CN102567815A - 基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，以电网实际运行中的运行方式、负荷需求、备用需求等信息作为发电计划优化的输入信息，按照设定的优化目标，计算最优的理想调度计划，并比较理想调度计划与实际执行计划间差异，评估理想调度的优化空间，用于分析SCUC/SCED模型和算法的合理性、有效性，反映发电计划对实际生产的指导程度，促进SCUC/SCED的实用化和工程化应用。

Description

基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法

技术领域

本发明属于电力系统调度计划与安全校核分析领域，涉及一种基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法。

背景技术

近些年，以安全约束机组组合/安全约束经济调度(SCUC/SCED)为核心的调度软件已在国外大规模电力系统中得到成功应用并取得了显著的效益。受节能发电调度的需求推动，我国在SCUC/SCED方面也进行了深入的研究并取得了不少研究成果，能够在机组组合和经济调度中充分考虑各种电网安全约束，在计算性能和稳定性方面也取得了重大进展。

但我国在SCUC/SCED方面的研究和应用还处于起步阶段，在实用高效的模型和算法研究，模型和算法的合理性和有效性的分析评价以及发电计划对实际生产的指导程度的评估等尚需进行深入研究。本发明基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，首次提出理想调度优化空间的分析计算方法，有助于分析和发现SCUC/SCED模型和算法的合理性和有效性方面存在的问题，促进SCUC/SCED的实用化和工程化应用。

发明内容

本发明实施的目的在于提出基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，以电网实际运行中的运行方式、负荷需求、备用需求等信息作为发电计划优化的输入信息，按照设定的优化目标，计算最优的理想调度计划，并比较理想调度计划与实际执行计划间差异，评估理想调度的优化空间，分析SCUC/SCED模型和算法的合理性、有效性，反映发电计划对实际生产的指导程度，促进SCUC/SCED的实用化和工程化应用。

一种基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)事后理想计划算例自动生成：事后理想计划算例生成功能根据前一日或指定历史日获取各类数据自动形成计算算例，获取数据包括：实际电网运行数据、适配的电网模型与96点运行方式数据、经济模型参数与机组成本曲线等；

2)事后理想计划的数据分析与修正：自动形成事后算例后，对算例数据基于校验规则库进行正确性分析，尤其是对各类电网实测采样数据的可用性进行分析与修正；

3)事后理想计划的优化计算：支持均衡发电量调度、节能调度、电力市场3种调度模式，根据优化目标选择，计算安全约束的理想发电计划；

4)事后理想计划的静态安全校核计算：如果校核结果存在支路越限，则根据设定的最大迭代次数设定自动将越限信息与相关灵敏度数据提交优化模型重新进行步骤3)的优化计算，然后对优化结果再次进行步骤4)安全校核计算，直至产生满足电网安全约束的发电计划，实现满足事后理想计划的安全性与经济性的双重目标；

5)事后理想计划的优化空间评估：对最优的理想发电计划基于平均相对优化空间、平均绝对优化空间和成本优化空间指标进行计算，对电网调度运行水平以及理想调度的优化空间进行评估，分析SCUC/SCED模型和算法的合理性、有效性，反映发电计划对实际生产的指导程度，助于改进模型和算法以及约束条件，实现安全约束与经济优化目标的最优协调方案。

本发明所达到的有益效果：本发明提出基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，计算最优的理想调度计划，评估理想调度的优化空间，分析SCUC/SCED模型和算法的合理性、有效性，反映发电计划对实际生产的指导程度，促进SCUC/SCED的实用化、工程化应用。

附图说明

图1基于实际电网运行数据的事后理想计划分析流程图。

具体实施方式

本方法包括如下步骤：

1、事后理想计划算例自动生成

事后理想计划算例包括事后理想计划优化计算与安全校核闭环迭代计算所需的全部数据包括输入和输出两个部分。输入数据包括：1)电网模型，包括区域、厂站信息，一次设备信息，二次设备信息，计算点信息等；2)方式数据，包括电网模型的参数信息，电网设备的遥信状态和量测数据，应用定义的参数信息和断面数据等；3)经济模型，包括集团信息，市场成员信息，经济机组参数与成本曲线数据；4)负荷需求；5)备用需求；6)机组固定出力；7)机组减出力；8)机组初始状态；9)网、省间计划等。输出数据包括：1)机组调度计划，包括分时段组合状态、出力、调节备用、旋转备用等；2)机组统计分析，包括机组发电量、耗煤量、负荷率等；3)区域统计信息，包括区域发电量、耗煤量、负荷率等；4)校核越限信息等。

事后理想计划算例生成功能根据前一日(或指定历史日)自动获取96点(时间间隔为15分钟)系统负荷需求数据、备用需求数据、网省间计划数据以及机组初始状态信息、与指定时间适配的电网模型、96点系统运行方式数据、经济模型参数、机组成本曲线等各类数据自动形成计算算例。

2、事后理想计划的数据分析与修正

自动形成事后算例后，基于校验规则库对算例数据进行正确性分析，尤其是对各类电网实测采样数据的可用性进行分析。通过对获取的负荷需求等实测数据根据遥测/遥信提供的状态位进行数据辨识，检查可疑实测数据，对明显错误的实测数据进行校正，为保证理想计划分析结果的可信度提供良好的基础数据条件。

3、事后理想计划的优化计算

事后理想计划的优化计算是考虑在系统平衡约束、机组运行约束，以及指定的电网安全等各类约束条件的基础上，编制目标最优的理想发电计划，包括机组开停方式和各时段的机组出力。

