一種自動(dòng)化電力調(diào)度系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)化電力調(diào)度系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電能的廣泛使用，電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已成為世界上最為復(fù)雜的人造系 統(tǒng)之一。為保證電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，電力系統(tǒng)必須留用足夠的有功和無功功 率備用，以便電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，可快速接入系統(tǒng)，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和供電的可靠 性。電力系統(tǒng)的有、無功功率備用是一種處在運(yùn)行狀態(tài)的有、無功功率備用，只在電網(wǎng)故障 或緊急情況下才可使用，因此在正常運(yùn)行方式下，發(fā)電機(jī)的有、無功功率備用易浪費(fèi)大量的 有功功率和無功功率。同時(shí)隨著可再生能源的大規(guī)模接入，為抑制可再生能源的間隙性和 波動(dòng)性，改善因可再生能源接入電網(wǎng)所帶來的安全穩(wěn)定問題，電力系統(tǒng)需進(jìn)一步增加機(jī)組 的有、無功功率備用容量，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，而增加機(jī)組有、無功功率備用容量必然 會(huì)降低水/火電機(jī)組的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，惡化了水/火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)有、無功功 率備用容量的增加必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行效率低下、化石燃料不能充分燃燒、二氧化硫、二氧 化碳和漂浮固體的排放量劇增，嚴(yán)重影響了人類的生活環(huán)境。
[0003] 隨著智能電網(wǎng)的提出和發(fā)展，通訊技術(shù)和分布式計(jì)算的廣泛應(yīng)用。需求側(cè)響應(yīng) (Demend Response, DR)技術(shù)和電力系統(tǒng)模型技術(shù)成為了兩種進(jìn)行電力調(diào)度控制的常用手 段。
[0004] 需求側(cè)響應(yīng)是通過先進(jìn)的測量通訊技術(shù)以及控制手段將負(fù)荷作為一種響應(yīng)調(diào)度 的資源，彌補(bǔ)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)熱備用容量的不足，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，已成為電 力行業(yè)研究的熱點(diǎn)。需求側(cè)響應(yīng)通過電價(jià)或者其他激勵(lì)措施，在市場電價(jià)較高或者系統(tǒng)運(yùn) 行可靠性較低時(shí)，通過引導(dǎo)用戶改變正常用電方式，減少用電需求；在緊急情況下，將負(fù)荷 響應(yīng)作為備用提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，大幅降低資源浪費(fèi)。
[0005] 而電力系統(tǒng)模型技術(shù)則是通過對真實(shí)的電力系統(tǒng)進(jìn)行建模，建立數(shù)據(jù)模型，對真 實(shí)的電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真，通過仿真模型模擬電力系統(tǒng)真實(shí)運(yùn)行的狀態(tài)，從而可對電力系統(tǒng) 的各種運(yùn)行狀態(tài)通過計(jì)算得到。
[0006] 目前，將需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)和電力系統(tǒng)模型技術(shù)結(jié)合，對于基于負(fù)荷響應(yīng)的有、無功 功率備用研究已提出了許多建模方法和控制方法，但這些方法都并不完善，比如中國專利[0007] 依據(jù)負(fù)荷預(yù)測，經(jīng)濟(jì)調(diào)度就是預(yù)先(如日前、半小時(shí)前等）對機(jī)組運(yùn)行位置與備用 配置進(jìn)行優(yōu)化決策，促使發(fā)電與負(fù)荷按預(yù)知軌跡平衡，對預(yù)測誤差通過控制實(shí)現(xiàn)校正，這一 校正量越小說明調(diào)度的效果越好，因此調(diào)度與控制間存在協(xié)調(diào)問題。由此，調(diào)度一直在追求 這一協(xié)調(diào)的有機(jī)進(jìn)行，如J. Zaborszky等人在1979年到1983年做出了開拓性的研究與實(shí) 踐，對調(diào)度與自動(dòng)發(fā)電控制（AGC)間關(guān)系的協(xié)調(diào)取得重要進(jìn)展。其研究主要是針對負(fù)荷的 不確定性，由于電力系統(tǒng)負(fù)荷具有周期性的波動(dòng)規(guī)律，因而有一定的適應(yīng)性，使自動(dòng)發(fā)電控 制技術(shù)達(dá)到理論與實(shí)踐都趨于成熟的地步。然而，伴隨大規(guī)模風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的并 網(wǎng)，其不確定性發(fā)生了質(zhì)的變化，對電力系統(tǒng)調(diào)度與控制間的協(xié)調(diào)帶來了新的問題，若認(rèn)為 風(fēng)電不可控，就需要圍繞頻率的波動(dòng)給出如何消納的調(diào)度與控制間關(guān)聯(lián)的策略。
