一種自動化電力調(diào)度系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力調(diào)度自動化技術領域，具體涉及一種自動化電力調(diào)度系統(tǒng)及方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著電能的廣泛使用，電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，已成為世界上最為復雜的人造系 統(tǒng)之一。為保證電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，電力系統(tǒng)必須留用足夠的有功和無功功 率備用，以便電網(wǎng)發(fā)生故障時，可快速接入系統(tǒng)，保證電力系統(tǒng)運行的安全性和供電的可靠 性。電力系統(tǒng)的有、無功功率備用是一種處在運行狀態(tài)的有、無功功率備用，只在電網(wǎng)故障 或緊急情況下才可使用，因此在正常運行方式下，發(fā)電機的有、無功功率備用易浪費大量的 有功功率和無功功率。同時隨著可再生能源的大規(guī)模接入，為抑制可再生能源的間隙性和 波動性，改善因可再生能源接入電網(wǎng)所帶來的安全穩(wěn)定問題，電力系統(tǒng)需進一步增加機組 的有、無功功率備用容量，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，而增加機組有、無功功率備用容量必然 會降低水/火電機組的年運行小時數(shù)，惡化了水/火電機組運行的經(jīng)濟性，同時有、無功功 率備用容量的增加必然會導致機組運行效率低下、化石燃料不能充分燃燒、二氧化硫、二氧 化碳和漂浮固體的排放量劇增，嚴重影響了人類的生活環(huán)境。
[0003] 隨著智能電網(wǎng)的提出和發(fā)展，通訊技術和分布式計算的廣泛應用。需求側響應 (Demend Response, DR)技術和電力系統(tǒng)模型技術成為了兩種進行電力調(diào)度控制的常用手 段。
[0004] 需求側響應是通過先進的測量通訊技術以及控制手段將負荷作為一種響應調(diào)度 的資源，彌補電力系統(tǒng)傳統(tǒng)熱備用容量的不足，提高電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性，已成為電 力行業(yè)研究的熱點。需求側響應通過電價或者其他激勵措施，在市場電價較高或者系統(tǒng)運 行可靠性較低時，通過引導用戶改變正常用電方式，減少用電需求；在緊急情況下，將負荷 響應作為備用提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，大幅降低資源浪費。
[0005] 而電力系統(tǒng)模型技術則是通過對真實的電力系統(tǒng)進行建模，建立數(shù)據(jù)模型，對真 實的電力系統(tǒng)進行仿真，通過仿真模型模擬電力系統(tǒng)真實運行的狀態(tài)，從而可對電力系統(tǒng) 的各種運行狀態(tài)通過計算得到。
[0006] 目前，將需求側響應技術和電力系統(tǒng)模型技術結合，對于基于負荷響應的有、無功 功率備用研究已提出了許多建模方法和控制方法，但這些方法都并不完善，比如中國專利[0007] 依據(jù)負荷預測，經(jīng)濟調(diào)度就是預先(如日前、半小時前等）對機組運行位置與備用 配置進行優(yōu)化決策，促使發(fā)電與負荷按預知軌跡平衡，對預測誤差通過控制實現(xiàn)校正，這一 校正量越小說明調(diào)度的效果越好，因此調(diào)度與控制間存在協(xié)調(diào)問題。由此，調(diào)度一直在追求 這一協(xié)調(diào)的有機進行，如J. Zaborszky等人在1979年到1983年做出了開拓性的研究與實 踐，對調(diào)度與自動發(fā)電控制（AGC)間關系的協(xié)調(diào)取得重要進展。其研究主要是針對負荷的 不確定性，由于電力系統(tǒng)負荷具有周期性的波動規(guī)律，因而有一定的適應性，使自動發(fā)電控 制技術達到理論與實踐都趨于成熟的地步。然而，伴隨大規(guī)模風電等可再生能源發(fā)電的并 網(wǎng)，其不確定性發(fā)生了質(zhì)的變化，對電力系統(tǒng)調(diào)度與控制間的協(xié)調(diào)帶來了新的問題，若認為 風電不可控，就需要圍繞頻率的波動給出如何消納的調(diào)度與控制間關聯(lián)的策略。
