一种风电集中接入后的互联电网分布式agc控制方法
【专利摘要】本发明提供一种风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，包括以下步骤：风电-非风电控制区协调决策器确定风电波动平衡责任系数矩阵；风电控制区控制器根据风电控制区承担自身控制区的风电波动平衡责任系数，确定风电控制区的AGC总调节量，并分配至各AGC机组执行；非风电控制区控制器根据非风电控制区承担的风电控制区的风电波动平衡责任系数，确定非风电控制区的AGC总调节量，并分配至各AGC机组执行。本发明充分发扬了互联电网控制区之间的功率互援作用，解决了局部电网调节能力欠缺而造成的风电无法消纳的问题。
【专利说明】-种风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法
【技术领域】
[OOOU 本发明设及一种控制方法，具体设计一种风电集中接入后的互联电网分布式AGC 控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，风力发电在我国已进入快速发展阶段，并网容量和装机容量均已位居世界 第一。大规模风电并网后，风电出力的随机性和间歇性特性使得互联电网负荷频率（LFC) 控制不仅需要平衡负荷波动功率，同时也需要平衡来自风电的"负"负荷不规则的波动，电 网的源荷双侧波动给电网的负荷频率（LFC)的AGC控制带来新的挑战。
[0003] 目前的AGC控制采用分区的控制模式。在互联电网中，各控制区的AGC控制模式 通常采用联络线频率偏差控制（TBC)，W维持本控制区有功功率的就地平衡。但是风电受到 自然条件的束缚，风电场一般分布在互联电网中风资源丰富的地区，风电的分布也就往往 集中在少数的某些控制区，例如中国的风电主要集中在S北地区W及沿海的一些地区。风 电接入互联电网局部区域后，局部区域的区域控制偏差ACE变化范围大，使得局部电网的 AGC调节资源显得相对紧张，依靠本局部控制区内的AGC往往很难平衡风电的大幅度波动 功率，从而给风电的消纳W及互联电网频率带来很大的影响。并且更特别的，风电的快速大 范围波动需要快速的调节资源与之匹配，但是在一些国家如中国的风电集中区域往往缺少 例如燃气等快速的AGC机组，因此更加剧了风电接入后的AGC控制难度。因此必须重新审 视当前局风电渗透下的电网AGC控制方法，W提局AGC系统的控制性能。
[0004] 目前，如何确定互联电网控制区域AGC总调节功率，提升互联电网LFC的有功AGC 控制性能研究备受关注。早在20世纪50年代，Kirchmayer根据经典控制理论中的传递函 数原理，提出了互联系统LFC的数学模型，研究了 PI控制方法；至今目前工程上仍然主要应 用针对控制区域偏差ACE采用PI控制算法来确定互联电网各控制区的AGC调节功率。随 着1997年，肥RC提出新的CPS1和CPS2的AGC自动发电控制性能评价标准（简称(PS标 准），增强了互联电网控制区之间的功率支援能力，互联电网控制区域AGC总调节功率的确 定还包括了区域间功率支援增量。但是该种功率支援量是极其有限的，很难满足风电大规 模集中电网下的互联电网有功功率控制的需求。因此。文献[高宗和，滕贤亮，张小白.适 应大规模风电接入的互联电网有功功率控制[J].电力系统自动化，2010,34(17) ;37-41.] 针对我国互联电网提出了集中式AGC控制的构想，通过平等地调动网内优质调频电源，W 应对大规模风电并网的有功控制挑战，但该文并没有讨论具体的控制模型与算法。并且集 中式的AGC控制对数据通信的可靠性提出了更高的要求，控制中屯、需要收集整个互联电网 内的联络线功率、稳定断面潮流、AGC机组调节信息等，通讯数据量大为增加，信息交换较W 往变得更为复杂。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种风电集中接入后的互联电网分布 式AGC控制方法，各控制区只需要与本控制区相关的风电信息，并不需要整个互联电网的 信息。本发明充分发扬了互联电网控制区之间的功率互援作用，解决了局部电网调节能力 欠缺而造成的风电无法消纳的问题。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] 本发明提供一种风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，所述方法包括 W下步骤：
[000引步骤1 ;风电-非风电控制区协调决策器确定风电波动平衡责任系数矩阵；
