考虑恶意申请与超发惩罚的新能源电站实时有功控制方法

本发明涉及一种考虑恶意申请与超发惩罚的新能源电站实时有功控制方法，属于电力系统运行与控制技术领域。

随着我国能源清洁化的发展，以光伏和风电为主的新能源的装机容量和消纳量逐年上升，而电力交易的准入范围也不断扩大，使新能源参与市场交易的比例逐步提升。然而，以调度机构下发的发电计划为基准，新能源自身的波动性易导致新能源电站的实时出力相较于传统火电出现更大偏差。如何充分利用新能源发电、设计合理的电力交易模式，减少新能源电站电力交易偏差，保障新能源公平参与市场交易，提高新能源发电消纳比例，减少弃风、弃光率，已经成为新能源电站并网调度控制所需解决的重要问题。

中国发明专利“一种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法”(申请号：CN201610264085.3)考虑风电超发、少发等因素，建立了消纳评估指标集，实现了风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算，但未对涉及恶意申请和超发的新能源电站进行有功控制。

中国发明专利“一种荷网源协调控制模式下的电力电量合约交易方法”(申请号：CN201610952204.4)以调度中心下发的协议消纳发电计划曲线为考核基线对违约超发电量和违约少发电量进行考核，但仅从电费结算角度对违约情况进行了处理，没有直接对新能源电站的超发和少发进行有功控制。

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种考虑恶意申请与超发惩罚的新能源电站实时有功控制方法，针对有功实时分配下新能源电站出力可能出现的偏差情况，从恶意申请和超发的角度，通过制定相应的惩罚机制和控制流程，减少新能源电站出力偏差，促进新能源消纳。

为解决上述技术问题，本发明提供一种考虑恶意申请与超发惩罚的新能源电站实时有功控制方法，包括以下步骤：

1)设当前指令下发时刻为t，判断t时刻为需要进行或者不需要进行恶意申请与超发考核的时刻；若当前时刻t为需要进行恶意申请与超发考核的时刻，则初始化t时刻新能源电站i的超发标志位为0，进入步骤2)；否则继续判断直至当前时刻t为需要进行恶意申请与超发考核的时刻，进入步骤2)；

2)获取新能源电站i超发统计起始时刻T以及[T,t]区间内新能源电站i的实际出力和新能源电站i的实时指令曲线，计算该电站在[T,t]区间内的应发出力和超发利用小时数根据所处区间对新能源电站i进行超发惩罚，若进行超发惩罚，则转入步骤3)，若不进行超发惩罚，则转入步骤5)；计算如下：

其中，P(t)为t时刻新能源电站i的实际出力，P(t)为t时刻新能源电站i的应发出力，P(t)为t时刻新能源电站i的实时指令，P为新能源电站i的额定容量；

3)读取新能源电站i加出力申请批复时刻T及该时刻指令，设加出力申请考核延时为t，判断t是否属于[T,T+t]区间，根据t的取值区间，进行加出力申请判断，如果加出力申请合格，则转入步骤5)，如果加出力申请不合格，则转入步骤4)；

4)读取并比较新能源电站i的超发标志位的值，根据超发标志位提出加出力申请；

5)利用线性规划算法计算并下发各新能源电站指令。

前述的步骤1)中，进行恶意申请与超发考核的时刻按一定考核周期进行设置。

前述的步骤2)中，根据所处区间对新能源电站i进行超发惩罚，包括以下几种情况：

21)若等于0，不进行超发惩罚，进入步骤3)；

22)若大于0且小于实时超发门槛值统计该电站近n个月的超发利用小时数N，判断是否小于“历史-实时”综合超发门槛值若小于设置该新能源电站的超发标志位为1，进入步骤3)；若大于等于调整新能源电站i未来a小时内的指令上限为P，并在a小时内禁止其提出加出力申请，清空该电站的N，转到步骤5)；计算如下：

其中，C为新能源电站集合，P(t)为t时刻新能源电站i的实时出力，L(t)为t时刻全网平均负载率，P为新能源电站i的额定容量，τ为超发惩罚系数，λ为历史超发考核系数；

23)若大于等于超发惩罚门槛值记录以当前时刻t作为惩罚执行开始时刻T，以新能源电站i的预测出力P(t)为基准，计算理论发电电量达到超发惩罚电量E所需超发惩罚时间，禁止该电站在该时间段内发电，然后转到步骤5，超发惩罚时间的计算如下：

其中，E为新能源电站i的超发惩罚电量，t为相应的超发惩罚时间，为新能源电站i过去一周平均每小时的实际出力。

前述的步骤3)中，进行加出力申请判断，具体如下：

31)当t属于[T,T+t]区间时，若新能源电站t时刻指令大于加出力申请批复时刻指令，返回步骤1)，等待下一轮指令下发时刻继续考核该电站的加出力申请；若新能源电站t时刻指令小于加出力申请批复时刻指令，则不再对该加出力申请进行考核，转到步骤5)；

32)当t不属于[T,T+t]区间时，在[T+t,t]区间内以Δt为间隔设置不超过m个采样点，将m个采样点新能源电站i出力的平均值视作新能源电站i的实际出力，若该出力值满足目标申请出力误差上下限约束，则加出力申请合格，转到步骤5)；若出力值不满足目标申请出力误差上下限约束，则加出力申请不合格，进入步骤4)；目标申请出力误差上下限约束如下：

