)節(jié)中的發(fā)電機組根據(jù)其 預(yù)設(shè)的控制模式，一般分為2類：第1類跟蹤發(fā)電計劃指令運行，不提供調(diào)節(jié)備用，即計劃模 式；第2類按電網(wǎng)實時控制指令參與區(qū)域控制誤差（ACE)調(diào)整，提供調(diào)節(jié)備用，即調(diào)節(jié)模式。 在實時調(diào)度中，為應(yīng)對電網(wǎng)運行中的各種不確定因素，需要設(shè)置部分機組運行于調(diào)節(jié)模式， 用于消除ACE。
[0004] 如果能在實時發(fā)電計劃環(huán)節(jié)，根據(jù)相對較為準確的超短期負荷預(yù)測，合理地安排 發(fā)電計劃（包括機組控制模式），組織各類機組控制模式和調(diào)節(jié)容量的優(yōu)化調(diào)控，實現(xiàn)實時 發(fā)電計劃的閉環(huán)控制，既保證了全系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，又在事前就達到AGC控制的要求，避免 AGC頻繁調(diào)節(jié)機組。
[0005] 目前實時發(fā)電計劃編制與AGC之間的協(xié)調(diào)相對簡單，二者之間缺乏緊密結(jié)合。在 調(diào)度生產(chǎn)中，實時發(fā)電計劃編制主要以機組的有功出力計劃為主，根據(jù)超短期負荷預(yù)測進 打發(fā)電計劃調(diào)整后受給實時控制環(huán)節(jié)，作為AGC中機組的控制目標或者基點功率。在AGC中 由調(diào)度人員根據(jù)經(jīng)驗進行機組控制模式的設(shè)置，選擇一部分機組用于跟蹤實時發(fā)電計劃， 另一部分機組參與區(qū)域控制偏差的調(diào)整。
[0006] 實時發(fā)電計劃沒有充分考慮AGC調(diào)節(jié)性能的要求，一方面會降低實時發(fā)電計劃的 執(zhí)行效率，影響實時計劃的效果；另一方面將增大AGC控制壓力，AGC僅根據(jù)ACE事后反饋 信息，很難在未來時段保持綜合的最優(yōu)調(diào)節(jié)能力。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)運行日益復(fù) 雜，電網(wǎng)實時運行變化加大，電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻壓力日漸增大，不同類型、不同控制目標機組運 行模式轉(zhuǎn)換頻繁，將極大影響AGC實時控制的效果，也給運行人員帶來了巨大的工作量。
[0007] 實時發(fā)電計劃的閉環(huán)控制，由于在計劃編制環(huán)節(jié)考慮了 AGC調(diào)節(jié)需求，問題包含 機組的有功出力、調(diào)節(jié)備用、控制模式三類決策量，進一步，發(fā)電機組的模式轉(zhuǎn)換與有功分 配（出力與備用）具有耦合性，發(fā)電機組的有功出力與調(diào)節(jié)備用也具有耦合性，使得該問題 具有較高的復(fù)雜度，而目前尚無有效的優(yōu)化方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明實施的目的在于提供一種實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的分步優(yōu)化方法，實現(xiàn)實 時發(fā)電計劃與自動發(fā)電控制之間的一體化銜接，通過發(fā)電控制環(huán)節(jié)的前移，在實時計劃層 面考慮實時調(diào)度對發(fā)電機組控制模式與調(diào)節(jié)容量的要求，為實時在線調(diào)度預(yù)留更合理的備 用分布和全局最佳調(diào)節(jié)能力。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種適用于電網(wǎng)實時調(diào)度計劃的實時發(fā)電計 劃閉環(huán)控制的分步優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0010] 1)確定需要開展實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的周期，進行數(shù)據(jù)準備，獲取周期內(nèi)各時 段最新的的負荷、調(diào)節(jié)備用需求，獲取周期內(nèi)檢修計劃、聯(lián)絡(luò)線計劃、各機組的初始計劃，獲 取發(fā)電機組的實際控制模式，以確定實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的優(yōu)化空間；
[0011] 2)基于發(fā)電機組的實際控制模式，考慮系統(tǒng)平衡約束、機組運行約束、電網(wǎng)安全約 束，以機組出力偏差成本與系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用松弛成本之和最小為目標函數(shù)，建立實時發(fā)電計 劃閉環(huán)控制的有功優(yōu)化模型，實現(xiàn)機組出力計劃與調(diào)節(jié)備用的聯(lián)合優(yōu)化；
[0012] 實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的有功優(yōu)化模型為：
