技术领域
[0001] 本发明涉及电力调度技术领域，特别是一种考虑实时调频容量均衡性的电网调频方法及系统。
相关背景技术
[0002] 在电力系统中，频率控制是一项至关重要的功能，随着可再生能源比例的增加和电力市场机制的演变，电网调频面临着前所未有的挑战。传统的调频策略，尤其是省区电网的调频机制，基于开环控制原理，其核心在于依据预先设定的调频计划来指挥调频机组响应电网频率偏差。这种策略在一定程度上保证电网的基本稳定性，但随着电力系统复杂性的提升，其局限性日益凸显。
[0003] 传统省区电网调频策略本质上是一种开环调控策略，未监测调频机组调频运行状态，调频指令制定过程未考虑调频机组调频性能和调频运行状态，实际运行中面临如下问题：(1)调频指令可能超出调频机组该时刻实际调频能力，造成调频指令不能满足省区电网调频需求。调频机组调频运行中，其实际发电出力可能偏离其基准值，造成实际调频能力低于其中标调频容量。传统省区电网调频策略未考虑调频机组调频运行状态，可能造成调频指令超出调频机组实际调频能力的问题；(2)调频机组发电出力可能长期大幅偏离其基准值，造成电网调频能力降低。调频机组响应调频指令调整其发电出力，将造成其发电出力偏离基准值。由于传统省区电网调频策略未考虑调频指令优化，可能造成调频机组发电出力长期大幅偏离其基准值，影响电网调频性能。
具体实施方式
[0047] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加浅显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
[0048] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0049] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0050] 实施例1
[0051] 参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种考虑实时调频容量均衡性的电网调频方法，包括：
[0052] S1：获取电网调频基础数据计算当前调频机组出力偏差，评估调频机组调频能力均衡度，根据调频机组调频能力均衡度判断调频策略；
[0053] 具体的，电网调频基础数据包括调频机组中标调频容量、调频性能、调频机组基准发电出力计划及当前实际发电出力以及省区电网调频需求。
[0054] (1)调频机组中标调频容量、调频性能，来源于自动发电控制系统，并按照调频性能指标从大到小顺序将调频机组排序；
[0055] (2)调频机组基准发电出力计划及当前实际发电出力，来源于发电计划系统；
[0056] (3)省区电网调频需求，自动发电控制系统实时采集电网频率及联络线交换功率，测算得到各调频周期省区电网调频需求，表示为：
[0057]
[0058] 式中， 代表时刻t省区电网调频需求，Δft、ΔPtLE分别为时刻t省区电网频率偏差、联络线交换功率偏差，γ为电网频率偏差系数，反映电网发电出力调整幅度与电网频率偏差的比例关系，由电网特性分析得到。
[0059] 计算当前调频机组实际发电出力与基准发电出力之间的出力偏差，在此基础上评估调频能力均衡度，根据调频机组调频能力均衡度判断调频策略。
[0060] 计算调频机组出力偏差，调频机组出力偏差是指实际发电出力与基准发电出力之间的出力偏差，可表示为：
[0061]
[0062] 式中， 分别为调频机组g时刻t实际发电出力和基准发电出力， 代表调频机组g时刻t出力偏差。
[0063] 根据调频机组出力偏差可将调频机组划分为正偏差、零偏差、负偏差，其中正偏差为出力偏差为正(即：实际发电出力高于基准发电出力)的调频机组，零偏差为出力偏差为零(即：实际发电出力等于基准发电出力)的调频机组，负偏差为出力偏差为负(即：实际发电出力低于基准发电出力)的调频机组，判定条件可表示为：
[0064]
[0065] 根据以上判定条件，即可将调频机组划分为正偏差调频机组集、零偏差调频机组集、负偏差调频机组集，分别表示为PGS、ZGS、NGS。
[0066] 计算调频机组实际调频能力，调频机组出力偏差将影响其实际调频能力。调频机组以基准发电出力为中心，在正向(即：增加出力)和负向(即：降低出力)按照其中标调频容量(即： )预留发电出力调节空间；当实时运行期间存在出力偏差时(即：图中所示)，该时刻实际调频能力降低，实际调频能力为中标调频容量与出力偏差之差，表示为：
[0067]
[0068] 式中， 代表调频机组g中标调频容量， 分别代表调频机组g时刻t出力偏差、实际调频能力。考虑到出力偏差存在正负号差异，引入绝对值函数Abs()。
[0069] 评估实际调频能力均衡度，实际调频能力均衡度，用于评估调频机组出力偏差对调频机组实际调频能力的影响程度，以该时刻所有调频机组实际调频能力与中标调频容量的比值评估实际调频能力均衡度，表示为：
[0070]
[0071] 式中，γFA代表实际调频能力均衡度，NG为调频机组数量。实际调频能力均衡度数值大小反映了调频机组任一时刻实际调频能力受出力偏差影响程度，数值越大，表明受影响程度越小，若实际调频能力与中标调频容量相同，即未受影响，则实际调频能力均衡度为1；若因出力偏差导致实际调频能力为0，则实际调频能力均衡度为0。
[0072] 根据实际调频能力均衡度判断调频策略，表示为：
[0073] γFA＞γFAS
[0074] 式中，γFAS为给定调频能力均衡度限值，由调度专业人员给定，不低于90％。
[0075] 若实际调频能力均衡度超过给定限值，表明该时刻调频机组实际调频能力未因出力偏差产生较大影响，可采用传统调频策略，并输出由传统调频策略制定的调频指令；
[0076] 若采用传统调频策略，则按照公平分配原则根据调频电源中标调频容量分摊省区电网调频需求，制定该时刻电网调频指令，可表示为：
[0077]
[0078] 式中， 代表调频机组g时刻t调频指令。
[0079] 若实际调频能力均衡度未超过给定限值，则表明调频机组实际调频能力受到影响，使用优化调频策略，采用实际调频能力均衡度对调频策略选择进行优化。
