互联电力系统的AGC容量需求和控制策略研究

【摘要】： 自动发电控制(Automatic Generation Control,简称AGC)是现代化电网运行控制的基本技术之一。AGC实时控制中,调度中心必须提前确定区域系统内需预留的AGC调节容量,而合理地确定调节容量可以在保证可调容量充足的同时尽可能地减少AGC成本；在调节容量确定的基础上,调度中心实时的通过AGC控制策略将控制任务分配至各个AGC电厂,各电厂执行指令并依据适当的控制策略进行调节。合理的AGC容量预留与良好的AGC调节策略可大幅较低AGC调节成本,加强调节效果。电网运行中AGC成本占比重较大,故良好的AGC调节对节能减排具有积极意义,可取得良好的经济和社会效益。然而目前对AGC控制的研究未能很好解决相应的问题,为此,本文针对AGC容量需求和控制策略的相关问题进行了较为系统和深入地探索和研究。 首先,在现有的AGC容量需求研究基础之上,提出了更为完整的历史AGC容量需求模型。该模型在确定历史时段AGC容量需求的过程中,综合考虑了备用跟踪的遗漏、AGC机组配合和风力发电并网等因素的影响,从而使得确定的容量需求更加符合客观实际。作为预测AGC购买需求的基础,模型可为保证系统投入或购买的AGC容量与实际需求达到实时平衡提供依据。 其次,针对电厂内二次调节指令与需求反向、各电厂间控制周期不同步和大扰动下区域间需要AGC支援等问题,在电厂内、电厂间、区域间三个层面提出了更为合理的一系列控制策略。 在AGC电厂内,基于对电厂控制侧的二次调节过程的分析,指出由于二次调节的周期较长,在电厂实际运用中时常会出现在二次调节执行指令与二次需求存在矛盾的状况,而这种状况下,电厂可能会执行与需求反向的指令。因此,本文提出了在提前得到调度中心授权和确认有必要变化二次调节指令的前提下,电厂内实施二次调节即时中止和二次调节即时更新指令的两种新的控制策略。对于这两种控制策略,在不同的要求下可灵活选择,可保障电厂在二次需求发生方向变化时具有相应的应对能力。 在调度中心发布控制指令给各AGC电厂执行的过程中,由于各电厂AGC的有效指令周期有较大差异,因而造成有效指令接收的不同步状况,而这会使得单一时刻对总调节任务量按系数分配的传统控制策略不能有效的协调各AGC电厂。同时,通过控制策略将控制性能评价标准(Control Performance Standard,简称CPS)指标控制在不同的要求范围内,可以满足调度员灵活调度的需求。基于此,本文提出了基于超短期负荷预测和AGC机组控制指令周期的灵活调整CPS指标的AGC控制策略,并建立了相应的最优化数学模型,用牛顿法和SUMT内点法结合的优化方法进行求解。算例表明,该策略能够在减少有效控制指令的基础上达到更好的控制效果。 鉴于我国的频率控制品质与国外还存在很大差距,为了在|△f|(系统频差)较大时充分发挥互联电网的优势,保证频率质量,提出了一种新的区域间AGC调节责任分配方式。其原理是,当频率偏差|△f|较小时,采用当前的“各扫门前雪”式的调节责任分配方式,以保证无AGC交易下区域间AGC调节的公平性和减少联络线计划偏差；而当|△f|较大时,为了保障系统的频率质量,采用本文提出的以追求频率质量为目标的调节责任分配方式,不拘泥于某一区域内负荷扰动,对全网的总扰动统一进行AGC责任分配,从而既保证了大扰动下频率的快速恢复,又降低了AGC调节量,还减少了各区AGC的预留容量。 总之,本文对AGC中的容量需求和控制策略进行研究,在总结借鉴国内外相关研究成果的基础上,提出了新的AGC容量需求模型和控制策略(分别为电厂内、电厂间、区域间)。按照所提出的方法进行控制、协调AGC动作,有助于AGC资源的合理利用,从而保证系统的频率质量满足要求。本文所做的研究可为互联电力系统更加安全、优质和经济的运行提供理论依据。