互联电网运行控制性能评价标准研究(三)新标准的指标设计

基于所提出的评价标准新构架和3个标准的设计思想,针对中国电网运行具体实际,对各标准指标的构造进行了理论探索,给出了3个标准的指标备选方案。其要点是:将行业标准中频率合格百分数指标转化为概率指标,以适应中国的电网质量考核方式;针对频率安全的实际关注点,设计积分型的频率安全标准指标形式,并给出了离散采样情况下的指标样式;无意交换电量标准中时段长度可选,可适应不同的结算时间尺度;对所设计的各项标准的重合度进行分析,明确了各标准同时设置的必要性。     

互联电网运行控制性能评价标准研究 (一)制定原则和需解决的问题

在对已有评价标准深入剖析的基础上,结合中国互联电网的具体情况,以标准的制定目的为基础,提出了"自上而下"和兼顾安全、优质、经济的标准制定原则。依据该原则,以标准主体、时间尺度和频率偏差系数等为切入点,论述了实现控制目标的手段。指出了中国互联电网运行控制性能评价标准制定需研究的六方面的问题,并分别进行了分析与探讨。分析表明,开展评价标准的基础理论研究十分必要,应针对具体问题积极开展适合中国实际情况的新标准研究。     

互联电网CPS标准下的自动发电控制策略

阐述了互联电网控制性能评价标准(CPS)下的自动发电控制(AGC)策略。提出了CPS调节功率分量这一新概念,并将其与比例分量和积分分量相结合,构成区域总调节功率。进一步根据区域控制偏差(ACE)和频率偏差的大小与方向,对区域总调节功率予以修正,以进一步提高CPS指标。最后提出了根据区域总调节功率而不是ACE来划分AGC控制区域的方法。这些控制策略有利于提高电网频率控制质量,体现了紧急情况下互联电网各AGC控制区之间的相互支援,在多个大电网的实际应用中取得了良好的效果。     

基于SCPS标准的发电机组AGC控制策略

华东电网参照北美电力可靠性委员会推行的服务提供者控制性能标准(SCPS),对华东电网控制区的发电机组开展AGC性能评价。通过对SCPS标准的分析,提出了适应该标准的发电机组AGC控制策略,结合SCPS的指标计算并根据机组供应控制偏差的状态来实现机组AGC定量调节。该控制策略的应用将有助于提高发电机组的AGC调节品质和频率控制性能,进而改善电网的频率质量及系统的频率控制特性。     

北美频率控制性能标准发展分析及其对中国的启示

随着中国电网的不断发展,对频率质量的要求也不断提高,现行的频率控制性能标准已不能满足实际需求。为此,分析了北美电力可靠性协会(NERC)颁布的控制性能标准(CPS)存在的不足及其在国内外实际应用中所产生的问题。此外,还介绍了北美平衡监管区区域控制偏差限制(BAAL)标准的基本内容,分析了BAAL标准与评价指标CPS1之间的关系。最后,对中国电网现行CPS所存在的问题提出了修改建议,并探讨了实施BAAL标准的可行性。     

基于运行安全的频率控制性能评价新方法

目前我国电网在频率控制性能评价方面实施的"时段CPS标准",存在指标设计缺乏理论依据、评价方式过于严苛等不足,导致一些电网出现机组调节频繁、评价结果与控制效果不匹配的现象。本文从系统安全运行的角度出发,以《电力系统安全稳定控制技术导则》为依据,抽象出频率控制的要求:正常运行情况下保证频率留有一定的安全裕度;Ⅰ类扰动情况下限制频率持续越限的时间。鉴于此,提出新的频率安全评价方法(FSAM),包括评价指标和评价方式的设计,以此对区域在正常情况和Ⅰ类扰动情况下的控制行为进行规范和评价。算例仿真表明:本文方法能够引导控制区域进行有利于系统安全运行的调节行为,保证频率在安全范围内变化,且能够减少机组调节次数,提高运行的经济性。     

