CN110518602B - 水电-储能共同参与的自动发电控制方法 - Google Patents

水电-储能共同参与的自动发电控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供的水电‑储能共同参与的自动发电控制方法中，在每个AGC周期判断***超低频振荡的风险，如果***存在振荡风险，则将分配给机组的AGC指令斜坡化处理，并基于全***区域控制需求和AGC机组实际总出力偏差，计算全***储能在当前AGC周期应发的有功功率并控制储能动作；斜坡化为将直接跳变模式更改为逐渐变化模式，这样可以降低水锤效应，从而减小水锤效应的反调节特性对超低频振荡风险的作用力，因此可以有效降低由自动发电控制***正常动作引起***频率超低频振荡的风险，同时储能动作可以弥补斜坡化过程中的缺额功率，从而增强***频率调节安全稳定性，提高***频率调节性能。

Description

水电-储能共同参与的自动发电控制方法
技术领域
本申请涉及电力控制技术领域，尤其涉及一种水电-储能共同参与自动发电控制方法。
背景技术
自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)***是电网安全稳定运行和维持电网供需平衡的支柱，AGC是指机组实时跟踪调度指令调整出力，满足电网功率控制要求。
传统的AGC***的正常动作会给电网运行带来超低频振荡风险，这主要是由于水轮机水锤效应的存在使其具有一定的暂时反调节特性，而反调节特性是引起***超低频振荡风险的主要原因，同时AGC***每隔几秒下发给二次调频机组一次调节信号，信号的形式为阶跃式，这会加剧水轮机的反调节特性，当AGC下发的调节信号变化较大时，容易引发***发生超低频振荡风险。
因此亟需一种降低由AGC日常动作引发的超低频振荡风险的控制方法。
发明内容
本申请提供了一种水电-储能共同参与的自动发电控制方法，以降低AGC日常动作引发的超低频振荡风险。
本申请提供了一种水电-储能共同参与的自动发电控制方法，包括：
获取当前t时刻的AGC周期和上一个AGC周期的区域控制需求ARR变化幅值ΔPARR(t)；
判断所述ARR变化幅值ΔPARR(t)是否大于风险功率阈值ΔPARR,BAND；
如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则将分配给机组的AGC指令斜坡化，并且计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)；
判断所述应发功率PBESS(t)是否大于储能动作功率死区；
如果所述应发功率PBESS(t)大于储能动作功率死区时，则发出储能动作指令。
可选的，所述获取当前t时刻所在AGC周期和上一个AGC周期的区域控制需求(ARR)变化幅值ΔPARR(t)，包括：
采集当前t时刻所在AGC周期的区域控制需求(ARR)PARR(t)及上一个AGC周期的区域控制需求(ARR)PARR(t-TAGC)，其中TAGC是AGC周期长度；
根据ΔPARR(t)＝PARR(t)-PARR(t-TAGC)获取所述区域控制需求ARR变化幅值ΔPARR(t)。
可选的，所述斜坡化，包括：
如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，在当前AGC周期和上一个AGC周期的交界时刻t0，将发给AGC机组的功率调节信号由直接跳变模式更改为逐渐变化模式，其中所述逐渐变化模式的变化速率为k。
可选的，所述如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则将分配给机组的AGC指令斜坡化，包括：
根据PARR,G0(t)＝PARR(t-TAGC)+k·(t-t0)计算斜坡化处理后功率指令，其中PARR.G0(t)为斜坡化处理后功率指令。
可选的，下发给AGC机组的总指令PARR,G(t)需满足：
Figure BDA0002212534240000021
可选的，所述的斜坡化变化速率k的取值范围计算公式如下：
Figure BDA0002212534240000022
可选的，
根据
Figure BDA0002212534240000023
计算所述斜坡化变化速率k，其中：PGi(t0)为机组i在时刻t0的有功出力。
可选的，所述如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，包括：
根据PBESS(t)＝PARR(t)-(∑PGi(t)-∑PGi,ref)计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，其中PBESS(t)为电网中储能***在t时刻应发功率，PGi(t)为机组i在时刻t的有功出力，PGi,ref为AGC机组i的初始参考功率。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
由上述技术方案可见，本申请提供的水电-储能共同参与的自动发电控制方法中，在每个AGC周期判断***超低频振荡的风险，如果***存在振荡风险，则将分配给机组的AGC指令斜坡化处理，并基于全***区域控制需求和AGC机组实际总出力偏差，计算全***储能在当前AGC周期应发的有功功率并控制储能动作；斜坡化即在当前AGC周期和上一个AGC周期的交界时刻t0，将发给AGC机组的功率调节信号由直接跳变模式更改为逐渐变化模式，这样可以降低水锤效应，从而减小水锤效应的反调节特性对超低频振荡风险的作用力，因此可以有效降低由自动发电控制***正常动作引起***频率超低频振荡的风险，同时储能动作可以弥补斜坡化过程中的缺额功率，从而增强***频率调节安全稳定性，提高***频率调节性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的水电-储能共同参与的自动发电控制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的应用传统自动发电控制方法中的频率偏差曲线示意图；
图3为本申请实施例中ARR变化幅值随着时间的变化示意图；
图4为本申请实施例中斜坡化处理后下发给AGC机组的功率调节信号变化示意图；
图5为本申请实施例中计算得出的储能应发出力随着时间的变化示意图；
图6为本申请实施例提供的应用水电-储能共同参与的自动发电控制方法的频率变化曲线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
***中的水轮机的水锤效应的存在水轮机具有一定的暂时反调节特性，而反调节特性是引起***超低频振荡风险的主要原因，同时AGC***每隔几秒下发给二次调频机组一次调节信号，信号的形式为阶跃式，这会加剧水轮机的反调节特性，当AGC调节功率较大时，容易引发***发生超低频振荡风险。
参见附图1，附图1示出了本申请提供的水电-储能共同参与的自动发电控制方法的流程示意图；下面结合附图1对本申请实施例提供的水电-储能共同参与的自动发电控制方法进行说明。