[0008] 目前，針對大規(guī)模風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的并網(wǎng)，電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的研究主要集中 于如何在預(yù)調(diào)度時(shí)間級(jí)內(nèi)把握機(jī)組運(yùn)行位置和備用配置，其研究思路依然在沿用傳統(tǒng)方 式。比如中國專利公開號(hào)CN101071945A，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算量數(shù)據(jù)的計(jì)算方法，該 方法即在調(diào)度中視頻率處于額定值不變，對電力系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)的變動(dòng)并未進(jìn)行關(guān) 注。實(shí)際中，由于頻率允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，且反映出帶有自愈性的有功功率調(diào)節(jié)特性 (稱為頻率的一次調(diào)節(jié))，這是電力系統(tǒng)在一定條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡的本質(zhì)，一旦失去這一 特性，電力系統(tǒng)自動(dòng)控制將極其困難。因此，在調(diào)度中視頻率處于額定值不變，這與實(shí)際系 統(tǒng)運(yùn)行允許頻率波動(dòng)事實(shí)不符，必將造成調(diào)度結(jié)果(機(jī)組運(yùn)行位置與備用）的保守性，有時(shí) 甚至出現(xiàn)計(jì)算無解而實(shí)際可行的情況。
[0009] 實(shí)際上，隨著電力系統(tǒng)滿足對象(負(fù)荷與可再生能源發(fā)電）波動(dòng)性的增強(qiáng)，電力系 統(tǒng)自身所具備的協(xié)同能力不容忽視。頻率的調(diào)節(jié)作用可充分反映出電力系統(tǒng)控制有其本身 無序但實(shí)質(zhì)有序的協(xié)同能力。毫無疑問，這種協(xié)同能力來自發(fā)電和用電環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上主要是 常規(guī)發(fā)電機(jī)組和常規(guī)負(fù)荷，當(dāng)然也包括近來發(fā)起的可參與頻率調(diào)節(jié)的可再生能源發(fā)電、電 動(dòng)汽車以及需求管理等。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及各類新技術(shù)的出現(xiàn)，電力系統(tǒng) 運(yùn)行的協(xié)同能力如何在調(diào)度中得以體現(xiàn)，對電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性尤為重要。
[0010] 綜觀目前調(diào)度研究的現(xiàn)狀，依據(jù)預(yù)測來決策可調(diào)度機(jī)組運(yùn)行的位置以及備用的配 置是眾多研究者的共識(shí)，但就備用配置應(yīng)對的對象，以及頻率調(diào)節(jié)特性的本質(zhì)尚未清晰顯 現(xiàn)。因此，亟需一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，能夠針對大規(guī)模風(fēng)電等可再生 能源發(fā)電的并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。
[0011] 同時(shí)調(diào)度機(jī)構(gòu)也是電網(wǎng)運(yùn)行的指揮中心，肩負(fù)著電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要使命， 調(diào)度員是電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)運(yùn)行的指揮者，直接承擔(dān)著組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)電網(wǎng)運(yùn)行的重 任。傳統(tǒng)模式下調(diào)度員進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)運(yùn)行指揮主要通過電話來實(shí)現(xiàn)，隨著電網(wǎng)的發(fā)展 和管理水平的不斷提升，調(diào)度機(jī)構(gòu)與調(diào)度對象間開展實(shí)時(shí)調(diào)度業(yè)務(wù)聯(lián)系的信息量越來越 大，僅單一依靠調(diào)度電話進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)運(yùn)行指揮已逐漸不滿足調(diào)度員對復(fù)雜大電網(wǎng)的 調(diào)度管控要求。除調(diào)度電話外，建設(shè)調(diào)度機(jī)構(gòu)與調(diào)度對象間的另一座雙向網(wǎng)絡(luò)信息化橋梁 作為調(diào)度電話有機(jī)的補(bǔ)充，來提高調(diào)度運(yùn)行業(yè)務(wù)水平已成為迫切要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠通過需求的電力負(fù)荷調(diào)度 對整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)區(qū)域的有、無功功率備用作出調(diào)整，從而合理地分配電力系統(tǒng)的有、無 功功率備用，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率的自動(dòng)化電力調(diào)度系統(tǒng)及方法。
