一种实时发电计划闭环控制的分步优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种实时发电计划闭环控制的分步优化方法，包括下列步骤：获取各类优化数据，确定实时发电计划闭环控制的优化空间；分别建立实时发电计划闭环控制的有功优化模型与控制模式优化模型；当系统中机组调节容量不足时，有功优化模块会优先调整机组的出力计划，实现可调容量的优化转移；若机组调节容量仍然无法满足要求时，控制模式优化模块会进一步调整机组的控制模式，补充系统的可调容量水平；经过分步优化，最终获得合理的实时发电计划闭环控制结果。本发明有助于电网对控制资源更合理调用，提高电网调度的精细化水平。
【专利说明】-种实时发电计划闭环控制的分步优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统调度自动化【技术领域】，涉及一种实时发电计划闭环控制的分 步优化方法。
【背景技术】
[0002] 电网调度是一个多周期逐步递进和细化的过程，包括月度计划、日前发电计划、实 时发电计划、自动发电控制（AGC)等多个不同时间尺度的环节。其中，实时发电计划根据外 部条件的变化，滚动修正日前发电计划，为自动发电控制提供更为精准的基点功率，实现了 日前计划与实时调度之间的衔接，提升电网调度的精细化管理水平。同时，大规模并网风电 的随机性和波动性，使得日前计划与实时调度之间存在较大偏差，不宜采用日前计划与AGC 直接相结合的时间尺度跨度较大的调度方式，从而凸显了实时发电计划在实际生产中的重 要性。
[0003] 自动发电控制的主要任务是在电力系统的负荷随机变化时调整发电出力，从而维 持电力系统的频率在允许范围内。考虑到电网运行的安全性与经济性，要求在实时调度中 存在适量的发电调节容量，用于提供调节备用供AGC调用。AGC环节中的发电机组根据其 预设的控制模式，一般分为2类：第1类跟踪发电计划指令运行，不提供调节备用，即计划模 式；第2类按电网实时控制指令参与区域控制误差（ACE)调整，提供调节备用，即调节模式。 在实时调度中，为应对电网运行中的各种不确定因素，需要设置部分机组运行于调节模式， 用于消除ACE。
[0004] 如果能在实时发电计划环节，根据相对较为准确的超短期负荷预测，合理地安排 发电计划（包括机组控制模式），组织各类机组控制模式和调节容量的优化调控，实现实时 发电计划的闭环控制，既保证了全系统的经济运行，又在事前就达到AGC控制的要求，避免 AGC频繁调节机组。
[0005] 目前实时发电计划编制与AGC之间的协调相对简单，二者之间缺乏紧密结合。在 调度生产中，实时发电计划编制主要以机组的有功出力计划为主，根据超短期负荷预测进 打发电计划调整后受给实时控制环节，作为AGC中机组的控制目标或者基点功率。在AGC中 由调度人员根据经验进行机组控制模式的设置，选择一部分机组用于跟踪实时发电计划， 另一部分机组参与区域控制偏差的调整。
[0006] 实时发电计划没有充分考虑AGC调节性能的要求，一方面会降低实时发电计划的 执行效率，影响实时计划的效果；另一方面将增大AGC控制压力，AGC仅根据ACE事后反馈 信息，很难在未来时段保持综合的最优调节能力。随着电网规模不断扩大，电网运行日益复 杂，电网实时运行变化加大，电网调峰调频压力日渐增大，不同类型、不同控制目标机组运 行模式转换频繁，将极大影响AGC实时控制的效果，也给运行人员带来了巨大的工作量。
[0007] 实时发电计划的闭环控制，由于在计划编制环节考虑了 AGC调节需求，问题包含 机组的有功出力、调节备用、控制模式三类决策量，进一步，发电机组的模式转换与有功分 配（出力与备用）具有耦合性，发电机组的有功出力与调节备用也具有耦合性，使得该问题 具有较高的复杂度，而目前尚无有效的优化方法。
【发明内容】
[0008] 本发明实施的目的在于提供一种实时发电计划闭环控制的分步优化方法，实现实 时发电计划与自动发电控制之间的一体化衔接，通过发电控制环节的前移，在实时计划层 面考虑实时调度对发电机组控制模式与调节容量的要求，为实时在线调度预留更合理的备 用分布和全局最佳调节能力。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于电网实时调度计划的实时发电计 划闭环控制的分步优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010] 1)确定需要开展实时发电计划闭环控制的周期，进行数据准备，获取周期内各时 段最新的的负荷、调节备用需求，获取周期内检修计划、联络线计划、各机组的初始计划，获 取发电机组的实际控制模式，以确定实时发电计划闭环控制的优化空间；
