考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度方法
【專利摘要】本發明涉及一種考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度方法，屬于電力系統運行和控制【技術領域】。本發明方法利用遞推最小二乘法，根據PMU的實時測量數據，辨識出系統的網絡損耗靈敏度矩陣，并利用網絡損耗靈敏度矩陣表征系統功率平衡約束；同時將火電機組快速變負荷能力作為優化目標納入數學模型中，并對考慮經濟性與快速性的目標函數進行無量綱處理，提出考慮火電機組變負荷能力和快速性的數學模型。本方法充分利用PMU量測數據，實時辨識網絡損耗靈敏度矩陣，同時，本發明將火電機組快速變負荷能力指標納入目標函數，充分應對風電快速變化性，有利于電力系統的實時調度與控制。
【專利說明】考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度方法，屬于 電力系統運行和控制【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 近年來，我國的風力發電事業跨越式發展，隨著風電比重的不斷攀升，電網自動發 電控制（以下簡稱AGC)機組調配也面臨著新的困難與壓力。風電的隨機性與波動性對電網 造成了很大程度的擾動，增加了電網調度的難度。區域內發電機組整體調峰調頻能力將在 很大程度上決定著電網接納風電負荷的能力。當前我國電網中，火電機組是補償風電負荷 的必然選擇，使用具有快速變負荷能力的火電機組是應對快速變化的風電是可行的方案。
[0003] 現有的AGC機組調配問題均是將機組調配的經濟最優性作為優化目標，沒有考慮 系統對機組快速調節能力方面的需求。在大部分的關于經濟分配研究中，為了簡化計算，線 路的傳輸損耗也通常被忽略。傳輸損耗直接影響著發電機的功率，進而影響著分配的經濟 性，忽略傳輸損耗直接影響著優化的準確性。當風電接入后，傳輸線上的網絡損耗進一步 增加，傳輸損耗更不能被忽略。傳統的傳輸損耗計算方法都是基于已知的線路網絡結構的 基礎上進行的，系統網絡結構一旦改變，網絡損耗靈敏度矩陣就需要重新計算，并且想要準 確得到當前網絡的結構與運行狀態是非常困難的。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提出一種考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度 方法，同時利用電力系統中的相量測量單元（以下簡稱PMU)得到的電力系統實時的有功功 率擾動以及相應網絡損耗的變化，辨識出網絡損耗靈敏度矩陣，利用網絡損耗靈敏度矩陣 來表征線路損耗，。
[0005] 本發明提出的考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度方法，包括以 下步驟：
[0006] (1)建立與風電和火電相連的電力系統的網絡損耗靈敏度辨識模型，具體包括以 下步驟：
[0007] (1-1)設電力系統中有功功率發生變化的節點共有N個，設電力系統的網絡損耗 為P 1，網絡損耗的變化量為Λ P1，得到電力系統當前上述N個節點的有功功率Pu與電力系 統網絡損耗變化量AP 1之間的關系為：

【權利要求】
1. 一種考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度方法，其特征在于該方法 包括以下步驟： (1) 建立與風電和火電相連的電力系統的網絡損耗靈敏度辨識模型，具體包括以下步 驟： (1-1)設電力系統中有功功率發生變化的節點共有N個，設電力系統的網絡損耗為P1, 網絡損耗的變化量為A P1，得到電力系統當前上述N個節點的有功功率Pu與電力系統網絡 損耗變化量AP1之間的關系為：
其中，運行狀態數m大于或等于有功功率發生變化的節點數N，