P-ΔP≤P≤P+ΔP

其中，P为t时刻新能源电站i的实际出力，P为t时刻新能源电站i所处加出力申请的目标出力，ΔP为目标出力的允许误差。

前述的步骤4)中，

若新能源电站i的超发标志位为1，则在未来b小时内禁止新能源电站i提出加出力申请；

若新能源电站i的超发标志位为0，则在未来c小时内禁止新能源电站i提出加出力申请，其中，c＜b。

前述的b取值为2，c取值为1.5。

通过采用上述技术方案，本发明取得了下述技术效果：

本发明实现了新能源电站发电及加出力申请的规范引导，减少了新能源电站出力偏差，保障了新能源公平参与市场交易，促进了新能源消纳。

图1为本发明方法的流程图。

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供一种考虑恶意申请与超发惩罚的新能源电站实时有功控制方法，基本原理在于：在有功实时分配下考核新能源电站的加出力申请考核及超发情况，对考核周期内有功出力无法达到加出力申请目标并保持一定时间的新能源电站进行恶意申请惩罚，对考核周期内超发电量超过不同限额的新能源电站进行相应恶意超发惩罚，以实现新能源电站发电及加出力申请的规范引导，减少新能源电站出力偏差，保障新能源公平参与市场交易，促进新能源消纳。

参见图1，本发明方法具体实现过程如下：

步骤1：设当前指令下发时刻为t，判断t时刻为需要进行或者不需要进行恶意申请与超发考核的时刻，在新能源电站中，恶意申请与超发考核标准为具有一定考核周期的时刻；若当前时刻t为需要进行恶意申请与超发考核的时刻，则初始化t时刻新能源电站i的超发标志位为0，进入步骤2；否则继续判断当前时刻t直至当前时刻t为需要进行恶意申请与超发考核的时刻，进入步骤2；

步骤2：从外部系统获取新能源电站i超发统计起始时刻T以及[T,t]区间内新能源电站i的实际出力和新能源电站i的实时指令曲线，计算该电站在[T,t]区间内的应发出力和超发利用小时数如式(1)，根据所处区间对新能源电站i进行超发惩罚。

其中，P(t)为t时刻新能源电站i的实际出力，P(t)为t时刻新能源电站i的应发出力，P(t)为t时刻新能源电站i的实时指令，P为新能源电站i的额定容量。

1)若等于0，不进行超发惩罚，进入步骤3；

2)若大于0且小于实时超发门槛值统计该电站近n个月的超发利用小时数N，判断是否小于“历史-实时”综合超发门槛值其中λ为历史超发考核系数，λ属于区间[0,1]，可取0.8。若小于设置该电站的超发标志位为1，进入步骤3；若大于等于调整新能源电站i未来a小时内的指令上限为P(如式(2)-(3))，并在a小时内禁止其提出加出力申请，清空该电站的N，转到步骤5；

其中，C为新能源电站集合，P(t)为t时刻新能源电站i的实时出力，L(t)为t时刻全网平均负载率，P为新能源电站i的额定容量，τ为超发惩罚系数，可设置为0.5。

3)若大于等于超发惩罚门槛值记录以当前时刻t作为惩罚执行开始时刻T，以新能源电站i的预测出力P(t)为基准，计算理论发电电量达到超发惩罚电量E所需时间，禁止该电站在该时间段内发电，然后转到步骤5，超发惩罚时间的计算如下：

其中，E为新能源电站i的超发惩罚电量，其等于该电站过去一周平均一天的发电量，t为相应的超发惩罚时间，为新能源电站i过去一周平均每小时的实际出力。

步骤3：从外部系统读取新能源电站i加出力申请批复时刻T及该时刻指令，设加出力申请考核延时为t，判断t是否属于[T,T+t]区间，

1)当t属于[T,T+t]区间时，若新能源电站t时刻指令大于加出力申请批复时刻指令，返回步骤1，等待下一轮指令下发时刻继续考核该电站的加出力申请；若新能源电站t时刻指令小于加出力申请批复时刻指令，则不再对该加出力申请进行考核，转到步骤5；

2)当t不属于[T,T+t]区间时，在[T+t,t]区间内以Δt为间隔设置不超过m个采样点，将m个采样点新能源电站i出力的平均值视作新能源电站i的实际出力，若该出力值满足目标申请出力误差上下限约束(如式(5))，则加出力申请合格，转到步骤5；若该出力值不满足目标申请出力误差上下限约束，则加出力申请不合格，进入步骤4；

P-ΔP≤P≤P+ΔP (5)

其中，P为t时刻新能源电站i的实际出力，P为t时刻新能源电站i所处加出力申请的目标出力，ΔP为目标出力的允许误差。

步骤4：读取并比较新能源电站i的超发标志位的值，

1)若新能源电站i的超发标志位为1，则在未来b小时内禁止新能源电站i提出加出力申请，b可设置为2；

2)若新能源电站i的超发标志位为0，则在未来c小时内(c＜b)禁止新能源电站i提出加出力申请，c可设置为1.5。

步骤5：利用现有线性规划算法计算并下发各新能源电站指令，结束本方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。