新能源有功控制方法及系统与流程

1.本发明属于电力系统运行与控制技术领域，具体涉及一种考虑联络线计划可松弛的新能源有功控制方法及系统。


背景技术：

2.目前，随着近年来电力市场结构和体制的不断深化，跨区交易已成为各地提升新能源消纳的重要方式。虽然新能源参与跨区交易已经具备相应的电量交易机制和调控原则，但是联络线计划仍作为刚性的约束，各级电网调控中心只能利用所辖电网的资源进行调峰，在很多情况下面临调峰困难的问题，往往导致被迫弃风、弃光，不利于新能源消纳水平的提升。
3.随着新能源的迅速发展，电力市场体制的建设在不断深入，针对的临时现货电量申请，专利“计及中长期交易和临时现货交易约束的有功实时控制方法”申请号(201810245441.6)提出通过实时统计各个发电厂的交易电量执行指标，并根据交易电量执行指标实时控制各个发电厂的并网有功，然后对各个发电厂进行公平的指标分配，来最大限度地完成交易计划电量。但是该专利没有考虑联络线计划松弛后释放的新能源消纳空间，未能充分利用跨区电网一体化调控的优势。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种考虑联络线计划可松弛的新能源有功控制方法及系统，解决了跨区联络线与本地调峰资源相协调的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种新能源有功控制方法，包括：获取各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据；
6.根据各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据，结合第一阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第一阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令；
7.根据各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令，若存在新能源电站受限且所有常规机组已无下调空间，则根据各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据，结合将联络线计划松弛为可调变量的第二阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第二阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令并下发；否则下发第一阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令。
8.第二方面，本发明提供新能源有功控制系统，包括参数获取模块、第一阶段优化模块、第二阶段优化启动判定模块和第二阶段优化模块；
9.所述参数获取模块用于
10.所述第一阶段优化模块用于根据所述参数获取模块获取的各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据，结合第一阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第一阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令；若根据所述第二阶段
优化启动判定模块的判定结果，第二阶段优化不启动，则下发第一阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令；
11.所述第二阶段优化启动判定模块，用于根据各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令，判断若存在新能源电站受限且所有常规机组已无下调空间，则判定第二阶段优化启动；
12.所述第二阶段优化模块，用于若所述第二阶段优化启动判定模块判定第二阶段优化启动，则根据所述参数获取模块获取的各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据，结合将联络线计划松弛为可调变量的第二阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第二阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令并下发。
13.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：针对受限且参与置换的新能源场站，进一步调整其有功指令上下限，并同步下调参与置换的常规机组的下限，从而将常规机组的发电空间置换给新能源场站，本发明充分考虑联络线计划松弛后释放的新能源消纳空间，充分利用跨区电网一体化调控的优势。
附图说明
14.图1为本发明具体实施例中方法流程图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
16.本发明的发明构思是：在不考虑联络线计划可松弛时，新能源场站并网有功功率控制的优化模型就是在考虑电网安全稳定、调峰约束、传输通道限额约束等要求下，实现新能源出力最大化消纳的目的。若常规机组已无下调空间，而新能源场站仍然受限，则进一步松弛联络线计划约束，通过联络线计划的调整进一步释放新能源消纳空间，为此将新能源场站的有功指令计算分解为两阶段，第一阶段不考虑联络线计划松弛，通过与常规机组的协调优化，提升新能源消纳；第二阶段则针对受限的新能源场站，通过松弛联络线计划约束，释放消纳空间，在第一阶段优化解的基础上，进一步提升受限新能源场站的有功指令，得到新能源场站最终的有功出力指令。