控制性能标准下考虑系统频率偏差特性的多时间尺度机组优化调度

针对风电并网后传统的2阶段调度中自动发电控制（automatic generation control,AGC）机组调节压力过大，普通多时间尺度调度中未考虑控制性能标准（control performance strandard,CPS）考核指标导致机组调节费用较高等问题，通过对电网实际频率数据分析发现系统频率偏差均值在较长时间尺度上正负变化具有规律性，提出CPS指标下考虑系统频率偏差特性的多时间尺度优化调度模型。最后通过Matlab算例仿真验证模型的有效性，结果表明：所提出的新调度模型通过预测未来较长时间尺度下系统频率偏差符号的正负，在日内、实时调度阶段的关键时刻减少了非AGC机组调节出力，相比现有模型可以使电网满足CPS考核标准的同时减轻AGC机组调节压力，节省综合运行成本。     

计及分布式能源的配电网多时间尺度优化控制

针对分布式电源接入电网后存在电网不稳定的问题,提出一种多时间尺度优化控制方法.依照分布式能源可控DG和柔性负荷的性质,根据划分的配电网多时间尺度区域,保持电压与频率调节的耦合关系.构建优化函数,控制接入点电压,以分布式能源发电周期为划分标准,按照不同的时间尺度制订控制策略,完成优化控制方法的研究.结果表明:与传统控制方法相比,提出的优化控制方法提高了网配控制能力.     

基于现代内点理论的互联电网控制性能评价标准下的AGC控制策略

分析电力系统中现有电力系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)策略的运行情况和存在问题。根据电力系统实际运行情况和控制性能评价标准(control performance standard,CPS)考核要求,提出基于现代内点理论的互联电网CPS标准下的AGC控制策略,建立相应的最优化数学模型,确定解算条件,导出含互补约束条件的非线性规划算法。大量的仿真实验和比较算例表明所提的AGC控制策略能有效地减少AGC机组的下令次数,大幅度提高CPS指标,保证电网频率质量和安全运行,降低电网调节成本,实现电网运行的精细化管理。该成果已在广西电网投入开环运行。     

关于华东电网实行SCPS的探讨

华东电网引入北美电力可靠性委员会（NERC）的控制性能标准（CPS）起到了改善系统频率控制性能的作用,但现行的控制标准中并未对发电机组自动发电控制（AGC）性能予以约束。文中介绍了NERC推行的发电机组评价标准——服务提供者控制性能指标（SCPS）,分析了该指标的特点,探讨了华东电网实行SCPS的可行性。该指标的推行将有助于统一华东电网内发电机对于电网频率控制贡献度的评价标准,提高各发电机组改善电网频率控制性能的积极性,改善华东电网的频率质量及系统的频率控制特性。     

基于频差预期控制性能标准下的自动发电控制策略

通过对实际电网系统频率分析,发现系统频差波动周期绝大多数都在5min以内。由于自动发电控制(AGC)调节过程的时间尺度相对较长,跟踪小周期的频差变化会造成机组调节次数增加、调节效率下降。对实际频率特性的进一步研究发现,系统频差均值在较长时间尺度上具有可以利用的规律性。由此,提出基于未来频差预期的控制性能标准(CPS)控制策略。仿真实验表明,所提出的新控制策略对AGC机组性能要求与传统策略相比大大降低,可以实现以较少的调节次数,维持较高的CPS指标,提高调节效率,降低机组调节损耗。     

风-火互补发电系统区域频率控制的策略研究

风能与传统能源互补发电给互联电网各方带来了巨大的安全经济效益,对互联电网频率控制的分析与研究是电力系统不可忽视的部分。讨论了发电系统的一次调频和二次调频,分析加入风力发电后,风-火互补发电的区域频率控制,给出模型方案(增加PI调节环节进行改进),对其中的三种控制模式(TBC-FTC、TBC-FFC、TBC-TBC)进行研究。仿真图及仿真结果数据验证了风-火互补发电的区域频率控制的可行性。与传统的单区域频率调节相比,加入了风电的多区域频率控制能改善频率调节的性能。     

基于CPS考核标准的专家控制器的设计及其在负荷频率控制中应用

针对CPC控制性能标准存在的不足,本文在对NERC所采用的CPS新标准的研究的基础上,对大区域互联电网中的负荷频率控制采用了专家PID控制器的设计。专家的规则主要由两部分组成,一部分来自于对CPS标准的分析和实践经验,另一部分则是根据PID控制器的动态特性并结合负荷频率控制的实际情况获得。鉴于控制过程是一两区域的互联电网模型,因此首先对系统进行了鲁棒性分析,在此基础上应用分散控制对系统进行专家控制器的设计。通过仿真实验表明:专家经验和知识应用,提高了系统负荷频率控制的品质,在专家规则中适当引入CPS考核标准的要求,在一定程度上可以提高整个电网CPS/DCS的合格率,并且能够减少发电机组不必要的磨损。     

