[0001] 本发明涉及电力调度技术领域，尤其涉及一种考虑调频资源均衡性的实时调频控制方法及系统。

[0002] 实时运行调频指令优化是电网调度运行控制的关键问题，其作用是优化分配电网调频容量需求，向调频电源下发调频指令。传统电网实时运行中采取等比例法实施调频指令优化，包括以下四个步骤：

[0003] 步骤1、根据电网实时运行调频需求由联络线交换功率偏差、电网频率两方面因素决定，统计测算电网实时运行期间不同调频周期的调频需求；

[0004] 步骤2、按照调频电网调频容量等比例分摊调频需求；

[0005] 步骤3、若实时运行期间调频周期中调频电源的发电出力与调频周期中电网实时运行调频需求的总和未超过调频电源的发电出力上下限，则输出调频指令；否则，进入步骤4；

[0006] 步骤4、获取到该调频电源的再分配调频需求为其发电出力下限或者上限与发电出力与调频指令之和的差，所有调频电源再分配调频需求之和即为电网再分配调频需求。再返回步骤2重新计算，将测算统计得到的电网再分配调频需求在剩余调频电源中等比例分摊，直至满足电网运行要求。

[0007] 上述现有技术本质上是为了保持调频指令安排与调频电源调频容量相适应，以遵循公平性原则。但是，调频电源调频性能不同，调频电源难以严格按照所下达的调频指令调整发电出力，存在如下安全隐患问题：当电网出现持续的单向调频需求时，调频性能较好的调频电源调频容量将被大量占用，将最先超出其发电出力限制，造成电网剩余调频电源调频性能整体较差，不利于电网调频控制，可能威胁电网安全稳定运行。

[0043] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0044] 实施例1

[0045] 参见图1，是本发明实施例提供的考虑调频资源均衡性的实时调频控制方法的流程示意图，包括步骤S11～S14，具体为：

[0046] 步骤S11、统计所有调频电源之间的第一调频响应容量差异，并根据所述调频响应容量差异，对调频电源在响应调频指令期间调频响应造成发电出力调整的均衡性进行整体评价，得到调频响应均衡度指标。

[0047] 具体地，统计所有调频电源之间的第一调频响应容量标幺值，并取第一调频响应容量标幺值均值，根据所述第一调频响应容量标幺值与所述第一调频响应容量标幺值均值的差值平方的均值为调频响应均衡度指标。

[0048] 参见图2，是本发明实施例提供的调频响应均衡度指标计算方法的流程示意图。其中，调频电源发电计划编制期间，应在其发电出力计划基础上预留调频容量；实际运行期间调频电源在调频容量范围内增加或减少发电出力，响应电网调频需求；实际发电出力与发电计划之间的差即为该调频电源调频响应容量；考虑到不同调频电源调频容量不同，为量化不同调频电源调频响应容量差异，采取调频响应容量标幺化方式，以其方差量化调频电源调频响应均衡性。

[0049] 在一个可选的实施例中，所述调频响应均衡度指标可表示为：

[0050]

[0051] 其中，NG为调频电源数， 为调频电源g的第一调频响应容量标幺值， 为第一调频响应容量标幺值均值。

[0052] 值得注意的是，通过第一调频响应容量标幺值与第一调频响应容量标幺值均值的差值的平方来衡量不同调频容量的调频电源之间的差异。

[0053] 在一个可选的实施例中，第一调频响应容量标幺值可以表示为：

[0054]

[0055] 其中， 为调频电源g的调频容量； 为调频电源g的调频响应容量， 和 分别为调频电源g初始状态实际发电出力和计划发电出力。

[0056] 步骤S12、根据所述调频响应均衡度指标，以最大化调整发电出力后的调频响应均衡度为优化目标，建立第一调频指令优化模型。

[0057] 其中，根据所述调频响应均衡度指标，以最大化调整发电出力后的调频响应均衡度为优化目标，包括：类比所述调频响应均衡度指标的表达式，统计考虑调频指令响应后所有调频电源之间的第二调频响应容量差异，根据所述第二调频响应容量差异，得到考虑调频指令响应后的调频响应均衡度，并以最大化所述调频响应均衡度为优化目标。

[0058] 统计考虑调频指令响应后所有调频电源之间的第二调频响应容量差异，根据所述第二调频响应容量差异，得到考虑调频指令响应后的调频响应均衡度，包括：统计考虑调频指令响应后所有调频电源的第二调频响应容量标幺值，并获取第二调频响应容量标幺值均值，根据所述第二调频响应容量标幺值与所述第二调频响应容量标幺值均值的差值的平方均值，对不同调频电源调频响应容量差异进行量化，得到考虑调频指令响应后的调频响应均衡度。