17.新能源场站的有功控制，需要综合考虑发电场站间的协调优化，发电场站包括新能源场站和常规机组。若干个输电设备的集合，若其有功潮流大于某个门槛值，电网潜在安全稳定风险，因此需要对其的实时有功潮流进行监控，简称监控通道。获取发电场站中各个新能源场站和各个常规机组的参数数据，此参数数据包括新能源场站的有功指令范围、常规机组的有功指令范围；电网有功功率平衡约束、监控通道的有功限额约束、电网正备用约束以及电网负备用约束等，此处不一一列举。
18.本发明的一种考虑联络线计划可松弛的新能源有功控制方法，具体参见如图1所示，包括以下步骤：
19.步骤1：获取各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据。将t0时刻参与有功优化控制的新能源场站集合记为c，将常规机组的集合记为h；不考虑联络线计划松弛，以参与有功控制优化决策的新能源场站与综合指标的乘积加上其他常规机组的有功指令与
综合指标的乘积之和最大作为优化目标，根据发电场站、负荷有功对监控通道的有功灵敏度，计及发电场站有功控制空间、电网有功平衡、监控通道有功限额和有功备用限额约束(如式(1))，得到新能源场站的有功指令优化解；
20.此第一阶段新能源有功控制优化模型的优化目标描述为新能源场站、其他常规机组的有功指令与综合指标的乘积之和最大：
[0021][0022]
其中，新能源场站集合记为c，常规机组的集合记为h，α
c.i
为新能源场站i的综合指标，α
h.i
为常规机组i的综合指标，p'
c.i
、p'
c.i
、为t0时刻新能源场站i的有功指令、指令下限、指令上限,p
h.i
、p'
t.i
、p'
h.i
、及a为t0时刻常规机组i的有功功率、有功指令、指令下限、指令上限和有功调节速率；δt为设定的有功实时控制周期；p'
t.i
为(t0 δt)时刻的联络线计划值，流出电网为正；b为t0时刻电网的网损系数，l为电网中的负荷数，p'
l.i
为(t0 δt)时刻负荷i的有功功率预测值；p
tl.s
、p
tl.s.max
为t0时刻监控通道s的有功潮流和限额；s
0.s.i
～s
2.s.i
分别为t0时刻c、h中发电场站i、负荷i对监控通道s的在线有功灵敏度；p
c.i
、p
h.i
、p
l.i
分别为t0时刻c、h中发电场站i及负荷i的并网有功功率；j为安全稳定监视的通道数。p
i.max
、p
i.min
分别为h中的发电厂i的并网有功功率最大值和最小值；p
pre.i
为(t0 δt)时刻c中新能源电站i的有功功率预测值；c1、c2分别为根据电网调度运行控制规程设置的正、负备用系数；μ为设定的有功备用约束松弛参数；
[0023]
目标函数的含义是：新能源场站、其他常规机组的有功指令与综合指标的乘积之和最大，可通过设置使得新能源场站的综合指标大于常规机组，从而引导新能源场站优先发电。
[0024]
约束条件：第一个约束条件表达的是新能源场站的有功指令应处在的范围；第二个约束条件表达的是常规机组的有功指令应处在的范围；第三个约束条表达的是基于调节速率，常规机组的有功指令应处在的范围；第四个约束条件表达的是电网有功功率平衡约束；第五个约束条件表达的是监控通道的有功限额约束；第六个约束条件表达的是电网正备用约束；第七个约束条件表达的是电网负备用约束。
[0025]
基于规划算法求解此优化目标，求解得到的第一阶段优化结果是各个新能源场站的有功指令，以及配套调整后的常规机组的有功指令。
[0026]
步骤2：若新能源电站受限，且所有常规机组已无下调空间(如式(2)),则进入步骤3；否则，直接进入步骤4；
[0027][0028]
步骤3：将常规机组以第一阶段的优化解作为其有功指令上限，联络线计划p'
t.i
松弛为可调变量：
[0029][0030]
其中，p'
h.i.1
为常规机组i的第一阶段优化解，作为其在第二阶段的指令上限；p'
c.i.1
为新能源场站i的第一阶段优化解，作为其在第二阶段的指令下限；p'
t.i
分别为联络线计划的上限和下限。
[0031]
目标函数的含义是：新能源场站、其他常规机组的有功指令与综合指标的乘积之和最大。
[0032]
约束条件：第一个约束条件表达的是新能源场站的有功指令应处在的范围；第二个是不参与置换的常规机组，第二阶段的有功指令上限即为第一阶段的优化解；后面的约束条件具体含义同上(详见公式(3)说明)。
[0033]
采用规划来求解此优化目标，求解得到的第二阶段优化结果是最终考虑了联络线计划松弛后的新能源场站的有功指令及配套调整的常规机组的有功指令。
[0034]
即通过求解优化模型(如公式(3)，得到新能源场站和常规机组指令优化解。
[0035]
步骤4：将计算所得的新能源场站和常规机组的有功指令下发执行。
[0036]
各个新能源场站和各个常规机组按照第二阶段优化后的有功指令执行，以实现考虑联络线计划松弛的新能源有功控制。
[0037]
通过以上计算过程可知，第一阶段，不考虑联络线计划松弛，仅考虑常规机组的下调空间，若常规机组有功指令已降至无下调空间，但某些新能源场站仍然受限(若第一阶段优化解小于预测，判定为受限)，如果没有第二阶段，受限问题无法解决；针对受限的新能源场站，通过第二阶段联络线计划的松弛，进一步释放新能源的消纳空间，同步抬升受限新能源场站的有功指令，从而将联络线计划松弛后释放的发电空间分配给受限的新能源场站。
[0038]
本发明通过联络线计划在约束条件中的松弛，可优化调整消纳空间在受限新能源场站的分配。
[0039]
相应的，本发明还提供了一种考虑联络线计划可松弛的新能源有功控制系统，包括第一阶段优化模块、第二阶段优化启动判定模块和第二阶段优化模块；
[0040]