[0013] 目標函數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的分步優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 確定需要開展實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的周期，進行數(shù)據(jù)準備，獲取周期內(nèi)各時段最 新的的負荷、調(diào)節(jié)備用需求，獲取周期內(nèi)檢修計劃、聯(lián)絡(luò)線計劃、各機組的初始計劃，獲取發(fā) 電機組的實際控制模式，以確定實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的優(yōu)化空間； 2) 基于發(fā)電機組的實際控制模式，考慮系統(tǒng)平衡約束、機組運行約束、電網(wǎng)安全約束， 以機組出力偏差成本與系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用松弛成本之和最小為目標函數(shù)，建立實時發(fā)電計劃閉 環(huán)控制的有功優(yōu)化模型，實現(xiàn)機組出力計劃與調(diào)節(jié)備用的聯(lián)合優(yōu)化； 實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的有功優(yōu)化模型為： 目標函數(shù)：
其中，I為系統(tǒng)中參與實時調(diào)度的機組數(shù)，T為實時發(fā)電計劃周期包含時段數(shù)，pit為機 組i在時段t的出力；pit(l為機組i在時段t的初始計劃出力；C(|pit-pitQ|)為機組出力絕 對偏差的成本函數(shù)，它是分段線性的凸曲線；qt為時段t的系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用松弛變量;M為系 統(tǒng)調(diào)節(jié)備用松弛懲罰成本；Lt為系統(tǒng)t時段的總負荷；rit為機組i在時段t提供的調(diào)節(jié)備 用；Qt為系統(tǒng)在時段t的調(diào)節(jié)備用需求；Xitl為機組i的實際控制模式，O代表計劃模式，1代 表調(diào)節(jié)模式；和R^in分別表示機組i調(diào)節(jié)能力的上下限；Pi^x和P^ in分別表示機組 i發(fā)電出力的上下限；A ,為機組i每時段爬坡速率的最大值；T為給定允許的機組響應(yīng)時 間A為機組i的調(diào)節(jié)速率；^和￡ii分別表示支路i j的潮流上下限，pyt)為支路i j在 t時段的潮流； 將模型中的非線性因素線性化表達，采用線性規(guī)劃法計算出機組在調(diào)度周期內(nèi)各時段 的有功出力Pit、調(diào)節(jié)備用rit以及各時段的系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用松弛量qt ; 3) 根據(jù)步驟2)的有功優(yōu)化結(jié)果，判斷實際控制模式能否滿足調(diào)節(jié)備用需求；若各時 段的系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用松弛量總加值為零，則實際控制模式能夠滿足調(diào)節(jié)備用需求，設(shè)置機組i 在時段t的控制模式Xit為其實際控制模式，進入步驟5)，否則進入步驟4); 4) 基于實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的有功優(yōu)化結(jié)果，考慮系統(tǒng)調(diào)節(jié)備用需求，以系統(tǒng)中所 有機組的控制模式轉(zhuǎn)換成本之和最小為目標函數(shù)，建立實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的控制模式 優(yōu)化模型，動態(tài)選擇提供調(diào)節(jié)備用的發(fā)電機組； 實時發(fā)電計劃閉環(huán)控制的控制模式優(yōu)化模型為： 目標函數(shù)：
其中，Xit為機組i在時段t的控制模式狀態(tài)，0/1變量，O代表計劃模式，1代表調(diào)節(jié)模 式；yit為機組i在時段t是否由計劃模式轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)模式，0/1變量；Zit為機組i在時段t 是否由調(diào)節(jié)模式轉(zhuǎn)換為計劃模式，0/1變量A為機組i由計劃模式轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)模式的優(yōu)先 級成本A為機組i由調(diào)節(jié)模式轉(zhuǎn)換為計劃模式的優(yōu)先級成本；Qt為系統(tǒng)在時段t的調(diào)節(jié) 備用需求；Ot為系統(tǒng)在時段t的調(diào)節(jié)備用需求上限； 采用混合整數(shù)規(guī)劃法計算出機組在調(diào)度周期內(nèi)各時段的控制模式Xit ; 5)計算結(jié)束；獲得機組在調(diào)度周期內(nèi)各時段的有功出力，將其作為自動發(fā)電控制環(huán)節(jié) 的基點功率；獲得機組在調(diào)度周期內(nèi)各時段的控制模式，將其作為自動發(fā)電控制環(huán)節(jié)的基 本控制模式；優(yōu)化結(jié)束。
【文檔編號】G06Q50/06GK104361401SQ201410558564
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】李利利, 戴則梅, 丁恰, 滕賢亮, 吳炳祥, 袁飛, 張勇, 仇晨光 申請人:國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省電力公司