[0009] 步骤2 ;风电控制区控制器根据风电控制区承担自身控制区的风电波动平衡责任 系数，确定风电控制区的AGC总调节量，并分配至各AGC机组执行；
[0010] 步骤3 ;非风电控制区控制器根据非风电控制区承担的风电控制区的风电波动平 衡责任系数，确定非风电控制区的AGC总调节量，并分配至各AGC机组执行。
[0011] 所述步骤1中，风电波动平衡责任系数矩阵用nXm矩阵用a表示，有；
[0012]
【权利要求】
1. 一种风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征在于，所述方法包括 以下步骤： 步骤1 :风电-非风电控制区协调决策器确定风电波动平衡责任系数矩阵； 步骤2 :风电控制区控制器根据风电控制区承担自身控制区的风电波动平衡责任系 数，确定风电控制区的AGC总调节量，并分配至各AGC机组执行； 步骤3 :非风电控制区控制器根据非风电控制区承担的风电控制区的风电波动平衡责 任系数，确定非风电控制区的AGC总调节量，并分配至各AGC机组执行。
2. 根据权利要求1中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤1中，风电波动平衡责任系数矩阵用nXm矩阵用α表示，有：
α由上半部分和下半部分两部分组成，上半部分矩阵为风电控制区的风电波动平衡责 任系数矩阵，其为对角方阵，amm为风电控制区m用于自身的风电波动平衡责任系数； 下半部分矩阵为非风电控制区参与平衡风电波动功率的责任系数矩阵，其为（n-m)Xm矩阵，αn，m为非风电控制区η参与平衡风电控制区m的风电波动功率的责任系数。
3. 根据权利要求2中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，在每个调度周期内，α按照如下步骤获得： (1) 确定上半部分矩阵中的元素，具体过程如下： 1-1)针对风电控制区i，预测下个调度周期内的风电出力期望值Piw和最大预测误差APi,i= 1，2，…，m; 1-2)寻找风电控制区i的自身控制区的风电波动平衡责任系数απ，使得I(l-αu)ΔΡ」SLi，其中CtiiE[〇，1]，Li为风电控制区i的功率转移容许设定阈值，且：
其中，ε1(|为一年时段内系统实际频率与标准频率偏差的IOmin平均值的均方根值；Bs 为互联电力系统总频率偏差系数；Bi为风电控制区i的频率偏差系数； 1-3)重新执行1-2)，直至确定上半部分矩阵中的所有元素； (2) 确定下半部分矩阵中的元素，具体过程如下： 3-1)逐一确定每一列元素，使每一列元素之和等于1 ;3-2)针对非风电控制区j，预测 下个调度周期的该非风电控制区j内的负荷需求Plj，其中j=m+l，m+2,"·，η;3-3)针对非 风电控制区j，检验第j行元素是否满足下列约束：
其中，APi为风电控制区i的风电功率预测误差极值，Zfix和Zfn为非风电控制区j中 所有机组的最大出力和最小出力，β为旋转备用水平，Lj为非风电控制区j的功率转移容 许设定阈值，且：
其中，为非风电控制区j的频率偏差系数； 3-4)针对非风电控制区j，如果第j行元素出现不满足上述条件，则返回3-1)，重新调 整下半部分矩阵的元素，即非风电控制区j的风电波动平衡责任系数； 3-5)如果非风电控制区j的风电波动平衡责任系数整定发生超时，则增大上半部分矩 阵的元素，即加大风电控制区i的风电波动平衡责任系数后，返回3-1)，重新调整下半部分 矩阵的元素，即非风电控制区j的风电波动平衡责任系数。
4. 根据权利要求1中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤2具体包括以下步骤： 步骤2-1 :计算风电控制区i的区域控制偏差ACEi,有： ACEi =BiAf^(XPti-XI0i) 其中，Bi为风电控制区i的频差系数；Afi为风电控制区i的频率偏差，且Afi=fi-f。， 4为当前控制周期内风电控制区i的电网频率实际测量值，fC1为标称频率；SPtiS风电控 制区i中所有联络线交换功率的实际量测值之和，ΣIcii为风电控制区i与外控制区的交易 计划之和； 步骤2-2 :计算风电控制区i的基本调节量Pbase，有：
其中，kp为比例系数，ki为积分系数； 步骤2-3 :计算风电控制区i的平衡区内风电波动的调节量Pwind; 步骤2-4 :计算风电控制区i参与平衡频率波动的支援调节量Pf; 步骤2-5 :计算风电控制区i的AGC总调节量Ptotal，有Pttrtal=Pbase+Pwind+Pf。