区域电网联络线功率控制策略应用现状分析

频率是交流系统电能质量的主要指标之一,随着区域电网互联规模的扩大,原有的频率控制评价标准出现了一定的局限性,特别是大规模风电和光伏等新能源的接入,对原有的评价标准提出了新的要求。文中通过对国家标准以及五个区域电网联络线功率控制现状的分析,总结了现有频率控制模式的不足,分析了不足存在的原因,并提出了改进建议,为大区域互联电网的频率控制评价体系的完善提供了有益参考。     

基于UCPS标准的机组新型调节性能指标与应用

针对现有机组常规调节性能评价中存在受参数设置影响、不能准确评价调节过程对电网实际调节贡献等问题,基于机组控制性能标准(Unit Control Performance Standard,UCPS)和自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)的机组控制现状,对UCPS标准中机组I类性能评价指标(UCPS1)进行了改进,并给出其计算方法。实际应用效果验证了所提改进UCPS标准的有效性。     

联络线功率控制性能评价标准的实施方式

首先分析了目前T标准实施过程中所存在的问题,在此基础上提出了控制性能标准(CPS)与T标准的串联实施方式,即根据特高压电网所处运行状态的不同实时切换CPS和T标准,并针对特高压电网的4种典型运行状态设计了兼顾特高压联络线功率偏差与系统频率偏差的4种控制方式。分析与仿真结果表明,在CPS与T标准的串联实施方式下,控制区之间不会出现功率调节矛盾,且能兼顾特高压联络线功率偏差与系统频率偏差。     

多区域互联电网主要联络线AGC控制性能评价指标

针对目前华中—华北交流特高压互联电网中特高压联络线呈现出较大的随机功率波动这一实际问题,结合控制性能标准(CPS)和T(联络线)标准的基本原理,提出了一种多区域互联电网主要联络线自动发电控制(AGC)的控制性能评价指标,简称MT指标。该指标能够较好地评价大区电网中各子区域(如各省级电网)对主要联络线功率波动控制的贡献。在此基础上,以MT指标为控制目标设计了抑制主要联络线随机功率波动的控制器。仿真结果显示,在该指标下设计的控制器能够很好地抑制主要联络线随机功率波动。     

自动发电控制在河北南部电网中的应用

结合在定联络线功率和频率偏差控制方式下的功率调整情况以及采用的A系列评价标准,分析了河北南部电网在AGC应用方面存在电厂投入AGC积极性不高、火电机组本身的调节特性、供热机组冬季调节容量变小和风电场对电网影响方面的问题.通过实际工作提出了应对措施:一是制定AGC机组运行标准和考核管理办法,定期对机组性能进行测试;二是按...     

电力市场的区域调频责任偏差交易机制

提出了区域电力市场下区域调频责任偏差的概念及其交易机制。作为电力市场中的辅助服务产品,区域调频责任偏差为调频能力较强的区域提供了获得合理利润的交易方式。通过市场手段,区域调频责任偏差可促进和引导各区完成自身的频率控制责任,从而激励区域改善原有机组的技术条件和备用容量水平,为解决系统高峰低频和低谷高频、区域博弈行为及推进评价标准的实施提供了行之有效的途径。理论分析和算例表明,该交易机制符合互联电网的运行特点,且能够体现市场机制对频率调节的促进作用。     

基于CPS统计信息自学习机理的AGC自适应控制

提出一种利用控制性能标准(control performance standard,CPS)的统计信息进行自动学习,从而为调度端自动发电控制(automatic generation control,AGC)的比例积分控制参数进行自动调整的自适应控制策略。CPS标准的提出一方面是为提高区域电网对整个电网频率的支援作用,另一方面其统计特性放宽对区域控制偏差控制的要求。该自适应控制策略充分利用CPS的统计特性,对电网结构、参数和运行方式具有良好的适应性,其自学习机制简单实用,易于在现有大多数电网调度AGC系统上实现。以广东电网为对象的实例研究显示,该AGC自适应控制可在保证CPS考核合格率的同时有效减轻发电厂的调节压力。