考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明方法利用遞推最小二乘法，根據(jù)PMU的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，辨識(shí)出系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣，并利用網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣表征系統(tǒng)功率平衡約束；同時(shí)將火電機(jī)組快速變負(fù)荷能力作為優(yōu)化目標(biāo)納入數(shù)學(xué)模型中，并對(duì)考慮經(jīng)濟(jì)性與快速性的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行無量綱處理，提出考慮火電機(jī)組變負(fù)荷能力和快速性的數(shù)學(xué)模型。本方法充分利用PMU量測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)辨識(shí)網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣，同時(shí)，本發(fā)明將火電機(jī)組快速變負(fù)荷能力指標(biāo)納入目標(biāo)函數(shù)，充分應(yīng)對(duì)風(fēng)電快速變化性，有利于電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度與控制。
【專利說明】考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度方法，屬于 電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)跨越式發(fā)展，隨著風(fēng)電比重的不斷攀升，電網(wǎng)自動(dòng)發(fā) 電控制（以下簡稱AGC)機(jī)組調(diào)配也面臨著新的困難與壓力。風(fēng)電的隨機(jī)性與波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng) 造成了很大程度的擾動(dòng)，增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度。區(qū)域內(nèi)發(fā)電機(jī)組整體調(diào)峰調(diào)頻能力將在 很大程度上決定著電網(wǎng)接納風(fēng)電負(fù)荷的能力。當(dāng)前我國電網(wǎng)中，火電機(jī)組是補(bǔ)償風(fēng)電負(fù)荷 的必然選擇，使用具有快速變負(fù)荷能力的火電機(jī)組是應(yīng)對(duì)快速變化的風(fēng)電是可行的方案。
[0003] 現(xiàn)有的AGC機(jī)組調(diào)配問題均是將機(jī)組調(diào)配的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)性作為優(yōu)化目標(biāo)，沒有考慮 系統(tǒng)對(duì)機(jī)組快速調(diào)節(jié)能力方面的需求。在大部分的關(guān)于經(jīng)濟(jì)分配研究中，為了簡化計(jì)算，線 路的傳輸損耗也通常被忽略。傳輸損耗直接影響著發(fā)電機(jī)的功率，進(jìn)而影響著分配的經(jīng)濟(jì) 性，忽略傳輸損耗直接影響著優(yōu)化的準(zhǔn)確性。當(dāng)風(fēng)電接入后，傳輸線上的網(wǎng)絡(luò)損耗進(jìn)一步 增加，傳輸損耗更不能被忽略。傳統(tǒng)的傳輸損耗計(jì)算方法都是基于已知的線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ)上進(jìn)行的，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一旦改變，網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣就需要重新計(jì)算，并且想要準(zhǔn) 確得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行狀態(tài)是非常困難的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度 方法，同時(shí)利用電力系統(tǒng)中的相量測(cè)量單元（以下簡稱PMU)得到的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)的有功功 率擾動(dòng)以及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)損耗的變化，辨識(shí)出網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣，利用網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣 來表征線路損耗，。
[0005] 本發(fā)明提出的考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度方法，包括以 下步驟：
[0006] (1)建立與風(fēng)電和火電相連的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度辨識(shí)模型，具體包括以 下步驟：
[0007] (1-1)設(shè)電力系統(tǒng)中有功功率發(fā)生變化的節(jié)點(diǎn)共有N個(gè)，設(shè)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗 為P 1，網(wǎng)絡(luò)損耗的變化量為Λ P1，得到電力系統(tǒng)當(dāng)前上述N個(gè)節(jié)點(diǎn)的有功功率Pu與電力系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗變化量AP 1之間的關(guān)系為：

【權(quán)利要求】
1. 一種考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度方法，其特征在于該方法 包括以下步驟： (1) 建立與風(fēng)電和火電相連的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度辨識(shí)模型，具體包括以下步 驟： (1-1)設(shè)電力系統(tǒng)中有功功率發(fā)生變化的節(jié)點(diǎn)共有N個(gè)，設(shè)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗為P1, 網(wǎng)絡(luò)損耗的變化量為A P1，得到電力系統(tǒng)當(dāng)前上述N個(gè)節(jié)點(diǎn)的有功功率Pu與電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 損耗變化量AP1之間的關(guān)系為：
其中，運(yùn)行狀態(tài)數(shù)m大于或等于有功功率發(fā)生變化的節(jié)點(diǎn)數(shù)N，
?為電力系統(tǒng)中的網(wǎng) 絡(luò)損耗靈敏度向量，AP為電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的有功功率變化矩陣，AP由電力系統(tǒng)中的廣域 測(cè)量系統(tǒng)直接測(cè)量，AP1S網(wǎng)絡(luò)損耗變化向量，AP1通過電力系統(tǒng)中實(shí)時(shí)測(cè)量計(jì)算得到；當(dāng) m = N時(shí)，若有功功率變化矩陣AP可逆，得到網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度向量，若有功功率變化矩陣 A P不可逆，則增加運(yùn)行狀態(tài)數(shù)，轉(zhuǎn)換成m>N的情況；當(dāng)m>N時(shí)，若有功功率變化矩陣A P中 的線性無關(guān)的行數(shù)大于N，則進(jìn)行步驟（2); (2) 采用遞推最小二乘算法，根據(jù)電力系統(tǒng)中相量測(cè)量單元的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，得到電力 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣
