[發明專利]新能源電站并網功率超前控制方法

有效

• 申請號: 201710814568.0
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107947244B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 段慧;徐泰山;朱燕芳;張秀麗;王昊昊;石新聰;王維洲;王多;汪馬翔;陳堂龍;梁琛;藥煒;閆磊;周海鋒;王勝明;趙文娜;朱星偉;郭慶
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網山西省電力公司;國網甘肅省電力公司;國網甘肅省電力公司電力科學研究院;國網山西省電力公司太原供電公司;南京南瑞集團公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/46
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 劉豐

1.新能源電站并網功率超前控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)選取離待控制時刻點最近且時間差小于設定值T_base的內網實時工況數據作為基準斷面，獲取基準斷面中水火電機組并根據水火電機組的有功功率變化速率，計算待控制時刻水火電機組有功功率上下限；在聯絡線計劃數據中取待控制時刻聯絡線有功功率上下限；分別在水火電機組計劃數據、聯絡線計劃數據中取離待控制時刻最近且時間差絕對值小于設定值T_pl的前后兩個計劃值點作線性插值，計算得到水火電機組、聯絡線待控制時刻發電初計劃；若水火電機組或聯絡線無計劃數據或計劃值無效，則使用基準斷面中水火電機組、聯絡線的有功功率作為其待控制時刻發電初計劃；若水火電機組待控制時刻發電初計劃超出有功功率上下限，用上下限修正；

2)取離待控制時刻最近且時間差絕對值小于設定值T_pl的前后兩個負荷預測點作線性插值，計算得到待控制時刻負荷功率初始值；若負荷無預測數據或預測值無效，則使用基準斷面中負荷的有功功率作為待控制時刻負荷功率初始值；

3)計算不同調節類型的新能源電站的待控制時刻發電初計劃；

4)將水火電機組、聯絡線及新能源電站的待控制時刻發電初計劃之和作為內網總發電，待控制時刻負荷功率初始值與基準斷面中的網損之和作為內網總負荷，將內網總發電減去內網總負荷作為待控制時刻內網有功功率不平衡量，將新能源電站和水火電機組的有功功率上限減去發電初計劃作為各電站/機組的上調空間，將新能源電站和水火電機組的發電初計劃減去有功功率下限作為各電站/機組的下調空間；

若待控制時刻內網有功功率不平衡量為負，則計算參與調整的新能源電站的總上調空間：若其大于內網有功功率不平衡量絕對值，則按各新能源電站的上調空間將內網有功功率不平衡量等比例分配，得到新能源電站發電初計劃上調量，反之，則將各新能源電站的上調空間作為發電初計劃上調量，再將未分配的內網有功功率不平衡量按各水火電機組上調空間等比例分配，得到水火電機組發電初計劃上調量；

若待控制時刻內網有功功率不平衡量為正，則計算水火電機組的總下調空間：若其大于內網有功功率不平衡量，則按各水火機組的下調空間將內網有功功率不平衡量等比例分配，得到水火電機組發電初計劃下調量，反之，則將各水火電機組的下調空間作為發電初計劃下調量，再將未分配的內網有功功率不平衡量按各新能源電站下調空間等比例分配，得到新能源電站發電初計劃下調量；

將新能源電站、水火電機組其待控制時刻發電初計劃加上/減去發電初計劃上調量/發電初計劃下調量，得到其新的待控制時刻發電初計劃；

5)結合基準斷面網絡拓撲以及待控制時刻設備檢修計劃進行網絡拓撲分析，形成待控制時刻電網運行方式，采用交流潮流法求解待控制時刻電網安全穩定裕度以及水火電機組、新能源電站對斷面的靈敏度，進一步結合經濟成本計算各電站/機組的控制性能代價比；

電網安全穩定裕度由各斷面的安全穩定裕度組成，各斷面的安全穩定裕度的計算方式為：

S_j＝(1-M_j)×100％ (2)

