本發(fā)明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法及系統。

背景技術：

調頻，又稱頻率控制，是保障電網安全穩(wěn)定運行的重要措施之一。頻率偏差過大將會損害系統運行設備，影響產品質量，甚至會造成系統崩潰。世界各國都針對本國實際情況，提出了相應的頻率控制指標及要求，以維持系統運行過程中的頻率偏差在可允許的范圍之內。

隨著《中共中央、國務院關于進一步深化電力體制改革的若干意見》的發(fā)布，我國開啟了新一輪的電力體制改革。按照“管住中間、放開兩頭”的體制架構，未來我國電網將在售電側引入更多的市場機制。在售電側放開背景下，發(fā)電公司與售電公司之間將存在雙邊的市場交易，即某個售電公司可以在市場規(guī)則的指導下選擇任一發(fā)電公司達成電力電量買賣合同。售電公司可以購買本區(qū)域發(fā)電公司的電力電量，也可以購買其它區(qū)域發(fā)電公司的電力電量。這種市場雙邊交易行為會影響發(fā)電公司的發(fā)電量，進而影響發(fā)電公司的發(fā)電機組所輸出的功率，而該輸出的功率將使得電網的調頻控制性能受影響。

然而，現有技術中在進行電網頻率控制仿真分析時并未基于上述的售電側放開的背景，即并未考慮售電公司與發(fā)電公司之間的市場雙邊交易行為，這樣使得所確定出的電網頻率偏差不能反映實際的運行情況，嚴重時將導致電網系統發(fā)生故障。

技術實現要素：

本發(fā)明的實施例提供一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法及系統，解決了現有技術中未考慮售電公司與發(fā)電公司之間的市場雙邊交易行為，使得所確定出的電網頻率偏差不能反映實際的運行情況，從而導致電網系統發(fā)生故障的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：

本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法，所述方法包括：

獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率；

根據所述售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率確定發(fā)電機組的輸出功率；

根據所述發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率偏差以及電網的負荷擾動功率確定電網輸出的頻率偏差。

優(yōu)選的，所述電網的調節(jié)功率包括一次調頻輸出功率和/或二次調頻輸出功率。

可選的，所述根據所述售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率確定發(fā)電機組的輸出功率，具體包括：

將所述售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率代入到功率計算公式中，得到發(fā)電機組的輸出功率；

所述功率計算公式為：

其中，所述δpcont,ri為售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率，所述δph,i為電網的調節(jié)功率，所述δpg,i為發(fā)電機組的輸出功率，所述為傳遞函數，所述tg,i、tt,i分別為發(fā)電機組的調速器、原動機的時間常數，所述s為拉普拉斯變換的復頻率。

可選的，所述根據所述發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率偏差以及電網的負荷擾動功率確定電網輸出的頻率偏差，具體包括：

將所述發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率以及電網的負荷擾動功率代入到頻率偏差計算公式中，得到電網輸出的頻率偏差；

所述頻率偏差計算公式為：

δfi＝g(s)(δpg,i-δpli-δptie)

其中：所述g(s)為傳遞函數，所述mi為電網的等效慣性常量，所述di為負荷阻尼系數，s為拉普拉斯變換的復頻率，所述δpg,i為發(fā)電機組的輸出功率，所述δpli為電網的負荷擾動功率，所述δptie為電網的聯絡線功率偏差。

可選的，所述獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率，具體包括：

獲取售電公司的總合同功率及售電公司與不同發(fā)電公司之間的合同參與因子；

將所述總合同功率及售電公司與不同發(fā)電公司之間的合同參與因子代入到合同交易功率計算公式中，得到所述售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率；

所述合同交易功率計算公式為：

δpcontr,i＝cpfij×δptotal,j

其中：所述δpcontr,i為售電公司j與發(fā)電公司i之間的合同交易功率,cpfij為售電公司j與發(fā)電公司i之間的合同參與因子，δptotal,j為售電公司j的總合同功率。

本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析系統，所述系統包括：至少一個仿真子系統，所述仿真子系統包括：一次調頻控制模塊、二次調頻控制模塊、發(fā)電機組、電網頻率響應模塊、市場雙邊交易模塊，其中：