所述第一阶段优化模块用于根据获取的各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据，结合第一阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第一阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令；若根据所述第二阶段优化启动判定模块的判定结果，第二阶段优化不启动，则下发第一阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令；
[0041]
所述第二阶段优化启动判定模块，用于根据各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令，判断若存在新能源电站受限且所有常规机组已无下调空间，则判定第二阶段优化启动；
[0042]
所述第二阶段优化模块，用于若所述第二阶段优化启动判定模块判定第二阶段优化启动，则根据获取的各个新能源场站和各个常规机组的参数及实时数据，结合将联络线计划松弛为可调变量的第二阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第二阶段优化后的各个新能源场站的有功指令和各个常规机组的有功指令并下发。
[0043]
本实施例中各个模块执行方法与以上实施例中一一对应，本实施例不再赘述。
[0044]
相应的，本发明还提供了一种考虑联络线计划可松弛的新能源有功控制系统，包括参数数据获取模块、第一阶段优化模块、置换交易参数获取模块、第二阶段优化模块和有功控制执行模块，其中：
[0045]
包括参数数据获取模块、第一阶段优化模块、第二阶段优化启动判定模块、第二阶段优化模块和有功控制执行模块，其中：
[0046]
参数数据获取模块，用于获取发电场站中各个新能源场站和各个常规机组的参数数据；
[0047]
第一阶段优化模块，用于根据各个新能源场站和各个常规机组的参数数据，结合不考虑联络线计划松弛的第一阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第一阶段优化后的各个新能源场站以及各个常规机组的有功指令；
[0048]
第二阶段优化启动判定模块，用于判定新能源场站是否受限、常规机组是否无下调空间；若其中存在受限的新能源场站且常规机组无下调空间；则执行第二阶段优化模块：
[0049]
第二阶段优化模块，用于根据各个新能源场站和各个常规机组的参数数据，以及第一阶段优化后的各个新能源场站和各个常规机组的有功指令，结合考虑联络线计划松弛后的第二阶段新能源有功控制优化模型，计算得到第二阶段优化后的各个新能源场站的有功指令以及各个常规机组的有功指令；
[0050]
有功控制执行模块，各个新能源场站和各个常规机组按照第二阶段优化后的有功指令执行，以实现考虑联络线计划可松弛的新能源有功控制。
[0051]
进一步的，所述第一阶段优化模块中，所述第一阶段新能源有功控制优化模型，优化目标描述为新能源场站、其他常规机组的有功指令与综合指标的乘积之和最大：
[0052][0053]
其中，新能源场站集合记为c，常规机组的集合记为h，α
c.i
为新能源场站i的综合指标，α
h.i
为常规机组i的综合指标，p'
c.i
、p'
c.i
、为t0时刻新能源场站i的有功指令、指令下限、指令上限,p
h.i
、p'
t.i
、p'
h.i
、及a为t0时刻常规机组i的有功功率、有功指令、指令下限、指令上限和有功调节速率；δt为设定的有功实时控制周期；p'
t.i
为(t0 δt)时刻的联络线计划值，流出电网为正；b为t0时刻电网的网损系数，l为电网中的负荷数，p'
l.i
为(t0 δt)时刻负荷i的有功功率预测值；p
tl.s
、p
tl.s.max
为t0时刻监控通道s的有功潮流和限额；s
0.s.i
～s
2.s.i
分别为t0时刻c、h中发电场站i、负荷i对监控通道s的在线有功灵敏度；p
c.i
、p
h.i
、p
l.i
分别为t0时刻c、h中发电场站i及负荷i的并网有功功率；j为安全稳定监视的通道数。p
i.max
、p
i.min
分别为h中的发电厂i的并网有功功率最大值和最小值；p
pre.i
为(t0 δt)时刻c中新能源电站i的有功功率预测值；c1、c2分别为根据电网调度运行控制规程设置的正、负备用系数；μ为设定的有功备用约束松弛参数。
[0054]
进一步的，所述第二阶段优化启动判定模块中，启动判定公式为：
[0055][0056]
其中，代表常规机组整体已调至下备用门槛，代表常规机组已调整下限；满足以上两个条件中任一条件，代表常规机组已无下调空间；则代表新能源电站受限；
[0057]
进一步的，所述第二阶段优化模块中，所述第二阶段新能源有功控制优化模型中，联络线计划p'
t.i
松弛为可调变量：
[0058][0059]
其中，p'
h.i.1
为常规机组i的第一阶段优化解，作为其在第二阶段的指令上限；
p'
c.i.1
为新能源场站i的第一阶段优化解，作为其在第二阶段的指令下限；p'
t.i
分别为联络线计划的上限和下限。
[0060]
本发明针对包含新能源场站的并网有功控制，采取分阶段的优化策略。第一阶段，不考虑联络线计划松弛，以参与有功控制优化决策的新能源场站、其他常规机组的有功指令与综合指标的乘积之和最大作为优化目标，通过将新能源场站的综合指标设置的大于常规机组，实现新能源场站的优先发电；第二阶段求解时，考虑联络线计划的松弛，并以前一阶段的常规机组的优化解作为常规机组的指令上限，从而将联络线计划松弛后释放的消纳空间分配给新能源场站。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0063]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0064]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。