5. 根据权利要求3中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤2-3具体包括以下步骤： 步骤2-3-1 :首先接收风电-非风电控制区协调决策器下发的风电控制区i的自身控 制区的风电波动平衡责任系数aii; 步骤2-3-2 :计算风电控制区i的风电控制偏差WCEi,有： WCEi=Pnvx 其中，r'a为在当前控制周期内风电控制区i的风电实际出力，为在当前控制周期 内风电控制区i的风电计划出力； 步骤2-3-3 :计算风电控制区i的平衡区内风电波动的调节量Pwind，有： P^=Hkp ^,rWCE^l^rWCE^dt) ，
6. 根据权利要求3中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤2-4具体包括以下步骤： 步骤2-4-1 :计算风电控制区i的频率偏差平均值ΔΙ，有： 其中，Ni为风电控制区i的频率偏差采集样本个数； 步骤2-4-2 :根据分级确定风电控制区i参与平衡频率波动的支援调节量Pf，具体 有： A) 如果|δ@ <AFmin，则Pf= 〇,其中ΛFmin为频率调节门槛设定值； B) 如果|八./；|>#；1111则/^=_1^.^1，其中1^为频率增益系数，具体有 ： B-1)如果Pf>Pmaxup，则Pf=Pmaxup，其中Pmaxup为风电控制区i向上调节的最大值； B-2)如果Pf<-P maxdown?贝丨JPf^maxdown? 其中？_<!。?为风电控制区i向下调节的最大值。
7. 根据权利要求1中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤3具体包括以下步骤： 步骤3-1 :计算非风电控制区j的区域控制偏差ACE^有 ACEj =BjAfj^(XPtj-XIoj) 其中，Bj3非风电控制区j的频差系数；Aq为非风电控制区j的频率偏差，且Afj= fj-fo, &为当前控制周期内非风电控制区j的电网频率实际测量值；ΣΡ 非风电控制区 j中所有联络线交换功率的实际量测值之和，2&为非风电控制区j与外控制区的交易计 划之和； 步骤3-2 :计算非风电控制区j的基本调节量P'b_，有：
步骤3-3 :计算非风电控制区j的平衡区内风电波动的调节量P' wind; 步骤3-4 :计算非风电控制区j参与平衡频率波动的支援调节量P' f; 步骤3-5 :计算非风电控制区j的AGC总调节量P't(rtal，有P't(rtai= P，base+P，wind+P，f°
8. 根据权利要求6中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤3-3具体包括以下步骤： 步骤3-3-1 :首先接收风电-非风电控制区协调决策器下发的α的第j行元素，组成非 风电控制区j参与风电控制区的风电波动平衡责任系数c^，有％= [αμap. . .ajni]， 其中，α>为非风电控制区j参与的风电控制区m的风电波动平衡责任系数； 步骤3-3-2 :接收各风电控制区发送来的风电控制偏差值，形成非风电控制区j的风电 控制偏差WCE^有：
其中，if1在当前控制周期内风电控制区m的风电实际出力，P:为在当前控制周期内 风电控制区m的风电计划出力； 步骤3-3-3:计算非风电控制区j的平衡区内风电波动的调节量P'wind，有：
其中，WCE' WCEj勺转置向量。
9.根据权利要求6中所述的风电集中接入后的互联电网分布式AGC控制方法，其特征 在于，所述步骤3-4具体包括以下步骤： 步骤3-4-1:计算频率偏差平均值△/,_，有：
其中，％为非风电控制区j的频率偏差采集样本个数； 步骤3-4-2:根据分级确定非风电控制区j参与平衡频率波动的支援调节量Pf， 具体有： A)如果|Δ万|<AFmin，则p，f=〇; B}如果|δ/」>AFmm则尸;=_?^ ,具体有： Β-1)如果P'f>P' _p^lJP'f=P'_ρ，其中P'__为非风电控制区j向上调 节的最大值； B-2)如果P'f<-P' maxdown?贝丨JPfPmaxdown?其中P、axd_为非风电控制区j向 下调节的最大值。
【文档编号】H02J3/38GK104467015SQ201410769057
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】单茂华, 田伟, 鄢蜜昉, 严春华, 姚建国 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网浙江省电力公司