考虑水电机组振动区间的清洁能源有功协调控制方法与流程

本发明涉及电力系统调度运行与控制领域，具体是考虑水电机组振动区间的清洁能源有功协调控制方法。

背景技术：

基于环保等因素的考虑，国家大力发展清洁能源发电，随着新能源发电规模的快速攀升，大量的新能源电站参与到供电系统，多个清洁能源共同参与同一潮流断面的情况也逐渐增多，由于风电、光伏等新能源电站的发电特性具有随机性、波动性和间歇性特点，以及电网调峰资源、输电通道能力不足等现状，导致新能源弃风、弃光问题严重，而水电的发电特性较为稳定，当这三者处于同一潮流断面时，不仅要解决弃风、弃光的问题，还要考虑水电机组振动区对水电机组安全稳定运行的影响。

已有的技术成果没有综合考虑电网安全稳定约束、水电振动区间约束、风光独立约束和调峰约束下，各约束负载率不同时新能源电站的指令上下限约束，同时由于风光发电预测偏差，导致新能源弃风弃光严重，电网接纳能力未充分利用。

技术实现要素：

为解决上述问题，提供一种考虑水电机组振动区间的清洁能源有功协调控制方法，应用于电网潮流断面多个清洁能源电站控制系统，所述多个清洁能源电站包括风电、光伏和水电站，所述控制系统包括协调指令，所述协调控制方法包括：

建立所述多个清洁能源电站的有功协调控制模型；

根据消纳空间和潮流断面负载率构建运行状态分区；

基于所述有功协调控制模型和所述运行状态分区进行协调指令优化；

基于所述优化后的协调指令对所述多个清洁能源电站进行协调控制。

进一步，所述有功协调控制模型的建立包括：多个清洁能源电站的指令上下限约束算法、消纳空间约束算法、潮流断面安全约束算法和水电振动区约束算法。

进一步，根据潮流断面的有功潮流、有功限额、整体清洁能源实时出力和消纳空间计算潮流断面和消纳空间的负载率，所述运行状态分区包括安全区、预警区和紧急区。

进一步，所述多个清洁能源电站的指令上下限约束算法表征为：

式中p′n.i、p′n.i、分别表示某一清洁能源电站i的指令下限、有功指令、指令上限，c为所述新能源电站i的复数集合。

进一步，所述消纳空间约束算法表征为：

式中p′grid为消纳空间。

进一步，所述水电振动区约束算法表征为：

式中p′ht.k、p′ht.k、分别表示水电机组k的振动区下限、有功指令、振动区上限，h为发电机组k的集合。

进一步，所述潮流断面安全约束算法表征为：

式中s0.j.i、s0.j.k、ptl.j、ptl.j.max分别表示电站i对断面j的在线有功灵敏度、发电机组k对断面j的在线有功灵敏度、潮流断面j的有功潮流、潮流断面j的有功限额。

进一步，所述消纳空间负载率表征为：

式中l^grid为消纳空间负载率。

进一步，所述安全区表征为：

式中μyj.j、μyj.grid、t1.min分别表示断面j负载率预警值、消纳空间负载率预警值、安全区持续时间阈值，t为该分区持续时间；

所述预警区表征为：

μyj.j≤ptl.j(t)/ptl.j.max≤μtz.j

μyj.grid≤l^grid(t)≤μtz.grid

t＞t2.min

式中μtz.j、μtz.grid、t2.min分别表示断面j负载率紧急阈值、消纳空间紧急阈值、预警区持续时间阈值；

所述紧急区表征为：

ptl.j(t)/ptl.j.max＞μtz.j

l^grid(t)＞μtz.grid

t＞t3.min

式中t3.min表示紧急区持续时间阈值。

进一步，当所述清洁能源电站关联多个处于不同运行状态的潮流断面，选取负载率最大的断面的运行状态做优化，当负载率最大的断面运行状态为安全区时表征为：

pn.i≤p′n.i≤ppre.i

式中pn.i、ppre.i分别表示电站有功出力、预测值；

当负载率最大的断面运行状态为预警区或紧急区，且水电机组出力指令处于振动区时表征为：

p′n.i≤p′n.i≤pn.i

当负载率最大的断面运行状态为预警区或紧急区，且水电机组出力指令不处于振动区时表征为：

p′ht.k≤p′ht.k≤pht.k

式中pht.k表示水电机组指令上限；

当初始运行状态处于安全区或预警区，电站按初始有功指令p⁰n.i进行协调控制相关的所有断面和消纳空间均有裕度，则重新调整清洁能源电站的指令上限和下限，得到优化指令，具体表征为：