[0011] 2)基于发电机组的实际控制模式，考虑系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约 束，以机组出力偏差成本与系统调节备用松弛成本之和最小为目标函数，建立实时发电计 划闭环控制的有功优化模型，实现机组出力计划与调节备用的联合优化；
[0012] 实时发电计划闭环控制的有功优化模型为：
[0013] 目标函数：
【权利要求】
1. 一种实时发电计划闭环控制的分步优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 确定需要开展实时发电计划闭环控制的周期，进行数据准备，获取周期内各时段最 新的的负荷、调节备用需求，获取周期内检修计划、联络线计划、各机组的初始计划，获取发 电机组的实际控制模式，以确定实时发电计划闭环控制的优化空间； 2) 基于发电机组的实际控制模式，考虑系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束， 以机组出力偏差成本与系统调节备用松弛成本之和最小为目标函数，建立实时发电计划闭 环控制的有功优化模型，实现机组出力计划与调节备用的联合优化； 实时发电计划闭环控制的有功优化模型为： 目标函数：
其中，I为系统中参与实时调度的机组数，T为实时发电计划周期包含时段数，pit为机 组i在时段t的出力；pit(l为机组i在时段t的初始计划出力；C(|pit-pitQ|)为机组出力绝 对偏差的成本函数，它是分段线性的凸曲线；qt为时段t的系统调节备用松弛变量;M为系 统调节备用松弛惩罚成本；Lt为系统t时段的总负荷；rit为机组i在时段t提供的调节备 用；Qt为系统在时段t的调节备用需求；Xitl为机组i的实际控制模式，O代表计划模式，1代 表调节模式；和R^in分别表示机组i调节能力的上下限；Pi^x和P^ in分别表示机组 i发电出力的上下限；A ,为机组i每时段爬坡速率的最大值；T为给定允许的机组响应时 间A为机组i的调节速率；^和￡ii分别表示支路i j的潮流上下限，pyt)为支路i j在 t时段的潮流； 将模型中的非线性因素线性化表达，采用线性规划法计算出机组在调度周期内各时段 的有功出力Pit、调节备用rit以及各时段的系统调节备用松弛量qt ; 3) 根据步骤2)的有功优化结果，判断实际控制模式能否满足调节备用需求；若各时 段的系统调节备用松弛量总加值为零，则实际控制模式能够满足调节备用需求，设置机组i 在时段t的控制模式Xit为其实际控制模式，进入步骤5)，否则进入步骤4); 4) 基于实时发电计划闭环控制的有功优化结果，考虑系统调节备用需求，以系统中所 有机组的控制模式转换成本之和最小为目标函数，建立实时发电计划闭环控制的控制模式 优化模型，动态选择提供调节备用的发电机组； 实时发电计划闭环控制的控制模式优化模型为： 目标函数：
其中，Xit为机组i在时段t的控制模式状态，0/1变量，O代表计划模式，1代表调节模 式；yit为机组i在时段t是否由计划模式转换为调节模式，0/1变量；Zit为机组i在时段t 是否由调节模式转换为计划模式，0/1变量A为机组i由计划模式转换为调节模式的优先 级成本A为机组i由调节模式转换为计划模式的优先级成本；Qt为系统在时段t的调节 备用需求；Ot为系统在时段t的调节备用需求上限； 采用混合整数规划法计算出机组在调度周期内各时段的控制模式Xit ; 5)计算结束；获得机组在调度周期内各时段的有功出力，将其作为自动发电控制环节 的基点功率；获得机组在调度周期内各时段的控制模式，将其作为自动发电控制环节的基 本控制模式；优化结束。
【文档编号】G06Q50/06GK104361401SQ201410558564
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】李利利, 戴则梅, 丁恰, 滕贤亮, 吴炳祥, 袁飞, 张勇, 仇晨光 申请人:国电南瑞科技股份有限公司, 江苏省电力公司