[0008] 目前，針對大規(guī)模風電等可再生能源發(fā)電的并網(wǎng)，電力經(jīng)濟調(diào)度的研究主要集中 于如何在預調(diào)度時間級內(nèi)把握機組運行位置和備用配置，其研究思路依然在沿用傳統(tǒng)方 式。比如中國專利公開號CN101071945A，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)計算量數(shù)據(jù)的計算方法，該 方法即在調(diào)度中視頻率處于額定值不變，對電力系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)的變動并未進行關 注。實際中，由于頻率允許在一定范圍內(nèi)波動，且反映出帶有自愈性的有功功率調(diào)節(jié)特性 (稱為頻率的一次調(diào)節(jié))，這是電力系統(tǒng)在一定條件下實現(xiàn)自動平衡的本質(zhì)，一旦失去這一 特性，電力系統(tǒng)自動控制將極其困難。因此，在調(diào)度中視頻率處于額定值不變，這與實際系 統(tǒng)運行允許頻率波動事實不符，必將造成調(diào)度結果(機組運行位置與備用）的保守性，有時 甚至出現(xiàn)計算無解而實際可行的情況。
[0009] 實際上，隨著電力系統(tǒng)滿足對象(負荷與可再生能源發(fā)電）波動性的增強，電力系 統(tǒng)自身所具備的協(xié)同能力不容忽視。頻率的調(diào)節(jié)作用可充分反映出電力系統(tǒng)控制有其本身 無序但實質(zhì)有序的協(xié)同能力。毫無疑問，這種協(xié)同能力來自發(fā)電和用電環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)上主要是 常規(guī)發(fā)電機組和常規(guī)負荷，當然也包括近來發(fā)起的可參與頻率調(diào)節(jié)的可再生能源發(fā)電、電 動汽車以及需求管理等。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，以及各類新技術的出現(xiàn)，電力系統(tǒng) 運行的協(xié)同能力如何在調(diào)度中得以體現(xiàn)，對電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性尤為重要。
[0010] 綜觀目前調(diào)度研究的現(xiàn)狀，依據(jù)預測來決策可調(diào)度機組運行的位置以及備用的配 置是眾多研究者的共識，但就備用配置應對的對象，以及頻率調(diào)節(jié)特性的本質(zhì)尚未清晰顯 現(xiàn)。因此，亟需一種考慮電力系統(tǒng)協(xié)同能力的經(jīng)濟調(diào)度方法，能夠針對大規(guī)模風電等可再生 能源發(fā)電的并網(wǎng)實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度。
[0011] 同時調(diào)度機構也是電網(wǎng)運行的指揮中心，肩負著電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要使命， 調(diào)度員是電網(wǎng)調(diào)度實時運行的指揮者，直接承擔著組織、指揮、指導和協(xié)調(diào)電網(wǎng)運行的重 任。傳統(tǒng)模式下調(diào)度員進行電網(wǎng)調(diào)度實時運行指揮主要通過電話來實現(xiàn)，隨著電網(wǎng)的發(fā)展 和管理水平的不斷提升，調(diào)度機構與調(diào)度對象間開展實時調(diào)度業(yè)務聯(lián)系的信息量越來越 大，僅單一依靠調(diào)度電話進行電網(wǎng)調(diào)度實時運行指揮已逐漸不滿足調(diào)度員對復雜大電網(wǎng)的 調(diào)度管控要求。除調(diào)度電話外，建設調(diào)度機構與調(diào)度對象間的另一座雙向網(wǎng)絡信息化橋梁 作為調(diào)度電話有機的補充，來提高調(diào)度運行業(yè)務水平已成為迫切要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠通過需求的電力負荷調(diào)度 對整個電力系統(tǒng)各個區(qū)域的有、無功功率備用作出調(diào)整，從而合理地分配電力系統(tǒng)的有、無 功功率備用，提高電力系統(tǒng)的運行效率的自動化電力調(diào)度系統(tǒng)及方法。