所述電網頻率響應模塊分別連接所述一次調頻控制模塊和所述二次調頻控制模塊，用于向所述一次調頻控制模塊和所述二次調頻控制模塊輸入頻率偏差信號；

所述一次調頻控制模塊、所述二次調頻控制模塊和所述市場雙邊交易模塊均與所述發(fā)電機組連接，所述一次調頻控制模塊和所述二次調頻控制模塊向所述發(fā)電機組輸入調節(jié)功率，所述市場雙邊交易模塊向所述發(fā)電機組輸入合同交易功率；

所述發(fā)電機組與所述電網頻率響應模塊連接，用于向所述電網頻率響應模塊輸入功率信號。

優(yōu)選的，所述系統包括兩個仿真子系統，分別為第一仿真子系統和第二仿真子系統，所述系統還包括：聯絡線功率模塊，所述第一仿真子系統和所述第二仿真子系統通過所述聯絡線功率模塊連接，其中：

所述第一仿真子系統的頻率偏差信號和所述第二仿真子系統的頻率偏差信號之和輸入至所述聯絡線功率模塊，所述聯絡線功率模塊輸出的聯絡線功率偏差信號分別輸入至所述第一仿真子系統的二次調頻控制模塊和電網頻率響應模塊，以及所述第二仿真子系統的二次調頻控制模塊和電網頻率響應模塊。

可選的，所述發(fā)電機組包括調速器和原動機，所述調速器和所述原動機連接。

本發(fā)明實施例提供的市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法及系統，通過獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率；根據售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率確定發(fā)電機組的輸出功率；根據發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率偏差以及電網的負荷擾動功率確定電網輸出的頻率偏差。在確定電網的頻率偏差值時充分考慮售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率，這樣使得在售電側放開的背景下，通過該方法確定出的電網頻率偏差值更接近實際的運行情況，從而保障電網安全穩(wěn)定運行。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析系統的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種應用場景圖；

圖4為本發(fā)明實施例基于圖3提供的一種售電公司與發(fā)電公司之間的市場雙邊交易分配圖；

圖5為本發(fā)明實施例基于圖3和圖4提供的一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析系統結構圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種聯絡線功率模塊的組成示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了便于清楚描述本發(fā)明實施例的技術方案，在本發(fā)明的實施例中，采用了“第一”、“第二”等字樣對功能或作用基本相同的相同項或相似項進行區(qū)分，本領域技術人員可以理解“第一”、“第二”等字樣并不對數量和執(zhí)行次序進行限定。

本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如，a和/或b，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”的關系。

本發(fā)明實施例中提及的圖2、圖4、圖5以及圖6中的運算符號用于代表求和運算。

本發(fā)明實施例提供一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法，如圖1所示，該方法包括：

101、獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率。

示例性的，發(fā)電機組獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率。上述的獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率具體可以是用戶或操作人員輸入至發(fā)電機組中的，也可以是售電公司的售電系統與市場交易系統進行聯網，售電公司的售電系統通過網絡將售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率發(fā)送至發(fā)電機組中。

示例性的，上述的獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率具體包含以下內容：

a1、獲取售電公司的總合同功率及售電公司與不同發(fā)電公司之間的合同參與因子。

a2、根據總合同功率及售電公司與不同發(fā)電公司之間的合同參與因子確定售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率。

示例性的，上述步驟a2中的售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率可以通過以下的公式得到：

δpcontr,i＝cpfij×δptotal,j，(公式1)

其中：上述的公式1中的δpcont,ri為售電公司j與發(fā)電公司i之間的合同交易功率,cpfij為售電公司j與發(fā)電公司i之間的合同參與因子，δptotal,j為售電公司j的總合同功率。

可選的，上述的電網的調節(jié)頻率包括一次調頻輸出功率和/或二次調頻輸出功率。

優(yōu)選的，為了使得電網的頻率偏差能夠真實反映實際的運行情況，上述的電網的調節(jié)頻率包括一次調頻輸出功率和二次調頻輸出功率。示例性的，獲取電網的調節(jié)功率具體包括以下內容：

b1、根據電網中的頻率偏差和發(fā)電機組的調差系數確定一次調頻輸出功率。

b2、根據電網中的頻率偏差和電網聯絡線功率偏差確定區(qū)域控制偏差，將該區(qū)域控制偏差輸入至pid控制器得到二次調頻輸出功率。

示例性的，上述確定步驟b1中的一次調頻輸出功率可以通過以下的公式得到：

其中：上述的公式2中的δppr,i為一次調頻輸出功率，ri為發(fā)電機組的調差系數，δfi電網中的頻率偏差。

示例性的，上述確定步驟b2中的區(qū)域控制偏差可以通過以下的公式得到：

ace＝biδfi+δptie，(公式3)

