一种含风热机组的配电网有功控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了含风热机组的配电网有功控制系统，包括数据交互子系统、自动控制子系统和分布式混合供能决策子系统；数据交互子系统接收配电网实时运行数据，自动控制子系统计算出区域调节量，将区域调节量分配给常规机组和非常规机组，计算非常规机组调节量A以及常规机组控制指令；分布式混合供能决策子系统将非常规机组调节量A分配给风电光伏机组和风热机组，计算并分配风电光伏机组调节量B和风热机组调节量C，得到风热机组预指令值，自动控制子系统对指令值进行校验，获得最终的风热机组控制指令和常规机组控制指令。本发明专利技术将风热机组加入到配电网有功控制系统中，在保证电网安全运行的前提下，可以提高能源利用效率。可以提高能源利用效率。可以提高能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种含风热机组的配电网有功控制系统及方法


[0001]本专利技术属于电力系统自动化领域，尤其涉及含风热机组的配电网有功控制系统及方法。

技术介绍

[0002]能源是社会和经济发展的重要基础。提高能源的综合利用效率是破解能源发展和环境危机矛盾的关键，是实现能源高效、安全、清洁、稳定应用的重要途径。近年来，在能源供给侧，我国可再生能源的发展步伐加快，风电、光伏新增装机量均位列世界第一，提高火电、热电机组的灵活性是充分消纳可再生能源、促进可再生能源利用的关键，也是能源供给侧深化改善能源结构的重要手段。
[0003]随着我国城市化进程的加快，供热面积和需求急速增加，总能耗也在持续增加。清洁供暖已经成为我国现在供暖发展的主要方向。在能源负荷侧，需要推广实施“煤改电”工程，发展电制热、燃气锅炉等清洁供热技术。电制热清洁供暖不仅可以方便的满足散户供热需求，而且其运行方式灵活，在冬季供暖期促进了可再生能源的消纳。电制热清洁供暖的风热机组供热方式使用清洁电力，能效高，成本低，无污染，在降低能耗与二氧化碳排放方面潜力巨大。用风热机组加热取代燃煤进行集中供暖，能够分别减少能耗和二氧化碳排放量57.6％和81.4％。用风热机组加热取代城市的集中供暖与分散供暖可以分别使能耗和二氧化碳排放量减少67.7％和85.8％，已经成为未来清洁供暖的主要方式之一。将风热机组和其他分布式供能系统相结合，构成含风热机组的分布式混合供能系统，将传统电能供应拓展至综合能源供应，实现电/热/冷等多种形式能源在有限区域内的供需互动，综合形成一种高效的清洁供能技术。然而，含风热机组的分布式混合供能系统在负荷侧大规模应用会对配电网侧造成影响，增加电网调度复杂度。
[0004]综上所述，规模化推广应用含风热机组的分布式混合供能系统，实现配电网侧可控负荷的灵活调节，需要结合配电网侧的调控要求，实现风热机组与其他分布式供能系统的有功控制，保证电网安全和能源高效利用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是要提供一种含风热机组的配电网有功控制系统及方法，用于实现风热机组与其他分布式供能系统的协调有功控制，在保证电网安全运行的前提下，提高能源利用效率。
[0006]为实现此目的，本专利技术所设计的一种含风热机组的配电网有功控制系统，包括数据交互子系统、自动控制子系统和分布式混合供能决策子系统；所述数据交互子系统用于建立风热机组上送数据模型，接收地市级配电自动化主站平台收集的配电网实时运行数据，将所述配电网实时运行数据传输至省级调度系统平台，并接收所述省级调度系统平台计算输出的风热机组出力曲线，将所述配电网实时运行数据和所述风热机组出力曲线传输至自动控制子系统；所述实时运行数据包括区域控制偏差ACE、常规机组调节步长、断面限