[0013] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種自動化電力調(diào)度系統(tǒng)，包括 電力調(diào)度控制系統(tǒng)、電力調(diào)度指揮系統(tǒng)、電力調(diào)度預警系統(tǒng)。
[0014] 所述電力調(diào)度控制系統(tǒng)包括資源控制系統(tǒng)和電網(wǎng)電能調(diào)度系統(tǒng)；所述資源控制系 統(tǒng)用于對電力系統(tǒng)中參與負荷調(diào)度的負荷按區(qū)域和類型進行分類，將同一種類型的負荷按 照區(qū)域進行統(tǒng)計、聚合，建立對應各類型負荷的能效發(fā)電機模型，將所述區(qū)域內(nèi)的所有的能 效發(fā)電機模型聚合成所述區(qū)域對應的能效發(fā)電廠模型，并建立所述能效發(fā)電廠模型對應的 能效發(fā)電機有、無功功率備用容量分攤優(yōu)化模型，其中，所述有、無功功率備用容量分攤優(yōu) 化模型包括能效發(fā)電廠中各個能效發(fā)電機的有、無功功率備用容量優(yōu)化分攤比例；并根據(jù) 各個所述能效發(fā)電廠所分攤的有、無功功率備用容量，采用內(nèi)點法求解所述能效發(fā)電機的 有、無功功率備用容量分攤優(yōu)化模型，獲取所述能效發(fā)電廠中各個能效發(fā)電機所分攤的有、 無功功率備用容量，將各個能效發(fā)電機所分攤的有、無功功率備用容量代入對應的能效發(fā) 電機模型，獲取組成該能效發(fā)電機模型的各類負荷的調(diào)控量，根據(jù)各類負荷的調(diào)控量，調(diào)整 可調(diào)度負荷的運行定值；所述電網(wǎng)電能調(diào)度系統(tǒng)用于將所述能效發(fā)電廠模型與傳統(tǒng)的基于 最優(yōu)潮流的有、無功功率備用容量計算模型相結合，建立對應的電力系統(tǒng)有、無功功率備用 容量計算模型，并采用內(nèi)點法求解所述電力系統(tǒng)有、無功功率備用容量計算模型，獲取對應 的各個能效發(fā)電廠所分攤的有、無功功率備用容量。
[0015] 所述電力調(diào)度指揮系統(tǒng)，包括電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺以及接入所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺 的用戶web終端；所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺包括依次設置的數(shù)據(jù)層、應用組件層，以及接入 層；所述用戶web終端與所述接入層連接；所述用戶web終端及所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺通 過數(shù)據(jù)壓縮將調(diào)度指令或/和業(yè)務信息進行壓縮形成消息包進行消息交互；所述用戶web 終端與所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺之間的消息包通過消息推送引擎進行發(fā)送。
[0016] 所述電力調(diào)度預警系統(tǒng)，包括設置在電力調(diào)度中心的輸入模塊、處理模塊和無線 發(fā)射模塊，以及設置在各調(diào)度對象處的警示裝置，所述警示裝置包括依次連接的無線接收 模塊、GPS定位模塊和報警器，且所述無線發(fā)射模塊與無線接收模塊對應通訊連接。
[0017] 進一步的，所述用戶web終端接收所述電網(wǎng)調(diào)度指揮平臺發(fā)送的消息包后，解析 所述消息包，以文本、圖形、表格、多媒體的方式釋放所述消息包；所述用戶web終端向電網(wǎng) 調(diào)度指揮平臺發(fā)送消息時，將文本、圖形、表格、多媒體消息壓縮成相應的消息包進行回復。
[0018] 進一步的，所述數(shù)據(jù)層、應用組件層，以及接入層均采用集群服務器模式。
[0019] 進一步的，所述報警器包括報警指示燈和報警喇叭。
[0020] 本發(fā)明還公開了上述一種自動化電力調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法，包括如下步驟： A、依據(jù)自動發(fā)電控制技術，在不考慮電壓變化影響的前提下，將電力系統(tǒng)中各個源按 照適應發(fā)電與負荷之間電功率平衡的協(xié)同能力劃分為以下三類： 具有自動的協(xié)同能力的源，