其中：上述的公式3中的ace為區(qū)域控制偏差，bi為電網的頻率偏差系數，δfi為電網中的頻率偏差，δptie為電網聯絡線功率偏差。

102、根據售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率確定發(fā)電機組的輸出功率。

示例性的，上述的步驟102的執(zhí)行主體可以為發(fā)電機組。

示例性的，上述的步驟102具體包括以下內容：

102a、將售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率代入到功率計算公式中，得到發(fā)電機組的輸出功率。

示例性的，上述的功率計算公式為：

其中，上述的公式4中的δpcont,ri為售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率，δph,i為電網的調節(jié)功率，δpg,i為發(fā)電機組的輸出功率，上述公式中的為傳遞函數，tg,i、tt,i分別為發(fā)電機組的調速器、原動機的時間常數，s為拉普拉斯變換的復頻率。

103、根據發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率偏差以及電網的負荷擾動功率確定電網輸出的頻率偏差。

示例性的，上述的步驟103的執(zhí)行主體可以為電網頻率響應模塊。

示例性的，上述的步驟103具體包括以下內容：

103a、將發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率偏差以及電網的負荷擾動功率代入到頻率偏差計算公式中，得到電網輸出的頻率偏差。

示例性的，上述的頻率偏差計算公式為：

δfi＝g(s)(δpg,i-δpli-δptie)，(公式5)

其中：上述的公式5中的g(s)為傳遞函數，mi為電網的等效慣性常量，di為負荷阻尼系數，s為拉普拉斯變換的復頻率，δpg,i為發(fā)電機組的輸出功率，δpli為電網的負荷擾動功率，δptie為電網的聯絡線功率偏差。

本發(fā)明是實施例提供的市場環(huán)境下電網調頻仿真分析方法，通過獲取售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率；根據售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率和電網的調節(jié)功率確定發(fā)電機組的輸出功率；根據發(fā)電機組的輸出功率、電網的聯絡線功率偏差以及電網的負荷擾動功率確定電網輸出的頻率偏差。在確定電網的頻率偏差值時充分考慮售電公司與發(fā)電公司之間的合同交易功率，這樣使得在售電側放開的背景下，通過該方法確定出的電網頻率偏差值更接近實際的運行情況，從而保障電網安全穩(wěn)定運行。

本發(fā)明實施例提供一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析系統，如圖2所示，該系統包括：至少一個仿真子系統3，該仿真子系統3包括：一次調頻控制模塊31、二次調頻控制模塊32、發(fā)電機組33、電網頻率響應模塊34以及市場交易模塊35，其中：

電網頻率響應模塊34分別連接一次調頻控制模塊31和二次調頻控制模塊32，用于向一次調頻控制模塊31和二次調頻控制模塊32輸入頻率偏差信號。

一次調頻控制模塊31、二次調頻控制模塊32和市場雙邊交易模塊35均與發(fā)電機組33連接，一次調頻控制模塊31和二次調頻控制模塊32向發(fā)電機組輸入調節(jié)功率，市場雙邊交易模塊35向發(fā)電機組輸入合同交易功率。

發(fā)電機組33與電網頻率響應模塊34連接，用于向電網頻率響應模塊34輸入功率信號。

其中，圖3中的δpli為電網中的負荷擾動功率信號。

優(yōu)選的，上述的系統包括：兩個仿真子系統，分別為第一仿真子系統和第二仿真子系統，該系統還包括：聯絡線功率模塊，第一仿真子系統和第二仿真子系統通過聯絡線功率模塊連接，其中：

第一仿真子系統的頻率偏差信號和第二仿真子系統的頻率偏差信號之和輸入至聯絡線功率模塊，聯絡線功率模塊輸出的聯絡線功率偏差信號分別輸入至第一仿真子系統的二次調頻控制模塊和電網頻率響應模塊，以及第二仿真子系統的二次調頻控制模塊和電網頻率響應模塊。