本申请提供的一种水电-储能共同参与的自动发电控制方法，包括：
S110：获取当前t时刻的AGC周期和上一个AGC周期的区域控制需求(ARR)变化幅值ΔPARR(t)。
具体包括：
采集当前t时刻所在AGC周期的区域控制需求(ARR)PARR(t)及上一个AGC周期的区域控制需求(ARR)PARR(t-TAGC)，其中TAGC是AGC周期长度，ARR即区域控制需求。
根据ΔPARR(t)＝PARR(t)-PARR(t-TAGC)获取所述区域控制需求(ARR)变化幅值ΔPARR(t)。
S120：判断所述ARR变化幅值ΔPARR(t)是否大于风险功率阈值ΔPARR,BAND。
具体为：设定风险功率阈值ΔPARR,BAND，当前AGC周期和上一个AGC周期的ARR变化幅值大于此阈值时，认为***存在由AGC动作引发超低频振荡的风险。
S130：如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则将分配给机组的AGC指令斜坡化，并且计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)。
当***存在由AGC动作引发超低频振荡的风险时，将分配给机组的AGC指令斜坡化，并且计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，，其中所述斜坡化指的是如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，在当前AGC周期和上一个AGC周期的交界时刻t0，将发给AGC机组的功率调节信号由直接跳变模式更改为逐渐变化模式，其中所述逐渐变化模式的变化速率为k，k的取值范围计算公式如下：
Figure BDA0002212534240000031
进一步地，斜坡化处理的公式为PARR,G0(t)＝PARR(t-TAGC)+k·(t-t0)，根据该公式计算斜坡化处理的功率指令。
根据
Figure BDA0002212534240000041
计算所述斜坡化变化速率k，其中：PGi(t0)为机组i在时刻t0的有功出力。
具体地，所述的斜坡化变化速率k的具体计算公式如下：
Figure BDA0002212534240000042
其中，情况1为：在t0时刻，AGC机组的有功调整方向和AGC指令的变化方向相反；情况2为：两者方向一致，但是在t0时刻，机组的功率变化速率的绝对值小于斜率k的绝对值的最小值；情况3为：两者方向一致，并且在时刻t0，机组的功率变化速率大于斜率绝对值的最小值。用公式表达为：
情况1:
Figure BDA0002212534240000043
情况2:
Figure BDA0002212534240000044
Figure BDA0002212534240000045
情况3:
Figure BDA0002212534240000046
Figure BDA0002212534240000047
从上述斜坡化处理方案中可以看出，将发给AGC机组的功率调节信号由直接跳变模式更改为逐渐变化模式，这样可以降低水锤效应，从而减小水锤效应的反调节特性对超低频振荡风险的作用力，因此可以有效降低由自动发电控制***正常动作引起***频率超低频振荡的风险。
另外，下发给AGC机组的总指令PARR，G(t)需满足：
Figure BDA0002212534240000048
运用该公式可以对下发给AGC机组的总指令进行限幅，即下发给AGC机组的总指令PARR,G(t)不能超过t时刻所在AGC周期的区域控制需求ARR PARR(t)。
在斜坡化处理过程中可能会出现缺额功率的现象，因此本申请应用储能动作可以弥补斜坡化过程中的缺额功率，具体为：
S140：判断所述应发功率PBESS(t)是否大于储能动作功率死区。
S150：如果所述应发功率PBESS(t)大于储能动作功率死区时，则发出储能动作指令。
具体地，所述如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，包括：
根据PBESS(t)＝PARR(t)-(∑PGi(t)-∑PGi,ref)计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，其中PBESS(t)为电网中储能***在t时刻应发功率，PGi(t)为机组i在时刻t的有功出力，PGi,ref为AGC机组i的初始参考功率。
从上述储能技术方案中可以看出储能动作可以弥补斜坡化过程中的缺额功率，保证***功率安全稳定运行，增强***频率调节安全稳定性，提高***频率调节性能。
在本实施例中，在每个AGC周期判断***超低频振荡的风险，如果***存在振荡风险，则将分配给机组的AGC指令斜坡化处理，并基于全***区域控制需求和AGC机组实际总出力偏差，计算全***储能在当前AGC周期应发的有功功率并控制储能动作；斜坡化即在当前AGC周期和上一个AGC周期的交界时刻t0，将发给AGC机组的功率调节信号由直接跳变模式更改为逐渐变化模式，这样可以降低水锤效应，从而减小水锤效应的反调节特性对超低频振荡风险的作用力，因此可以有效降低由自动发电控制***正常动作引起***频率超低频振荡的风险，同时储能动作可以弥补斜坡化过程中的缺额功率，保证***功率安全稳定运行。
在本实施例中，以风电功率作为功率扰动，通过电力***动态频率仿真，得到传统控制方法中频率偏差曲线如附图2所示，图2为本申请实施例提供的应用传统自动发电控制方法中的频率偏差曲线示意图，如图2所示***频率发生了超低频振荡现象，本发明改进了传统自动发电控制方法，意在有效抑制超低频振荡，提升频率控制性能。在1800s的时间尺度内，设置AGC周期为6s，计算每个AGC周期内，当前和上一个周期的ARR变化幅值，如附图3所示，附图3为本申请实施例中ARR变化幅值随着时间的变化示意图；设定控制策略风险功率阈值ΔPARR,BAND＝5MW，当ARR变化大于5MW时，认为***存在超低频振荡风险，启动AGC机组的功率调节信号斜坡化计算，得到下发给AGC机组的功率调节信号如附图4所示，附图4为本申请实施例中斜坡化处理后下发给AGC机组的功率调节信号变化示意图；设定储能***功率死区为1MW，计算区域控制需求和实际调整总出力差额，作为储能应发有功功率，得到储能应发出力如附图5所示，附图5为本申请实施例中计算得出的储能应发出力随着时间的变化示意图。在本发明控制方式下，得到***频率偏差曲线如附图6所示，附图6为本申请实施例提供的应用水电-储能共同参与的自动发电控制方法的频率变化曲线示意图，从图6可以看出，***超低频振荡现象得到了抑制，并且频率偏差始终保持在0.08HZ以内，具有良好的频率安全稳定性。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