[0059] 本发明通过调频响应均衡度，以评价调频电源在响应调频指令后的调频响应均衡度，能够降低调频容量低的调频电源的响应容量与调频容量稿的调频电源的响应容量之间的差异，从而能够整体提高调频电源响应调频需求的积极性，以最小化差异获取最大化的均衡性，进而保障调频电源都需响应对应调频需求的公正性而非调频电源响应相同调频需求的平等性。

[0060] 作为一个可选的实施例，调频指令响应后的调频响应均衡度可以表示为：

[0061]

[0062] 其中，σO,S为考虑调频指令响应后调频响应均衡度， 为考虑调频指令响应后调频电源g的第二调频响应容量标幺值， 为考虑调频指令响应后调频电源的第二调频响应容量标幺值平均值。

[0063] 作为一个可选的实施例，第二调频响应容量标幺值可以表示为：

[0064]

[0065] 其中， 为调频电源g的调频指令，即调频电源g对应的第一调频需求。

[0066] 得到所述第一调频指令优化方案，包括：建立调频指令之和与调频周期调频需求相等的调频需求约束，建立调频指令对应调频容量不超过初始状态下调频电源可调节调频容量的调频指令约束，并在所述调频需求约束和所述调频指令约束的共同限制下，对所述优化目标进行求解，得到第一调频指令优化方案。

[0067] 作为一个可选的实施例，调频需求约束和调频指令约束可以分别表示为：

[0068]

[0069]

[0070] 其中，RFO为由联络线交换功率偏差和电网频率等参数测算得到该调频周期的第一调频需求，为各个调频电源的调频需求总和； 和 分别为调频电源g在初始状态下增加发电出力限值和减少发电出力限值。

[0071] 作为一个可选的实施例，初始状态下增加发电出力限值和减少发电出力限值可以分别表示为：

[0072]

[0073]

[0074] 作为一个可选的实施例，优化模型可以表示为：

[0075] maxσO,S，

[0076]

[0077] 值得说明的是，该模型本质上为凸二次规划问题，可采用内点法或调用Cplex等软件求解，求解该模型即可得到满足调频资源均衡性要求的调频指令优化方案。

[0078] 步骤S13、对所述第一调频指令优化模型求解得到的第一调频指令优化方案，进行有效调频响应容量的评估，得到电网有效调频响应容量。

[0079] 进行有效调频响应容量的评估，得到电网有效调频响应容量，包括：统计调频电源调频响应性能指标与预设的调频电源基准调频性能指标的比值，并从所述比值与预设值中取最小值，得到有效调频响应容量的占比；根据所述占比与对应的调频电源调频指令，得到电网有效调频响应容量。

[0080] 值得说明的是，电网有效调频响应容量为考虑调频响应性能指标后的调频指令之和。

[0081] 作为一个可选的实施例，有效调频响应容量可以表示为：

[0082]

[0083] 其中，RUFO为电网有效调频响应容量；kg为调频电源g的调频响应性能指标，由该运Bis行日之前该调频电源调频响应情况按照规定统计得到；k 为调频电源基准调频性能指标，min(·)为取最小值函数,τ为预设值。

[0084] 优选地，预设值为1。

[0085] 值得说明的是，获取到所有调频电源的调频响应性能指标与调频电源基准调频性能指标的比值，并根据比值获取到调频电源的与预设值之间的最小值与对应调频电源的调频响应调频需求的占比，将所有调频电源的响应与需求的占比的总量作为有效调频容量。

[0086] 步骤S14、根据所述电网有效调频响应容量和第一调频需求，当不满足调频安全性时，对所述第一调频需求进行修正，并重新建立第二调频指令优化模型后进行求解，直到得到满足调频安全性对应的第二调频指令优化方案。

[0087] 根据所述电网有效调频响应容量和第一调频需求，当不满足调频安全性时，对所述第一调频需求进行修正，包括：根据所述电网有效调频响应容量与第一调频需求的偏差，判断所述电网有效调频响应容量是否满足调频安全性，当不满足调频安全性时，根据所述偏差对所述第一调频需求进行修正。

[0088] 所述根据所述电网有效调频响应容量与第一调频需求的偏差，判断所述电网有效调频响应容量是否满足调频安全性，包括：将所述电网有效调频响应容量与第一调频需求的偏差与预设的调频指令安全性评估限值进行比较，根据得到的比较结果，判断所述电网有效调频响应容量是否满足调频安全性。