[0080] S2：构建调频机组调频指令优化决策模型优化调频策略，并求解得到最有利降低发电出力偏差的调频策略；
[0081] 具体的，构建调频机组调频指令优化决策模型，解决出力偏差较大导致调频机组实际调频能力受影响的问题，及时恢复调频机组实际调频能力至中标调频容量，避免出力偏差持续积累。
[0082] 优化决策的基本思路为：若该时刻存在正向省区电网调频需求，即要求调频机组增加发电出力，则优先向负向出力偏差调频机组下达调频指令，使其实际发电出力向基准发电出力靠近，降低出力偏差；相应的，若存在负向省区电网调频需求，则优先向正向出力偏差调频机组下达调频指令。上述优化决策可通过构建优化模型，并求解得到最有利于降低发电出力偏差的调频策略。
[0083] 调频机组调频指令优化目标可表示为调频指令作用下调频机组出力偏差最小化，该优化目标表示为：
[0084]
[0085] 式中，RFD代表调频机组预期出力偏差。考虑到调频机组出力偏差符号差异，引入绝对值函数。
[0086] 调频机组调频指令优化需满足如下约束：
[0087] (1)省区电网调频需求约束，要求调频指令与省区电网调频需求相等，可表示为：
[0088]
[0089] (2)调频机组实际调频能力约束，要求调频指令对应幅度不超过该时刻调频机组实际调频能力，可表示为：
[0090]
[0091] 考虑到调频机组出力偏差符号差异，引入绝对值函数。
[0092] 构建调频机组调频指令优化决策模型，并求解得到调频指令。调频指令优化决策模型以调频机组预期出力偏差为目标，并考虑调频机组调频指令优化约束条件，表示为：
[0093] Min RFD
[0094]
[0095] 采用内点法或调用Cplex商用规划软件包即可求解得到调频机组调频指令优化策略。
[0096] S3：根据调频机组调频性能判断预期调频效益是否满足调频指令可靠性要求，对调频指令可靠性进行评估，调整调频指令。
[0097] 具体的，根据调频机组调频性能，判断预期调频效益是否满足调频指令可靠性要求。
[0098] 传统调频策略采用公平分配原则，调频性能好与相对较差的调频机组均将公平调用，在实际调频能力未受较大影响的情况下，能够保障预期调频可靠性；
[0099] 当采用调频指令优化策略，则不能保证调频指令好的调频机组得到公平调用，特殊情况下若优先调用调频性能较差的调频机组，可能因调频指令执行偏差影响电网安全。
[0100] 为此当采用调频指令优化策略时，需要对调频指令可靠性进行评估。调频指令预期执行偏差为低于调频性能标准值的调频机组调频指令与其调频性能差值的乘积，表示为：
[0101]S
[0102] 式中， 代表时刻t调频指令预期执行偏差，kg、k 分别为调频机组g调频性能和调频性能标准值，GK代表调频性能低于标准值的调频机组集合。
[0103] 根据调频指令预期执行偏差与省区电网调频需求比值判断调频指令是否满足可靠性要求，表示为：
[0104]
[0105] 式中，λS为预期执行偏差比例给定标准；
[0106] 若调频指令预期执行偏差与省区电网调频需求比值低于给定标准，则调频指令满足可靠性要求，输出调频指令；
[0107] 若调频指令预期执行偏差与省区电网调频需求比值高于给定标准，则调频指令不满足可靠性要求，对调频策略进行调整直至满足可靠性要求。考虑到调频策略执行时效性要求，为提高调整效率，尽快得到满足调频指令可靠性要求的调频指令，对不满足调频指令可靠性要求的调频策略直接剔除调频性能最低的调频机组，暂不对其下达调频指令，剔除后重新构建调频机组调频指令优化决策模型优化决策调频策略，并判定其调频指令可靠性在。
[0108] 进一步的，本实施例还提供一种考虑实时调频容量均衡性的电网调频系统，包括：获取模块，用于获取电网调频基础数据计算当前调频机组出力偏差，评估调频机组调频能力均衡度，根据调频机组调频能力均衡度判断调频策略；构建模块，用于构建调频机组调频指令优化决策模型优化调频策略，并求解得到最有利降低发电出力偏差的调频策略；调频模块，用于根据调频机组调频性能判断预期调频效益是否满足调频指令可靠性要求，对调频指令可靠性进行评估，调整调频指令。
[0109] 本实施例还提供一种计算机设备，适用于考虑实时调频容量均衡性的电网调频方法的情况，包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。
[0110] 本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read‑Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red‑Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read‑OnlyMemory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0111] 本实施例提出的存储介质与上述实施例提出的数据存储方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。
[0112] 实施例2
[0113] 参照表1，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种考虑实时调频容量均衡性的电网调频方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
[0114] 表1技术特征对比表
[0115]
[0116] 由上可知，本方法能够识别调频机组是否存在出力偏差，以及偏差的程度，快速响应电网频率的即时变化，确保调频措施及时有效。实现调频资源的均衡利用，降低单一机组故障对整体系统的影响，提高电网的整体稳定性。提高应对不同场景的能力，在保证电网频率稳定的前提下，减少不必要的能源消耗和运营成本。通过模型求解得到更为精确的调频指令，减少人为因素带来的不确定性，实现调频策略的全局优化，提高电力系统的运行效率和经济性。
[0117] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