式中δ1、δ2均为预设阈值。

本发明的有益效果在于，提供了考虑水电机组振动区间的清洁能源有功协调控制方法，针对不同负载率状态，实现风电、光伏、水电之间的合理调配，通过分区协调控制的方式，避免弃风、弃光，同时避免水电机组在振动区间运行。

附图说明

用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的实施原理框图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的发明构思做具体示例性阐述，故对以下内容的理解不应该是对本发明保护范围的限定，而是对原理理解的辅助。

实施例：如图1所示，一种考虑水电机组振动区间的清洁能源有功协调控制方法，应用于电网潮流断面多个清洁能源电站控制系统，所述多个清洁能源电站包括风电、光伏和水电站，所述控制系统包括协调指令，所述协调控制方法包括：

建立所述多个清洁能源电站的有功协调控制模型；

根据消纳空间和潮流断面负载率构建运行状态分区；

基于所述有功协调控制模型和所述运行状态分区进行协调指令优化；

基于所述优化后的协调指令对所述多个清洁能源电站进行协调控制。

作为优选的，所述有功协调控制模型的建立包括：多个清洁能源电站的指令上下限约束算法、消纳空间约束算法、潮流断面安全约束算法和水电振动区约束算法。

作为优选的，根据潮流断面的有功潮流、有功限额、整体清洁能源实时出力和消纳空间计算潮流断面和消纳空间的负载率，将电网的消纳空间与电站的实时出力情况结合，得到准去的实时潮流断面和消纳空间负载率，以此对运行状态进行分区，给出明确的分区界定，所述运行状态分区包括安全区、预警区和紧急区。

作为优选的，所述多个清洁能源电站的指令上下限约束算法表征为：

式中p′n.i、p′n.i、分别表示某一清洁能源电站i的指令下限、有功指令、指令上限，c为所述新能源电站i的复数集合。

作为优选的，所述消纳空间约束算法表征为：

式中p′grid为消纳空间，取决于电网调峰能力，根据ace及其所处区间、总调节功率，结合参与实时调节的常规机组的负备用和调节能力计算得出。

作为优选的，所述水电振动区约束算法表征为：

式中p′ht.k、p′ht.k、分别表示水电机组k的振动区下限、有功指令、振动区上限，h为发电机组k的集合。

作为优选的，所述潮流断面安全约束算法表征为：

式中s0.j.i、s0.j.k、ptl.j、ptl.j.max分别表示电站i对断面j的在线有功灵敏度、发电机组k对断面j的在线有功灵敏度、潮流断面j的有功潮流、潮流断面j的有功限额。

作为优选的，所述消纳空间负载率表征为：

式中l^grid为消纳空间负载率。

作为优选的，所述安全区表征为：

式中μyj.j、μyj.grid、t1.min分别表示断面j负载率预警值、消纳空间负载率预警值、安全区持续时间阈值，t为该分区持续时间；

所述预警区表征为：

μyj.j≤ptl.j(t)/ptl.j.max≤μtz.j

μyj.grid≤l^grid(t)≤μtz.grid

t＞t2.min

式中μtz.j、μtz.grid、t2.min分别表示断面j负载率紧急阈值、消纳空间紧急阈值、预警区持续时间阈值；

所述紧急区表征为：

ptl.j(t)/ptl.j.max＞μtz.j

l^grid(t)＞μtz.grid

t＞t3.min

式中t3.min表示紧急区持续时间阈值。

考虑到电网负荷变化、新能源出力波动等因素可能引起断面潮流的波动，为避免lj^net和l^grid的所处区间反复切换导致新能源的指令来回调整，将持续时间t大于阈值作为安全区间判定的必要条件，并针对预警区和紧急区，设置区间最小保持时间，该时段内，区间只能保持或往负载率更大的区间发展。

作为优选的，当所述清洁能源电站关联多个处于不同运行状态的潮流断面，选取负载率最大的断面的运行状态做优化，当负载率最大的断面运行状态为安全区时表征为：

pn.i≤p′n.i≤ppre.i

式中pn.i、ppre.i分别表示电站有功出力、预测值；

当负载率最大的断面运行状态为预警区或紧急区，且水电机组出力指令处于振动区时表征为：

p′n.i≤p′n.i≤pn.i

当负载率最大的断面运行状态为预警区或紧急区，且水电机组出力指令不处于振动区时表征为：

p′ht.k≤p′ht.k≤pht.k

式中pht.k表示水电机组指令上限；

当初始运行状态处于安全区或预警区，电站按初始有功指令p⁰n.i进行协调控制相关的所有断面和消纳空间均有裕度，则重新调整清洁能源电站的指令上限和下限，得到优化指令，避免预测偏差导致限电，具体表征为：

式中δ1、δ2均为预设阈值。

作为另一种可行的实施例：以参与协调控制的电站的考虑综合系数ωn.i发电指令和最大优化目标，表征为：

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多个变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。