值、断面潮流有功、机组出力、机组装机容量、机组调节速率和机组调节下限；所述自动控制子系统根据所述数据交互子系统传输的配电网实时运行数据，计算出区域调节量S，根据ACE正常区等比例分配算法将所述区域调节量S分配给常规机组和非常规机组，计算非常规机组调节量A以及常规机组控制指令，将所述非常规机组调节量A传输至所述分布式混合供能决策子系统；所述分布式混合供能决策子系统根据所述自动控制子系统传输的非常规机组调节量A，采用协调优化配置和含风热机组的多能流优化控制方法，将所述非常规机组调节量A分配给风电光伏机组和风热机组，计算出风电光伏机组调节量B和风热机组调节量C，按照均等比例分配方法将所述风电光伏机组调节量B分配给风电机组和光伏机组，按照均等比例分配方法将所述风热机组调节量C分配给每个风热机组，得到风热机组预指令值，将所述风热机组预指令值传输至所述自动控制子系统；所述自动控制子系统对所述风热机组预指令值和所述常规机组控制指令进行校验，获得校验后的风热机组控制指令和校验后的常规机组控制指令，并将所述校验后的风热机组控制指令和校验后的常规机组控制指令传输至所述数据交互子系统。
[0007]一种含风热机组的配电网有功控制方法，它包括如下步骤：
[0008]步骤1，数据交互子系统建立风热机组上送数据模型，接收地市级配电自动化主站平台收集的配电网实时运行数据，将所述配电网实时运行数据传输至省级调度系统平台，并接收所述省级调度系统平台计算输出的风热机组出力曲线，将所述配电网实时运行数据和所述风热机组出力曲线传输至自动控制子系统；所述实时运行数据包括区域控制偏差ACE、常规机组调节步长、断面限值、断面潮流有功、机组出力、机组装机容量、机组调节速率和机组调节下限；
[0009]步骤2，所述自动控制子系统根据所述数据交互子系统传输的配电网实时运行数据，计算出区域调节量S，根据ACE正常区等比例分配算法将所述区域调节量S分配给常规机组和非常规机组，计算非常规机组调节量A以及常规机组控制指令，将所述非常规机组调节量A传输至所述分布式混合供能决策子系统；
[0010]步骤3，分布式混合供能决策子系统根据所述自动控制子系统传输的非常规机组调节量A，采用协调优化配置和含风热机组的多能流优化控制方法，将所述非常规机组调节量A分配给风电光伏机组和风热机组，计算出风电光伏机组调节量B和风热机组调节量C，按照均等比例分配方法将所述风电光伏机组调节量B分配给风电机组和光伏机组，按照均等比例分配方法将所述风热机组调节量C分配给每个风热机组，得到风热机组预指令值，将所述风热机组预指令值传输至所述自动控制子系统；所述自动控制子系统对所述风热机组预指令值和所述常规机组控制指令进行校验，获得校验后的风热机组控制指令和校验后的常规机组控制指令，并将所述校验后的风热机组控制指令和校验后的常规机组控制指令传输至所述数据交互子系统。
[0011]本专利技术的有益效果为：本专利技术将风热机组在配电系统中的角色由单纯的用电负荷转变为可控负荷，加入到配电网有功控制系统中，通过按等比例分配方法，与电源侧控制对象(常规机组、风电和光伏机组)共同参与到区域控制偏差ACE的调节过程中，在保证电网安全运行的前提下，可以提高能源利用效率。
附图说明
[0012]图1为本专利技术系统结构图；
[0013]其中，1
‑
数据交互子系统、2
‑
自动控制子系统、3
‑
分布式混合供能决策子系统、4
‑
人机交互子系统。
具体实施方式
[0014]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：
[0015]一种含风热机组的配电网有功控制系统，如图1所示，它包括数据交互子系统1、自动控制子系统2、分布式混合供能决策子系统3和人机交互子系统4；
[0016]所述数据交互子系统1用于建立风热机组上送数据模型，基于地市级配电自动化主站平台的调配一体化总线服务系统，通过电力调度机构之间的数据中心网络，接收地市级配电自动化主站平台收集的配电网实时运行数据，将所述配电网实时运行数据传输至省级调度系统平台，并接收所述省级调度系统平台计算输出的风热机组出力曲线，将所述配电网实时运行数据和所述风热机组出力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含风热机组的配电网有功控制系统，其特征在于：包括数据交互子系统(1)、自动控制子系统(2)和分布式混合供能决策子系统(3)；所述数据交互子系统(1)，用于建立风热机组上送数据模型，接收地市级配电自动化主站平台收集的配电网实时运行数据，将所述配电网实时运行数据传输至省级调度系统平台，并接收所述省级调度系统平台计算输出的风热机组出力曲线，将所述配电网实时运行数据和所述风热机组出力曲线传输至自动控制子系统(2)；所述自动控制子系统(2)根据所述配电网实时运行数据，计算出区域调节量S，根据ACE正常区等比例分配算法，将所述区域调节量S分配给常规机组和非常规