[0013] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種自動(dòng)化電力調(diào)度系統(tǒng)，包括 電力調(diào)度控制系統(tǒng)、電力調(diào)度指揮系統(tǒng)、電力調(diào)度預(yù)警系統(tǒng)。
[0014] 所述電力調(diào)度控制系統(tǒng)包括資源控制系統(tǒng)和電網(wǎng)電能調(diào)度系統(tǒng)；所述資源控制系 統(tǒng)用于對電力系統(tǒng)中參與負(fù)荷調(diào)度的負(fù)荷按區(qū)域和類型進(jìn)行分類，將同一種類型的負(fù)荷按 照區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、聚合，建立對應(yīng)各類型負(fù)荷的能效發(fā)電機(jī)模型，將所述區(qū)域內(nèi)的所有的能 效發(fā)電機(jī)模型聚合成所述區(qū)域?qū)?yīng)的能效發(fā)電廠模型，并建立所述能效發(fā)電廠模型對應(yīng)的 能效發(fā)電機(jī)有、無功功率備用容量分?jǐn)們?yōu)化模型，其中，所述有、無功功率備用容量分?jǐn)們?yōu) 化模型包括能效發(fā)電廠中各個(gè)能效發(fā)電機(jī)的有、無功功率備用容量優(yōu)化分?jǐn)偙壤?；并根?jù) 各個(gè)所述能效發(fā)電廠所分?jǐn)偟挠小o功功率備用容量，采用內(nèi)點(diǎn)法求解所述能效發(fā)電機(jī)的 有、無功功率備用容量分?jǐn)們?yōu)化模型，獲取所述能效發(fā)電廠中各個(gè)能效發(fā)電機(jī)所分?jǐn)偟挠小?無功功率備用容量，將各個(gè)能效發(fā)電機(jī)所分?jǐn)偟挠?、無功功率備用容量代入對應(yīng)的能效發(fā) 電機(jī)模型，獲取組成該能效發(fā)電機(jī)模型的各類負(fù)荷的調(diào)控量，根據(jù)各類負(fù)荷的調(diào)控量，調(diào)整 可調(diào)度負(fù)荷的運(yùn)行定值；所述電網(wǎng)電能調(diào)度系統(tǒng)用于將所述能效發(fā)電廠模型與傳統(tǒng)的基于 最優(yōu)潮流的有、無功功率備用容量計(jì)算模型相結(jié)合，建立對應(yīng)的電力系統(tǒng)有、無功功率備用 容量計(jì)算模型，并采用內(nèi)點(diǎn)法求解所述電力系統(tǒng)有、無功功率備用容量計(jì)算模型，獲取對應(yīng) 的各個(gè)能效發(fā)電廠所分?jǐn)偟挠小o功功率備用容量。
[0015] 所述電力調(diào)度指揮系統(tǒng)，包括電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺(tái)以及接入所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺(tái) 的用戶web終端；所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺(tái)包括依次設(shè)置的數(shù)據(jù)層、應(yīng)用組件層，以及接入 層；所述用戶web終端與所述接入層連接；所述用戶web終端及所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺(tái)通 過數(shù)據(jù)壓縮將調(diào)度指令或/和業(yè)務(wù)信息進(jìn)行壓縮形成消息包進(jìn)行消息交互；所述用戶web 終端與所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺(tái)之間的消息包通過消息推送引擎進(jìn)行發(fā)送。
[0016] 所述電力調(diào)度預(yù)警系統(tǒng)，包括設(shè)置在電力調(diào)度中心的輸入模塊、處理模塊和無線 發(fā)射模塊，以及設(shè)置在各調(diào)度對象處的警示裝置，所述警示裝置包括依次連接的無線接收 模塊、GPS定位模塊和報(bào)警器，且所述無線發(fā)射模塊與無線接收模塊對應(yīng)通訊連接。
[0017] 進(jìn)一步的，所述用戶web終端接收所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺(tái)發(fā)送的消息包后，解析 所述消息包，以文本、圖形、表格、多媒體的方式釋放所述消息包；所述用戶web終端向電網(wǎng) 調(diào)度指揮平臺(tái)發(fā)送消息時(shí)，將文本、圖形、表格、多媒體消息壓縮成相應(yīng)的消息包進(jìn)行回復(fù)。
[0018] 進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)層、應(yīng)用組件層，以及接入層均采用集群服務(wù)器模式。
[0019] 進(jìn)一步的，所述報(bào)警器包括報(bào)警指示燈和報(bào)警喇叭。
[0020] 本發(fā)明還公開了上述一種自動(dòng)化電力調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法，包括如下步驟： A、依據(jù)自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)，在不考慮電壓變化影響的前提下，將電力系統(tǒng)中各個(gè)源按 照適應(yīng)發(fā)電與負(fù)荷之間電功率平衡的協(xié)同能力劃分為以下三類： 具有自動(dòng)的協(xié)同能力的源，