一种自动发电控制方法
【专利摘要】本申请公开了一种自动发电控制方法，包括：每个电网区域j，在每个预设的控制周期，确定当前本区域的负荷变化量、电网区域i的频率偏差量和电网区域k的频率偏差量，其中，所述电网区域i为功率流到所述电网区域j的每个电网区域，电网区域k为所述电网区域j的功率流到的每个电网区域；所述电网区域j，根据所述负荷变化量和所述频率偏差量，按照系统调节开销与频率偏差处罚之和最小的原则，确定当前控制周期本区域的出力控制指令和本区域的控制评价参数；并根据所述出力控制指令进行本区域的发电控制，根据所述控制评价参数，获知当前本区域的频率稳定性。采用本发明，可以有效实现电力系统内的频率稳定且成本低。
【专利说明】
一种自动发电控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统频率控制技术，特别是涉及一种自动发电控制（AGC)方法。
【背景技术】
[0002] 在互联电力系统中，各区域电网通过自动发电控制（AGC)维持系统内的频率稳 定。一般来说，频率调节会产生成本，因此区域电网总是希望最小化其调节成本，在进行自 动发电控制时一般要求经济性最优。当各个区域相互合作时，可以实现经济最优。
[0003]目前的自动发电控制方法采用集中式控制，即由控制中心采集各区域电网的实时 状态信息，据此进行统一决策控制。该方法存在如下问题：
[0004] -、由于风电等可再生能源接入后不确定性增加，使得各区域的状态信息变化较 快，这样，就会导致控制中心所掌握的状态信息很容易过时、与实际情况不符，从而会降低 集中的频率控制的有效性。
[0005] 二、在实际应用中，区域电网的数量庞大，大量状态信息的传输、处理也会增加集 中控制的资源开销成本较高，因此无法满足调节成本最小化的实际需要。
[0006] 由此可见，现有的自动发电控制方法存在调节性能差、调节成本高等问题。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种自动发电控制方法，该方法可以有效 实现电力系统内的频率稳定且成本低。
[0008] 为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
[0009] -种自动发电控制方法，包括：
[0010] 每个电网区域j，在每个预设的控制周期，确定当前本区域的负荷变化量、电网区 域i的频率偏差量和电网区域k的频率偏差量，其中，所述电网区域i为功率流到所述电网 区域j的每个电网区域，电网区域k为所述电网区域j的功率流到的每个电网区域；
[0011] 所述电网区域j，根据所述负荷变化量和所述频率偏差量，按照系统调节开销与频 率偏差处罚之和最小的原则，确定当前控制周期本区域的出力控制指令和本区域的控制评 价参数；并根据所述出力控制指令进行本区域的发电控制，根据所述控制评价参数，获知当 前本区域的频率稳定性。
[0012] 综上所述，本发明提出的自动发电控制方法，采用分布式的方式，由各电网区域按 照系统调节开销与频率偏差处罚之和最小的原则，独立确定当前控制周期本区域的出力控 制指令。如此，既可以确保区域的频率稳定性，又可以使调节成本达到最低。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明实施例一的流程示意图；
【具体实施方式】
[0014] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对 本发明作进一步地详细描述。
[0015] 本发明的核心思想是：采用分布式的控制方式，由各区域主体以频率偏差发生后 的调节费用和频率偏差处罚之和为目标，确定本区域的相应控制指令。如此，既可以确保区 域的频率稳定性，又可以使调节成本达到最低。
[0016] 由于这里需要考虑多个利益相关主体的利益（即调节费用和频率偏差处罚），本 发明将引入博弈论来基于这些相关主体做出最优决策。
[0017] 图1为本发明实施例一的流程示意图，如图1所示，该实施例主要包括：
[0018] 步骤101、每个电网区域j，在每个预设的控制周期，确定当前本区域的负荷变化 量、电网区域i的频率偏差量和电网区域k的频率偏差量，其中，所述电网区域i为功率流 到所述电网区域j的每个电网区域，电网区域k为所述电网区域j的功率流到的每个电网 区域。
[0019] 本步骤中，每个电网区域将在每个控制周期，计算出本区域的负荷变化量、功率流 入区域的频率偏差量和功率流出区域的频率偏差量，以供在后续步骤中利用这些参数确定 出最优的出力控制指令，这些参数的具体获取方法为本领域技术人员所掌握，在此不再赘 述。
[0020] 需要说明的是，对于一电网区域而言，可以通过物理测量获知与其相连的其他电 网区域的频率偏差量，本区域的频率偏差量可以通过物理测量也可以通过下文提及的动态 方程组得到。
[0021] 所述控制周期的设置可由本领域技术人员根据实际需要进行设置，例如可以为1 分钟。
[0022] 步骤102、所述电网区域j，根据所述负荷变化量和所述频率偏差量，按照系统调 节开销与频率偏差处罚之和最小的原则，确定当前控制周期本区域的出力控制指令和本区 域的控制评价参数；并根据所述出力控制指令进行本区域的发电控制，根据所述控制评价 参数，获知当前本区域的频率稳定性。
[0023] 本步骤中，通过按照系统调节开销与频率偏差处罚之和最小的原则，确定当前控 制周期本区域的出力控制指令，从而可以确保所得到的出力控制指令能够满足：频率稳定 且控制成本开销最低的要求。
[0024] 较佳地，所述控制评价参数包括：频率偏差量、发电偏差量、每个功率流入区域流 到本区域的联络线功率和本区域流到每个功率流出区域的联络线功率。
[0025] 较佳地，每个电网区域可以采用下述方法，确定当前控制周期本区域的出力控制 指令和控制评价参数：