[0089] 示例性地，若RUFO‑RFO得到的偏差不小于调频指令安全性评估限值ε，则不满足调频安全性，出现明显的执行偏差，影响电网安全的情况，需要对调频需求进行修正；否则，若偏差满足控制要求，则满足调频安全性要求，无需对调频需求进行修正。

[0090] 当不满足调频安全性时，根据所述偏差对所述第一调频需求进行修正，包括：若根据所述偏差，当所述电网有效调频响应容量不满足调频安全性时，将所述偏差增至所述第一调频需求中，得到修正后的第二调频需求；当满足调频安全性时，直接输出所述第一调频指令优化方案。

[0091] 值得说明的是，若调频电源调频性能指标超过基准值，其调频指令将得到有效执行；否则可能出现执行偏差，影响电网安全的情况。对比电网有效调频响应容量与调频容量需求，若偏差满足控制要求，则满足调频安全性要求；否则不满足要求，需要增加调频指令。

[0092] 作为一个可选的实施例，第二调频需求可以表示为：

[0093] RFO,A＝RFO+(RFO―RUFO―ε)，

[0094] 其中，ε为调频指令安全性评估限值。

[0095] 本发明采用统计调频电源之间的调频响应容量差异，对调频电源在响应调频指令期间调频响应造成发电出力调整的均衡性进行整体评价，并通过调整发电出力后的调频响应均衡度为优化目标，能够综合提高调频电源的调频能够力，降低不同调频容量的调频电源的容量响应差异，从而能够整体提高实时调频性能，提供更加高效的调频控制；并且，通过先评价后微调的流程，能够精确修正调频电源的调频容量，进一步，提高不同调频容量的调频电源响应调频容量的精确度。因此，当电网出现单向调频需求时，能够避免调频性能好的调频电源的调频容量被大量占用，而调频性能差的调频电源的调频容量还未被使用的情况，从而能够利于电网调频控制，大大提高电网运行的安全性和稳定性。

[0096] 实施例2

[0097] 参见图3，是本发明实施例提供的现有技术与本发明的调频指令优化方法的对比示意图。图中，图3(a)为本发明实施例提供的现有技术的调频指令优化方法的流程示意图，包括步骤S311～S314，具体为：

[0098] 步骤S311、确定实时运行调频需求；

[0099] 步骤S312、等比例分配调频需求；

[0100] 步骤S313、判断是否超出调频容量限制，若超出调频容量限制，则进入步骤S34；否则，直接输出等比例分配调频需求的结果；

[0101] 步骤S34、测算再分配调频需求。

[0102] 参见图3(b)，为本发明实施例提供的本发明的调频指令优化方法的流程示意图，包括步骤S321～S327，具体为：

[0103] 步骤S321、评估当前状态调频电源调频响应均衡性；

[0104] 步骤S322、构建最大化均衡性的优化目标；

[0105] 步骤S323、构建约束条件；

[0106] 步骤S324、构建优化目标后并求解，得到调频指令优化方案；

[0107] 步骤S325、调频响应评估；

[0108] 步骤S326、判断是否满足调频安全性，若满足调频安全性，则直接将调频指令优化方案输出；否则，进入步骤S327；

[0109] S327、修正调频需求，并重新构建约束条件。

[0110] 将现有技术与本发明的技术方案进行对比，本发明通过先评估调频电源调频响应均衡性后，建立以最大化均衡性的优化模型，相比于现有技术，能够综合提高调频电源的调频能够力，降低不同调频容量的调频电源的容量响应差异，能够整体提高实时调频性能，提供更加高效的调频控制，能够避免调频性能好的调频电源的调频容量被大量占用，而调频性能差的调频电源的调频容量还未被使用的情况，从而能够利于电网调频控制，大大提高电网运行的安全性和稳定性。

[0111] 实施例3

[0112] 参见图4，是本发明实施例提供的考虑调频资源均衡性的实时调频控制系统的结构示意图，包括：指标模块41、优化模型模块42、评估模块43和修正模块43。

[0113] 值得说明的是，指标模块41用于对所有调频电源的调频响应容量差异建立调频响应均衡度指标，并将得到的响应均衡度指标传输给优化模型模块42；优化模型模块42接收到响应均衡度指标后，建立优化目标和约束条件，并对得到的优化模型进行求解，将得到的调频指令优化方案传输给评估模块43；评估模块43接收到调频指令优化方案后进行安全性评估，当不满足调频安全性时，将调频指令优化方案传输给修正模块44；修正模块44根据接收的调频指令优化方案对调频需求进行修正，以使重新求解得到满足调频安全性的调频指令优化方案。