示例性的，上述的發(fā)電機組包括調速器和原動機，該調速器和原動機連接。

基于上述的兩個仿真子系統，下面提供一種具體的應用場景來解釋與說明電力市場環(huán)境下，市場雙邊交易對電網的頻率控制性能所產生的影響。參照圖3所示的應用場景圖，可以得知：在第一仿真子系統中設置有發(fā)電公司1、發(fā)電公司2、售電公司1以及售電公司2，在第二仿真子系統中設置有發(fā)電公司3、發(fā)電公司4、售電公司3以及售電公司4。第一仿真子系統與第二仿真子系統間通過聯絡線連接。其中：對于圖3中第一仿真子系統和第二仿真子系統中的發(fā)電公司和售電公司的個數不進行限制，僅以示例進行說明。

基于上述的圖3所示的應用場景圖，提供一種售電公司與發(fā)電公司之間的市場雙邊交易分配圖。參照圖4所示，圖4(1)和(2)中cpf11、cpf12、…、cpf44為合同參與因子(contractedparticipationfactor,cpf)，表示售電公司從發(fā)電公司購買的合同交易功率占該售電公司總合同功率的比例。比如，cpf11表示售電公司1從發(fā)電公司1購買的合同交易功率占售電公司1總合同功率的比例，cpf12表示售電公司2從發(fā)電公司1購買的合同交易功率占售電公司2總合同功率的比例，依此類推。顯然，各cpf之間滿足如下關系式組：

圖中①-⑧的含義如下：

①：第一仿真子系統的售電公司從第一仿真子系統的發(fā)電公司1購買的總合同功率；

②：第一仿真子系統的售電公司從第一仿真子系統的發(fā)電公司2購買的總合同功率；

③：第一仿真子系統的售電公司從第二仿真子系統的發(fā)電公司3購買的總合同功率；

④：第一仿真子系統的售電公司從第二仿真子系統的發(fā)電公司4購買的總合同功率；

⑤：第二仿真子系統的售電公司從第一仿真子系統的發(fā)電公司1購買的總合同功率；

⑥：第二仿真子系統的售電公司從第一仿真子系統的發(fā)電公司2購買的總合同功率；

⑦：第二仿真子系統的售電公司從第二仿真子系統的發(fā)電公司3購買的總合同功率；

⑧：第二仿真子系統的售電公司從第二仿真子系統的發(fā)電公司4購買的總合同功率。

因此，①+⑤反映了發(fā)電公司1的總合同功率，②+⑥反映了發(fā)電公司2的總合同功率，③+⑦反映了發(fā)電公司3的總合同功率，④+⑧反映了發(fā)電公司4的總合同功率，③+④反映了第一仿真子系統從第二仿真子系統購買的總合同功率，⑤+⑥反映了第二仿真子系統從第一仿真子系統購買的總合同功率。

基于上述的圖3和圖4，提供一種市場環(huán)境下電網調頻仿真分析系統結構圖，如圖5所示。該系統中包含兩個仿真子系統，第一仿真子系統31含有一次調頻控制模塊31a、二次調頻控制模塊31b、發(fā)電公司1、發(fā)電公司2、負荷擾動1、電網頻率響應模塊31c；第二仿真子系統32含有一次調頻控制模塊32a、二次調頻控制模塊32b、發(fā)電公司3、發(fā)電公司4、負荷擾動2、電網頻率響應模塊32c。第一仿真子系統與第二仿真子系統通過聯絡線功率模塊33連接。圖5中，δf1、δf2分別為第一仿真子系統、第二仿真子系統的頻率偏差，δptie為聯絡線功率偏差，apf1、apf2、apf3、apf4分別為發(fā)電公司1、發(fā)電公司2、發(fā)電公司3、發(fā)電公司4的調節(jié)功率分配因子。很顯然，apf1+apf2＝1，apf3+apf4＝1。

需要說明的是，對于圖5中的發(fā)電公司是由發(fā)電機組組成的，在具體的系統運行過程中，也是該發(fā)電公司對應的發(fā)電機組通電運行。

圖5中的聯絡線功率模塊33的組成可以參照圖6中的內容，其中：圖中t12為聯絡線同步系數。③、④、⑤、⑥的含義參照上文中的解釋。

通過上述的雙邊交易情景和相關的參數，可以實現電力市場環(huán)境下的電網頻率控制性能分析，從而為市場環(huán)境下的電網安全穩(wěn)定運行提供指導。

通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系統，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的系統的實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上?？梢愿鶕嶋H的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。