[0026] 计算动态方程组
4导到所述出力控制 指令和所述控制评价参数。
[0027] 其中，Co j为电网区域j的频率偏差量W j为电网区域j的发电机惯性系数；D』为 电网区域j的阻尼系数；为电网区域j的发电偏差量；if为电网区域j的负荷变化量； P_]k为从电网区域j流到电网区域k的联络线功率
为电网区域j流出的所有联络线 功率之和；Ρι]为从电网区域i流到电网区域j的联络线功率
'为流到电网区域j的所 有联络线功率之和；B1,为电网区域i和电网区域j之间的线路电抗的倒数；ω 电网区 域i的频率偏差量；Bjk为电网区域j和电网区域k之间的线路电抗的倒数
b电网区域 j的出力控制指令；R,为电网区域j的发电机对频率偏差的响应特性系数，表征发电机对频 率偏差的响应特性；Kj为电网区域j的控制指令对频率的响应特性系数，表征区域控制指 令对频率的响应特性； a]为电网区域j的频率响应系数；i为功率流到电网区域j的电网区 域编号；V为功率流到所述电网区域j的电网区域总数；k为电网区域j的功率流到的电网 区域编号；W为电网区域j的功率流到的电网区域总数，(i)表示对参数X关于时间求导。
[0028] 上述参数中Mp Dp BlP Bjk Rp &和a j均为已知常数，具体的获取方法为本领域技 术人员所掌握，在此不再赘述。
[0029] 这里需要说明的是，上述方程组是基于博弈论，以
为目标函数，以
为约束条件，结合电力系统的动态和控制指令的动态得到的，其中，
为频率响应动态方程，
为联 络线功率流入动态方程，其方程数量由所述V决g
反映联络线功率流 出动态方程，其方程数量由所述W决定：
为发动机动态方程，
为控制指令动态方程。如此，可以确保所得到出力控制指令和所述控制评价 参数的数值能够满足目I
?该目标即系统调节开销与频 率偏差处罚之和最小的目标，因此，可以确保利用求解上述方程组所得到的出力控制指令 进行控制后，既可达到系统内的频率稳定，又可确保成本开销的最低。
[0030] 具体地，可以采用下述方法来获知当前本区域的频率稳定性：
[0031] 将本周期得到的所述控制评价参数与上一控制周期的相应参数进行比较，如果变 化幅度在预设的可接收变化范围内，则确定当前本区域处于频率稳定状态，否则，确定当前 本区域处于频率不稳定状态。
[0032] 上述方法中，每个控制评价参数的可接收变化范围可由本领域技术人员根据实际 需要设定。
[0033] 从上述技术方案可以看出，本发明通过采用分布式控制的方式，由各区域基于博 弈论，按照系统调节开销与频率偏差处罚之和最小的原则，确定在每个控制周期的出力控 制指令，既可以确保区域的频率稳定性，又可以使调节成本达到最低。另外，本发明可以实 现完全的分布式控制，不需要集中的控制中心，不需要大量的信息交互，因此，能够提高系 统运行的灵活性，节约成本开销。
【主权项】
1. 一种自动发电控制方法，其特征在于，包括： 每个电网区域j，在每个预设的控制周期，确定当前本区域的负荷变化量、电网区域i 的频率偏差量和电网区域k的频率偏差量，其中，所述电网区域i为功率流到所述电网区域 j的每个电网区域，电网区域k为所述电网区域j的功率流到的每个电网区域； 所述电网区域j，根据所述负荷变化量和所述频率偏差量，按照系统调节开销与频率偏 差处罚之和最小的原则，确定当前控制周期本区域的出力控制指令和本区域的控制评价参 数；并根据所述出力控制指令进行本区域的发电控制，根据所述控制评价参数，获知当前本 区域的频率稳定性。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制评价参数包括：频率偏差量、发 电偏差量、每个功率流入区域流到本区域的联络线功率和本区域流到每个功率流出区域的 联络线功率。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定当前控制周期本区域的出力控 制指令和控制评价参数包括： 计算动态方程^，得到所述出力控制指令 和所述控制评价参数； 其中，CO ,为电网区域j的频率偏差量;M ,为电网区域j的发电机惯性系数；D ,为电网 区域j的阻尼系数；？f为电网区域j的发电偏差量；璋为电网区域j的负荷变化量；P，k为 从电网区域j流到电网区域k的联络线功率；为电网区域j流出的所有联络线功率 之和；Pi巧从电网区域i流到电网区域j的联络线功率；A为流到电网区域j的所有 联络线功率之和；Bi,为电网区域i和电网区域j之间的线路电抗的倒数；O 1为电网区域i 的频率偏差量；B，k为电网区域j和电网区域k之间的线路电抗的倒数；C'为电网区域j的 出力控制指令；R，为电网区域j的发电机对频率偏差的响应特性系数；K，为电网区域j的控 制指令对频率的响应特性系数；a,为电网区域j的频率响应系数；i为功率流到电网区域j 的电网区域编号；V为功率流到所述电网区域j的电网区域总数；k为电网区域j的功率流 到的电网区域编号；W为电网区域j的功率流到的电网区域总数，表示对参数X关于时间 求导。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获知当前本区域的频率稳定性包括： 将本周期得到的所述控制评价参数与上一控制周期的相应参数进行比较，如果变化幅 度在预设的可接收变化范围内，则确定当前本区域处于频率稳定状态，否则，确定当前本区 域处于频率不稳定状态。
【文档编号】H02J3/46GK106033896SQ201510112456
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月13日
【发明人】刘斌, 刘锋, 岳青, 陈来军, 孙毅卫, 汪雨辰, 陈任峰, 王召健, 王程, 梁易乐
【申请人】陕西省地方电力（集团）有限公司, 清华大学