.具體包括以下步驟： (2-1)計(jì)算電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣初始值： A
其中，Qtl為電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣估計(jì)的協(xié)方差矩陣的初始值，Qtl = A Ptl A P1Q，mQ為初始運(yùn)行狀態(tài)數(shù)，mQ大于有功功率發(fā)生變化的節(jié)點(diǎn)數(shù)N
為電力系統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò)損耗靈敏度矩陣的初始估計(jì)值，APtl為電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的有功功率初始變化矩陣； (2-2)利用第k-1次辨識(shí)得到的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣的估計(jì)值
以及第k-1次辨識(shí)得到的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣估計(jì)的協(xié)方差矩陣Q(k-l)，根據(jù) 遞推最小二乘算法，計(jì)算得到第k次辨識(shí)時(shí)的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣： f
力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗靈敏度矩陣的估計(jì)值，AP(k)為第k次辨識(shí)時(shí)的電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的有功 功率變化矩陣，AP1GO為第k次辨識(shí)時(shí)的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗變化向量，a e (0, 1]為遺忘 因子； (3) 建立考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度模型，具體包括以下步 驟： (3-1)建立電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)表達(dá)式為：
其中，f為電力系統(tǒng)的發(fā)電總成本，F(xiàn)j(Pj)為電力系統(tǒng)中第j臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成 本，Ej(Pj)為電力系統(tǒng)中第j臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)閥點(diǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的能耗成本； (3-2)建立電力系統(tǒng)快速調(diào)度目標(biāo)表達(dá)式為： min max，. jeiVG J 其中，&為第j臺(tái)發(fā)電機(jī)組的變負(fù)荷時(shí)間，& = AP/'，AP^為電力系統(tǒng)中第j臺(tái)發(fā) 電機(jī)組的待調(diào)節(jié)功率，'為第j臺(tái)發(fā)電機(jī)組的快速變負(fù)荷速率，NG為電力系統(tǒng)中火力發(fā)電 機(jī)組集合； (3-3)建立電力系統(tǒng)調(diào)度的綜合優(yōu)化模型： 對(duì)上述步驟（4-1)和步驟（4-2)的表達(dá)式分別進(jìn)行歸一化處理，然后將二者加權(quán)求和， 得到電力系統(tǒng)調(diào)度的綜合優(yōu)化模型：
其中，as，a P為加權(quán)系數(shù)，且as+a P = 1，Ttjpi和Ctjpi均為正數(shù)； (4) 確定上述電力系統(tǒng)調(diào)度的綜合優(yōu)化模型的約束條件，具體包括以下步驟： (4-1)功率平衡約束為：
其中，ND表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，NG為電力系統(tǒng)中火力發(fā)電機(jī)組集合，NW為電力系統(tǒng)中風(fēng) 電發(fā)電節(jié)點(diǎn)集合，Pdi代表電力系統(tǒng)第i個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功功率，P1表示電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗， Pnj表示第j個(gè)火電機(jī)組的發(fā)電功率，Pwp表示第P個(gè)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電功率； (4-2)電力系統(tǒng)每臺(tái)火電機(jī)組的發(fā)電能力約束： Pjmax ^ Pj ^ Pjmin 其中，P>in、P>aX分別為第j臺(tái)火電機(jī)組的最小發(fā)電有功功率和最大發(fā)電有功功率； (4-3)確定電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量約束： 正旋轉(zhuǎn)備用容量約束為：
其中，和W分別為第j臺(tái)火電機(jī)組當(dāng)前正旋轉(zhuǎn)備用容量和負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量，L% 為電力系統(tǒng)總負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差對(duì)正旋轉(zhuǎn)備用容量的需求（由電力系統(tǒng)調(diào)度中心給出）；wu%、 wd%分別為電力系統(tǒng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差對(duì)正旋轉(zhuǎn)備用容量和負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量的需求（由電 力系統(tǒng)調(diào)度中心給出）；^wmax和Ytfcniax分別為電力系統(tǒng)第j臺(tái)火電電機(jī)組的正旋轉(zhuǎn)備用容 量的最大值和負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量最大值，Pwniax為電力系統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組的最大有功功率； (5)根據(jù)上述步驟（4)的約束條件，求解上述步驟（3)的電力系統(tǒng)調(diào)度的綜合優(yōu)化模 型，實(shí)現(xiàn)考慮風(fēng)電與火電變負(fù)荷的實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制機(jī)組調(diào)度。
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK104333045SQ201410588129
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】焦龍, 張靜怡, 張軍, 陸超, 張爽, 蔡乾 申請(qǐng)人:國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院, 清華大學(xué)