计及时序互补特性的AGC指令两阶段分配方法与流程

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体是计及时序互补特性的agc指令两阶段分配方法。

背景技术：

1、新能源出力具有强随机波动特性，其大规模接入必然影响源荷供需实时平衡，进而威胁系统频率质量。自动发电控制(automatic generation control,agc)是电网维持系统频率质量的主要技术手段，其通过监测到的频率偏差及联络线功率偏差形成电网总调节功率(即agc指令)，进一步根据agc指令分配方法将总调节功率分配给各调频资源，调频资源随即响应agc指令进行功率调节。

2、为保障高比例新能源电力系统的频率质量，储能等新兴调频资源的引入受到广泛关注，形成了火电、水电、储能等多品类调频资源共同参与的调频格局。不同品类的调频资源调节特性各异，agc指令分配能否适配调频资源差异化的调节特性对于维持系统频率质量至关重要。若未能适配，使得调频资源难以有效完成指令响应，一方面将导致系统频率质量受损；另一方面将导致调频资源被电网两个细则等考核，损失调频收益，并将因收益不足而降低参与agc调频的意愿。

3、目前，工业界普遍采用基于系统当前监测状态的实时分配方法，其能够有效捕捉系统功率不平衡量，但指令更新周期短，一般为秒级。为满足分配效率要求，普遍根据预设规则进行实时分配。然而，预设规则难以综合考虑调频资源的调节能力和调节成本，且该类方法存在滞后性(频率偏差在功率波动后形成，导致调频资源的出力调整滞后于系统功率波动)。此外，火电等调节速度较慢的资源难以适配实时分配的秒级更新周期，导致其难以有效完成指令响应。对此，学术界提出“agc优化调度”的概念，进行agc指令的超前分配，基本思想为：基于超短期预测信息，考虑调频资源的调节成本、调节特性等因素，优化调频资源在未来调度周期的调节功率。这类方法一方面可以延长agc指令的更新周期，能够通过构建优化模型实现综合考虑调节能力和调节成本的agc指令优化分配；另一方面能够使得调频资源提前响应agc指令，降低了对调频资源的调节速度要求，也避免了实时分配的滞后性。然而，超短期预测误差的存在易导致该类方法无法有效平抑系统实际功率不平衡。此外，该类方法易频繁下发agc指令给调节特性较优的调频资源，使得其疲于响应指令；同时易导致调频资源快速失去上/下调节裕度，不具备上/下调节能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供计及时序互补特性的agc指令两阶段分配方法，包括以下步骤：

2、1)将电力系统实际运行阶段的调频需求分为预测调频需求和实时调频需求；

3、2)建立agc指令超前优化分配模型，并进行解算，得到agc指令超前分配方案；

4、3)根据agc指令超前分配方案，在超前分配阶段调度火电和水电机组响应预测调频需求；

5、在实时分配阶段，调度部分水电和储能响应实时调频需求。

6、进一步，调度部分水电和储能响应实时调频需求的步骤包括：

7、若超前分配后剩余所有水电机组的调频容量大于或者等于agc指令p，则根据各水电机组调频容量的比例，将agc指令p全部分配至水电机组；

8、若所有水电机组的调频容量小于agc指令p，则根据水电机组调频容量的比例，将agc指令p1分配至水电机组；p1为所有水电机组调频容量之和；根据储能调频容量的比例，将agc指令p2＝p-p1分配至储能。

9、进一步，同一调频机组只参与超前分配阶段的调度，或者只参与实时分配阶段的调度。

10、进一步，所述agc指令超前优化分配模型的目标函数如下所示：

11、

12、式中：it、ih分别为各火电、水电机组的编号；nt、nh分别为火电、水电机组的集合；分别为各火电、水电机组的能量成本；分别为各火电、水电机组的调频里程费用；分别为各火电、水电机组在agc指令分配后的机组出力；分别为各火电、水电机组的调频里程，为负表示下调频，为正表示上调频；分别为各火电、水电机组的成本调整因子；δtagc为agc指令超前分配的时间颗粒度；分别为各火电、水电机组已执行的调节次数；ξ为调节次数罚因子；分别为各火电、水电机组的爬坡能力。