[0114] 指标模块41，用于统计所有调频电源之间的第一调频响应容量差异，并根据所述调频响应容量差异，对调频电源在响应调频指令期间调频响应造成发电出力调整的均衡性进行整体评价，得到调频响应均衡度指标。

[0115] 具体地，统计所有调频电源之间的第一调频响应容量标幺值，并取第一调频响应容量标幺值均值，根据所述第一调频响应容量标幺值与所述第一调频响应容量标幺值均值的差值平方的均值为调频响应均衡度指标。

[0116] 优化模型模块42，用于根据所述调频响应均衡度指标，以最大化调整发电出力后的调频响应均衡度为优化目标，建立第一调频指令优化模型。

[0117] 其中，根据所述调频响应均衡度指标，以最大化调整发电出力后的调频响应均衡度为优化目标，包括：类比所述调频响应均衡度指标的表达式，统计考虑调频指令响应后所有调频电源之间的第二调频响应容量差异，根据所述第二调频响应容量差异，得到考虑调频指令响应后的调频响应均衡度，并以最大化所述调频响应均衡度为优化目标。

[0118] 统计考虑调频指令响应后所有调频电源之间的第二调频响应容量差异，根据所述第二调频响应容量差异，得到考虑调频指令响应后的调频响应均衡度，包括：统计考虑调频指令响应后所有调频电源的第二调频响应容量标幺值，并获取第二调频响应容量标幺值均值，根据所述第二调频响应容量标幺值与所述第二调频响应容量标幺值均值的差值的平方均值，对不同调频电源调频响应容量差异进行量化，得到考虑调频指令响应后的调频响应均衡度。

[0119] 得到所述第一调频指令优化方案，包括：建立调频指令之和与调频周期调频需求相等的调频需求约束，建立调频指令对应调频容量不超过初始状态下调频电源可调节调频容量的调频指令约束，并在所述调频需求约束和所述调频指令约束的共同限制下，对所述优化目标进行求解，得到第一调频指令优化方案。

[0120] 评估模块43，用于对所述第一调频指令优化模型求解得到的第一调频指令优化方案，进行有效调频响应容量的评估，得到电网有效调频响应容量。

[0121] 进行有效调频响应容量的评估，得到电网有效调频响应容量，包括：统计调频电源调频响应性能指标与预设的调频电源基准调频性能指标的比值，并从所述比值与预设值中取最小值，得到有效调频响应容量的占比；根据所述占比与对应的调频电源调频指令，得到电网有效调频响应容量。

[0122] 修正模块44，用于根据所述电网有效调频响应容量和第一调频需求，当不满足调频安全性时，对所述第一调频需求进行修正，并重新建立第二调频指令优化模型后进行求解，直到得到满足调频安全性对应的第二调频指令优化方案。

[0123] 根据所述电网有效调频响应容量和第一调频需求，当不满足调频安全性时，对所述第一调频需求进行修正，包括：根据所述电网有效调频响应容量与第一调频需求的偏差，判断所述电网有效调频响应容量是否满足调频安全性，当不满足调频安全性时，根据所述偏差对所述第一调频需求进行修正。

[0124] 所述根据所述电网有效调频响应容量与第一调频需求的偏差，判断所述电网有效调频响应容量是否满足调频安全性，包括：将所述电网有效调频响应容量与第一调频需求的偏差与预设的调频指令安全性评估限值进行比较，根据得到的比较结果，判断所述电网有效调频响应容量是否满足调频安全性。

[0125] 当不满足调频安全性时，根据所述偏差对所述第一调频需求进行修正，包括：若根据所述偏差，当所述电网有效调频响应容量不满足调频安全性时，将所述偏差增至所述第一调频需求中，得到修正后的第二调频需求。

[0126] 本发明采用统计调频电源之间的调频响应容量差异，对调频电源在响应调频指令期间调频响应造成发电出力调整的均衡性进行整体评价，并通过调整发电出力后的调频响应均衡度为优化目标，能够综合提高调频电源的调频能够力，降低不同调频容量的调频电源的容量响应差异，保障调频电源都需响应对应调频需求的公平性而非调频电源响应相同调频需求的平等性，从而能够整体提高实时调频性能，提供更加高效的调频控制；并且，通过先评价后微调的流程，能够精确修正调频电源的调频容量，进一步，提高不同调频容量的调频电源响应调频容量的精确度。因此，当电网出现单向调频需求时，能够避免调频性能好的调频电源的调频容量被大量占用，而调频性能差的调频电源的调频容量还未被使用的情况，从而能够利于电网调频控制，大大提高电网运行的安全性和稳定性。

[0127] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例还可提供包括计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

[0128] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

[0129] 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。

[0130] 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。

[0131] 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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。