机组，计算非常规机组调节量A以及常规机组控制指令，将所述非常规机组调节量A传输至所述分布式混合供能决策子系统(3)；所述分布式混合供能决策子系统(3)根据所述非常规机组调节量A，采用协调优化配置和含风热机组的多能流优化控制方法，将所述非常规机组调节量A分配给风电光伏机组和风热机组，计算出风电光伏机组调节量B和风热机组调节量C，按照均等比例分配方法将所述风电光伏机组调节量B分配给风电机组和光伏机组，按照均等比例分配方法将所述风热机组调节量C分配给每个风热机组，得到风热机组预指令值，将所述风热机组预指令值传输至所述自动控制子系统(2)；所述自动控制子系统(2)，还用于对所述风热机组预指令值和所述常规机组控制指令进行校验，获得校验后的风热机组控制指令和校验后的常规机组控制指令，并将所述校验后的风热机组控制指令和校验后的常规机组控制指令传输至所述数据交互子系统(1)，控制风热机组的运行状态，进而反馈至配电网。2.基于权利要求1所述的一种含风热机组的配电网有功控制系统，其特征在于：所述自动控制子系统(2)具体用于，根据ACE正常区等比例分配算法对区域调节量S进行分配：当区域调节量S小于常规机组调节步长总和时，将区域调节量S全部分配给常规机组，计算得到常规机组调节量，非常规机组调节量A为0；当区域调节量S大于常规机组调节步长总和时，常规机组调节量为常规机组调节步长，常规机组指令值为常规机组当前出力与常规机组调节量之和，非常规机组调节量A为区域调节量S减去常规机组调节量总和；其中所述区域调节量S由所述配电网实时运行数据中的区域控制偏差ACE乘以区域电网调节系数获得。3.基于权利要求1所述的一种含风热机组的配电网有功控制系统，其特征在于：所述分布式混合供能决策子系统(3)中的多能流优化控制方法的具体实现方法为：所述分布式混合供能决策子系统(3)将所述非常规机组调节量A分配给风电光伏机组和风热机组时需要采用的控制策略为断面有功控制策略；所述断面有功控制策略为在将所述非常规机组调节量A分配给断面下的风电光伏机组和风热机组时，在保证断面不越限的前提下，使风电机组和光伏机组最大限度发电；所述断面包括1,2,...,n层断面，所述n层断面为最底层断面，将所述非常规机组调节量A作为最高层断面的总调节量进行分配的原则为优先向最底层断面下的风电光伏机组分配，计算当前最底层断面的风电光伏机组分配量，将所述非常规机组调节量A减去当前最底层断面的风电光伏机组分配量得到剩余调节量B`，将所述剩余调节量B`向上一层断面的风
电光伏机组分配，直至完成所有断面的风电光伏机组分配，获得的最终剩余调节量为风热机组调节量C；所述当前最底层断面的风电光伏机组分配量由所述配电网实时运行数据中的断面限值减去所述配电网实时运行数据中的断面潮流有功。4.基于权利要求1所述的一种含风热机组的配电网有功控制系统，其特征在于：所述分布式混合供能决策子系统(3)获得风热机组预指令值的方法为：将所述风热机组调节量C分配给每个风热机组，获得每个风热机组的调节量c，每个风热机组预指令值为所述每个风热机组的调节量c与每个风热机组的当前功率之和。5.基于权利要求1所述的一种含风热机组的配电网有功控制系统，其特征在于：所述自动控制子系统(2)将所述区域调节量S分配给常规机组和非常规机组时需要采用的控制策略为ACE分区控制策略；所述ACE分区控制策略根据上级调度机构下发的实时区域控制偏差的大小将系统状态分为正常区、紧急区、越限区，区域控制偏差处于不同区间时，控制策略不同；当区域控制偏差处于正常区，根据ACE正常区等比例分配算法，将区域调节量S分配给常规机组和非常规机组；当区域控制偏差处于紧急区，将断面下的单台机组指令值限制在当前出力，所述单台机组指令值为单台机组当前出力；当区域控制偏差处于越限区，将区域调节量S分配给断面下的常规机组，当常规机组下备用总和小于区域调节量S时，将剩余调节量分配给风电光伏机组。6.基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若宸，刘姗，李如意，王顺江，许君德，杨菲，朱柘同，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司国网辽宁省电力有限公司国网电力科学研究院有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：