13、进一步，火电机组的成本调整因子如下所示：

14、

15、其中，各火电机组的上调频状态变量下调频状态变量如下所示：

16、

17、

18、式中，为系统预测调频需求；

19、火电机组归一化上调频成本调整因子火电机组归一化下调频成本调整因子如下所示：

20、

21、

22、其中，火电机组上调频成本调整因子火电机组下调频成本调整因子如下所示：

23、

24、

25、式中：为各火电机组在agc指令分配前的机组出力；为各火电机组在日内调度阶段确定的计划出力；分别为各火电机组在日内调度阶段确定的上、下调频容量。

26、进一步，水电机组的成本调整因子如下所示：

27、

28、其中，各水电机组的上调频状态变量下调频状态变量如下所示：

29、

30、

31、式中，为系统预测调频需求；

32、水电机组归一化上调频成本调整因子水电机组归一化下调频成本调整因子如下所示：

33、

34、

35、其中，水电机组上调频成本调整因子水电机组下调频成本调整因子如下所示：

36、

37、

38、式中：为各水电机组在agc指令分配前的机组出力；为各水电机组在日内调度阶段确定的计划出力；分别为各水电机组在日内调度阶段确定的上、下调频容量。

39、进一步，agc指令超前优化分配模型的约束条件包括有功调节需求约束、机组调频容量约束、机组调频方向约束、机组爬坡能力约束、最小持续爬坡时间约束。

40、进一步，有功调节需求约束如下所示：

41、

42、其中，各火电机组在agc指令超前分配阶段的调频里程各水电机组在agc指令超前分配阶段的调频里程如下所示：

43、

44、

45、式中：为各水电机组在agc指令分配前的机组出力；

46、进一步，机组调频容量约束如下所示：

47、

48、

49、式中：分别为各火电、水电机组在日内调度阶段确定的计划出力；分别为各火电机组在日内调度阶段确定的上、下调频容量；分别为各水电机组在日内调度阶段确定的上、下调频容量；

50、机组调频方向约束如下所示：

51、

52、

53、式中，分别为各火电、水电机组在agc指令超前分配阶段的调频里程。

54、进一步，机组爬坡能力约束如下所示：

55、

56、

57、式中：分别为各火电机组的上、下爬坡能力；分别为各水电机组的上、下爬坡能力；

58、最小持续爬坡时间约束如下所示：

59、

60、

61、

62、

63、式中：分别为各火电机组设定的最小持续上、下爬坡时间；分别为各水电机组设定的最小持续上、下爬坡时间；

64、其中，各火电机组在agc指令分配前1个调度时段向上持续爬坡统计时间向下持续爬坡统计时间如下所示：

65、

66、

67、式中：分别为各火电机组在agc指令分配前2个调度时段向上、向下持续爬坡的统计时间；

68、各水电机组在agc指令分配前1个调度时段向上持续爬坡统计时间向下持续爬坡统计时间如下所示：

69、

70、

71、式中：分别为各水电机组在agc指令分配前2个调度时段向上、向下持续爬坡的统计时间。

72、本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明的有益效果如下：

73、(1)本发明所提计及时序互补特性的agc指令两阶段分配框架，在超前分配阶段，可提前调度调节容量较大的火电和水电响应预测调频需求，改善实时分配的短更新周期和滞后性问题，并弥补火电调节速度慢的劣势；在实时分配阶段，可利用储能快速响应实时调频需求，补偿超前分配阶段的预测误差及预测时段内的功率波动，同时引入一定数量的水电可弥补储能调频容量小的劣势。。

74、(2)本发明所提保障调频资源调度均衡性的agc指令超前分配策略，可实现超前指令的最优分配，并通过嵌入调节次数罚因子和成本调整因子，能够提升指令分配的均衡性，避免将指令频繁下发给性能较优的调频资源，可缓解机组严重磨损并保障系统总体调节能力。

75、通过本发明所提出的方法，能够通过与不同品类调频资源调节特性适配的agc指令分配，实现各类资源的协调互补利用，充分保障调频资源对于agc指令的响应能力，提升系统频率质量。