其中，M_j為第j個斷面的負載率，S_j為第j個斷面安全穩定裕度，P_j0為第j個斷面初始潮流，P_jMAX為第j個斷面限額；

第i個水火電機組/新能源電站對第j個斷面的靈敏度λ_i-j為：

其中，ΔP_i-gen是第i個水火電機組/新能源電站有功功率增加量，ΔP_j-int是第j個斷面功率增加量；

第i個水火電機組/新能源電站對第j個斷面的控制性能代價比H_i-j為：

其中，E_i是第i個水火電機組/新能源電站調節單位有功功率的經濟成本，單位為萬元；

6)將安全穩定裕度小于斷面過載門檻值的斷面記作集合A，其余斷面記作集合B；

若集合A為空，進入步驟7)，否則，取集合A中安全穩定裕度最小的斷面的潮流減去斷面限額之差作為需控總量，將性能代價比為負的電站/機組作為增出力集，性能代價比為正的電站/機組作為減出力集，將需控總量作為增出力集和減出力集的功率調整目標；增出力集中的電站/機組按性能代價比從小到大排序并分群，同一增出力群的新能源電站按預測調節綜合性能指標從大到小排序并分組；減出力集中的電站/機組按性能代價比從大到小排序并分群，同一減出力群的新能源電站按調節性能指標從大到小排序并分組；排序第一的組/群優先分配功率調整目標，若本組/群總可調空間小于功率調整目標，將本組/群功率調整目標減去本組/群總可調空間得到的未分攤功率調整量作為緊鄰其后組/群的功率調整目標，以此類推；同一組/群內各電站/機組按可調空間等比例分配本組/群功率調整目標，計算電站/機組的功率調整量，進而計算各電站/機組新的發電初計劃；按公式(5)－(7)重新計算斷面潮流、斷面負載率及斷面安全穩定裕度，若所有斷面安全穩定裕度均高于斷面過載門檻值或循環次數達到最大次數限制，進入步驟9)，否則，按新的斷面安全穩定裕度形成集合A，重復本步驟：

S_j＝(1-M_j)×100％ (7)

其中，P_inf-j是第j個斷面的潮流，ΔP_i是第i個水火電機組/新能源電站本次的功率調整量，n是所有參與功率調整的新能源電站及水火電機組的總數；

7)取集合B中安全穩定裕度最小的斷面的斷面限額與潮流之差、參與調整的新能源電站有功功率上調空間之和、水火電機組有功功率下調空間之和，計算新能源電站待控制時刻發電初計劃可增量：

其中，P_max、P₀分別是安全穩定裕度最小的斷面的斷面限額、實際有功功率；是性能代價比為負的所有參與調整的新能源電站有功功率上調空間之和；是性能代價比為正的水火電機組有功功率下調空間之和，UNB是電網允許的功率不平衡量；

若ΔP_f＞UNB，進入步驟8)，否則結束本方法；

8)將集合B中安全穩定裕度最小斷面的斷面限額與潮流之差作為需控總量，將參與調整的新能源電站作為增出力集且按性能代價比從小到大排序并分群，水火電機組作為減出力集且按性能代價比從大到小排序并分群，同一增出力群的新能源電站按預測調節綜合性能指標從大到小排序并分組；將需控總量作為增出力集和減出力集的功率調整目標；排序第一的組/群優先分配功率調整目標，若本組/群總可調空間小于功率調整目標，將本組/群功率調整目標減去本組/群總可調空間的未分攤功率調整量作為緊鄰其后組/群的功率調整目標，以此類推；同一組/群內各電站/機組按可調空間等比例分配本組/群功率調整目標，計算電站/機組的功率調整量，進而計算各電站/機組新的發電初計劃；按公式(5)－(7)重新計算斷面潮流、斷面負載率及斷面安全穩定裕度，按新的斷面安全穩定裕度更新集合A、B；若集合A不為空或循環次數達到最大次數限制，進入步驟9)；否則，返回步驟7)；

9)將各電站/機組新的發電初計劃取代步驟5)中待控制時刻電網運行方式中各電站/機組的發電功率，用交流潮流法重新計算電網安全穩定裕度；若所有斷面安全穩定裕度均大于斷面過載門檻值，輸出控制結果；否則，本次控制失敗，輸出告警。

2.如權利要求1所述的新能源電站并網功率超前控制方法，其特征在于，所述步驟3)具體包括以下過程：

對于參與調整的新能源電站，在新能源電站發電預測數據中取離待控制時刻最近且時間差絕對值小于設定值T_pl的前后兩個預測值作線性插值，計算得到新能源電站待控制時刻發電預測值，取基準斷面中新能源電站的有功功率與待控制時刻發電預測值的小者作為新能源電站待控制時刻發電初計劃，根據基準斷面中新能源電站有功功率、新能源電站有功功率調整速率，計算待控制時刻新能源電站有功功率上下限，若新能源電站待控制時刻發電初計劃超出有功功率上下限，用上下限修正；

對于跟蹤計劃的新能源電站，在新能源電站計劃數據中取離待控制時刻最近且時間差絕對值小于T_pl的前后兩個計劃值作線性插值，計算得到新能源電站待控制時刻發電初計劃；

對于按最大發電能力控制的新能源電站，在新能源電站發電預測數據中取離待控制時刻最近且時間差絕對值小于T_pl的前后兩個預測值作線性插值，計算得到新能源電站在待控制時刻發電預測值，根據基準斷面中的有功功率、新能源電站有功功率調整速率，計算待控制時刻新能源電站有功功率上下限，取待控制時刻發電預測值、電站運行容量以及有功功率上限的小者作為新能源電站待控制時刻發電初計劃。