Claims (8)

1.一种水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，包括：
获取当前t时刻的AGC周期和上一个AGC周期的区域控制需求ARR变化幅值ΔPARR(t)；
判断所述ARR变化幅值ΔPARR(t)是否大于风险功率阈值ΔPARR,BAND；
如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则将分配给机组的AGC指令斜坡化，并且计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)；
判断所述应发功率PBESS(t)是否大于储能动作功率死区；
如果所述应发功率PBESS(t)大于储能动作功率死区时，则发出储能动作指令。
2.根据权利要求1所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，所述获取当前t时刻所在AGC周期和上一个AGC周期的区域控制需求ARR变化幅值ΔPARR(t)，包括：
采集当前t时刻所在AGC周期的区域控制需求ARR PARR(t)及上一个AGC周期的区域控制需求ARR PARR(t-TAGC)，其中TAGC是AGC周期长度；
根据ΔPARR(t)＝PARR(t)-PARR(t-TAGC)获取所述区域控制需求ARR变化幅值ΔPARR(t)。
3.根据权利要求1所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，所述斜坡化，包括：
如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，在当前AGC周期和上一个AGC周期的交界时刻t0，将发给AGC机组的功率调节信号由直接跳变模式更改为逐渐变化模式，其中所述逐渐变化模式的变化速率为k。
4.根据权利要求3所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，所述如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则将分配给机组的AGC指令斜坡化，包括：
根据PARR,G0(t)＝PARR(t-TAGC)+k·(t-t0)计算斜坡化处理后功率指令，其中PARR.G0(t)为斜坡化处理后功率指令。
5.根据权利要求4所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，下发给AGC机组的总指令PARR,G(t)需满足：
Figure FDA0004069088940000011
6.根据权利要求3所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，所述的斜坡化变化速率k的取值范围计算公式如下：
Figure FDA0004069088940000012
7.根据权利要求3所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，
根据
Figure FDA0004069088940000021
计算所述斜坡化变化速率k，其中：PGi(t0)为机组i在时刻t0的有功出力。
8.根据权利要求1所述的水电-储能共同参与的自动发电控制方法，其特征在于，所述如果大于风险功率阈值ΔPARR,BAND时，则计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，包括：
根据PBESS(t)＝PARR(t)-(∑PGi(t)-∑PGi,ref)计算储能***在当前t时刻的AGC周期内的应发功率PBESS(t)，其中PBESS(t)为电网中储能***在t时刻应发功率，PGi(t)为机组i在时刻t的有功出力，PGi,ref为AGC机组i的初始参考功率。
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