?為電力系統中的網 絡損耗靈敏度向量，AP為電力系統中節點的有功功率變化矩陣，AP由電力系統中的廣域 測量系統直接測量，AP1S網絡損耗變化向量，AP1通過電力系統中實時測量計算得到；當 m = N時，若有功功率變化矩陣AP可逆，得到網絡損耗靈敏度向量，若有功功率變化矩陣 A P不可逆，則增加運行狀態數，轉換成m>N的情況；當m>N時，若有功功率變化矩陣A P中 的線性無關的行數大于N，則進行步驟（2); (2) 采用遞推最小二乘算法，根據電力系統中相量測量單元的實時測量數據，得到電力 系統的網絡損耗靈敏度矩陣
.具體包括以下步驟： (2-1)計算電力系統的網絡損耗靈敏度矩陣初始值： A
其中，Qtl為電力系統的網絡損耗靈敏度矩陣估計的協方差矩陣的初始值，Qtl = A Ptl A P1Q，mQ為初始運行狀態數，mQ大于有功功率發生變化的節點數N
為電力系統網 絡損耗靈敏度矩陣的初始估計值，APtl為電力系統中節點的有功功率初始變化矩陣； (2-2)利用第k-1次辨識得到的電力系統的網絡損耗靈敏度矩陣的估計值
以及第k-1次辨識得到的電力系統的網絡損耗靈敏度矩陣估計的協方差矩陣Q(k-l)，根據 遞推最小二乘算法，計算得到第k次辨識時的電力系統的網絡損耗靈敏度矩陣： f
力系統的網絡損耗靈敏度矩陣的估計值，AP(k)為第k次辨識時的電力系統中節點的有功 功率變化矩陣，AP1GO為第k次辨識時的電力系統網絡損耗變化向量，a e (0, 1]為遺忘 因子； (3) 建立考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度模型，具體包括以下步 驟： (3-1)建立電力系統經濟調度目標表達式為：
其中，f為電力系統的發電總成本，Fj(Pj)為電力系統中第j臺火力發電機組的發電成 本，Ej(Pj)為電力系統中第j臺火力發電機組的汽輪機閥點效應產生的能耗成本； (3-2)建立電力系統快速調度目標表達式為： min max，. jeiVG J 其中，&為第j臺發電機組的變負荷時間，& = AP/'，AP^為電力系統中第j臺發 電機組的待調節功率，'為第j臺發電機組的快速變負荷速率，NG為電力系統中火力發電 機組集合； (3-3)建立電力系統調度的綜合優化模型： 對上述步驟（4-1)和步驟（4-2)的表達式分別進行歸一化處理，然后將二者加權求和， 得到電力系統調度的綜合優化模型：
其中，as，a P為加權系數，且as+a P = 1，Ttjpi和Ctjpi均為正數； (4) 確定上述電力系統調度的綜合優化模型的約束條件，具體包括以下步驟： (4-1)功率平衡約束為：
其中，ND表示負荷節點集合，NG為電力系統中火力發電機組集合，NW為電力系統中風 電發電節點集合，Pdi代表電力系統第i個負荷節點的有功功率，P1表示電力系統網絡損耗， Pnj表示第j個火電機組的發電功率，Pwp表示第P個風電機組的發電功率； (4-2)電力系統每臺火電機組的發電能力約束： Pjmax ^ Pj ^ Pjmin 其中，P>in、P>aX分別為第j臺火電機組的最小發電有功功率和最大發電有功功率； (4-3)確定電力系統旋轉備用容量約束： 正旋轉備用容量約束為：
其中，和W分別為第j臺火電機組當前正旋轉備用容量和負旋轉備用容量，L% 為電力系統總負荷預測誤差對正旋轉備用容量的需求（由電力系統調度中心給出）；wu%、 wd%分別為電力系統風電功率預測誤差對正旋轉備用容量和負旋轉備用容量的需求（由電 力系統調度中心給出）；^wmax和Ytfcniax分別為電力系統第j臺火電電機組的正旋轉備用容 量的最大值和負旋轉備用容量最大值，Pwniax為電力系統風電機組的最大有功功率； (5)根據上述步驟（4)的約束條件，求解上述步驟（3)的電力系統調度的綜合優化模 型，實現考慮風電與火電變負荷的實時自動發電控制機組調度。
【文檔編號】H02J3/46GK104333045SQ201410588129
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】焦龍, 張靜怡, 張軍, 陸超, 張爽, 蔡乾 申請人:國網寧夏電力公司電力科學研究院, 清華大學