1)理想计划优化目标

根据优化目标的选择，理想计划算例的安全约束发电计划优化计算支持均衡发电量调度、节能调度、电力市场3种调度模式。

均衡发电量调度模式下，优化目标为所有机组出力与初始计划的偏差最小：

$\min F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[C\left(\right|p(i,t)-p_0(i,t)|/p_{\mathrm{reg}}(i,t))\right]$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组总数，p(i，t)为机组i在时段t的出力，p₀(i，t)为机组i在时段t的初始计划出力，p_reg(i，t)为机组i在时段t的偏差标幺量纲。C(|p(i，t)-p₀(i，t)|/p_reg(i，t))为机组出力偏差的成本函数，它是分段线性的凸曲线，通过对机组不同的有功偏差量加入相应的成本，随着偏差量的增加，成本增大，达到发电计划与初始计划偏差最小的要求。

节能调度模式下，优化目标为所有机组的发电能耗最低：

$\min F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[C_i\left(p(i,t)\right)\right]$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p(i，t)为机组i在时段t的出力；G_i(p(i，t))为机组i在t时的能耗。系统发电煤耗最低目标要求在满足系统和机组约束的前提下，以系统发电煤耗最小为目标，优化发电计划。各火电机组煤耗曲线采用凸的分段线性模型。

电力市场模式下，优化目标为所有机组的购电费用最低：

$\min F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\mathrm{\ρ}}_i\left(p(i,t)\right)\right]$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p(i，t)为机组i在t时的有功功率；ρ_i(p(i，t))为机组i在t时的购电价格；

2)理想计划约束条件

在理想计划优化编制中考虑的约束条件主要包括：a)系统平衡约束，包括发用电平衡约束，系统调节备用约束，系统旋转备用约束等；b)机组运行约束，包括机组出力上下限约束，机组爬坡/滑坡率约束，机组初始运行状态约束，机组最小开停时间约束，机组调节备用约束，机组旋转备用约束，机组运行状态约束，必停机组约束，必开机组约束，机组固定计划约束等；c)电网安全约束，包括支路及断面基态输电极限约束等；d)机组群约束，包括机组群发电量约束，机组群燃料(排放)约束，机组群旋转备用约束，机组群调节备用约束，机组群出力上下限约束，机组群固定出力计划等；e)实用化约束，包括机组振动区约束，机组启停磨约束，机组最小调节量约束，输电计划约束，分区功率平衡约束等。

4、理想计划的静态安全校核计算

理想计划算例的静态安全校核功能是在理想计划方式下，对指定时间段内的电网运行在静态安全方面的综合分析，包括校核断面智能生成、基态潮流分析、静态安全分析、灵敏度分析，并输出设备潮流计算结果、设备越限信息、危险点信息等。

如果校核结果存在支路越限，则总控根据最大迭代次数设定自动将越限信息与相关灵敏度数据提交优化模块重新进行步骤3的优化计算，然后对优化结果再次进行步骤4的安全校核计算，直至产生满足电网安全约束的发电计划，实现满足事后理想计划的安全性与经济性的双重目标。

5、事后理想计划的优化空间评估

事后理想计划算例在完成优化计算及安全校核闭环迭代计算之后，获得满足电网约束的最优理想发电计划。本发明提出了平均相对优化空间、平均绝对优化空间和成本优化空间指标，并基于该指标评价体系对电网调度运行水平以及理想调度的优化空间进行评估分析，助于改进模型和算法以及约束条件，实现安全约束与经济优化目标的最优协调方案。理想计划优化空间评估的相关指标主要包括：

1)平均相对优化空间

$S_{\mathrm{ARE}}=\frac{1}{\mathrm{TN}}\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{|p_{\mathrm{ideal}}(i,t)-p_{\mathrm{mea}}(i,t)|}{p_{\mathrm{norm}}\left(i\right)}\×100\%$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p_ideal(i，t)为机组i在t时的理想有功功率；p_mea(i，t)为机组i在t时的实际有功功率；p_norm(i)为机组i的额定有功功率。

2)平均绝对优化空间

$S_{\mathrm{AAE}}=\frac{1}{\mathrm{TN}}\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|p_{\mathrm{ideal}}(i,t)-p_{\mathrm{mea}}(i,t)|\×100\%$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p_ideal(i，t)为机组i在t时的理想有功功率；p_mea(i，t)为机组i在t时的实际有功功率。

3)成本优化空间

$S_c=\frac{c_{\mathrm{ideal}}-c_{\mathrm{mea}}}{c_{\mathrm{mea}}}\×100\%$

式中：c_ideal为理想计划对应的发电成本统计结果；c_mea为实际计划对应的发电成本统计结果。

本发明的方法具有以下特点和功能：

1)能够自动获取负荷需求等电网实际运行数据、适配模型/方式数据、经济模型参数等各类计算数据形成事后理想计划算例，并对算例数据进行基于专家规则库的全面校验，剔除或修正坏数据，保证基础数据质量；

2)能够对事后理想计划算例进行多目标多约束的优化与安全校核闭环迭代计算，形成满足电网约束的最优理想发电计划；

3)能够对最优理想发电计划进行平均相对优化空间、平均绝对优化空间、成本优化空间指标自动计算，对电网调度运行水平以及理想调度的优化空间进行评估分析。

本发明基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法。下面是本发明的一个优选实施案例，包含了采用本发明方法，基于实际电网运行数据的事后理想计划分析的过程，它的特征、目的和优点可以从实施例的说明中看出。

实际应用效果：本发明在某网调系统得到应用。该系统包括日前、日内、实时以及月度等多个周期发电计划编制功能，基于SCUC/SCED编制满足安全约束的发电计划。系统中应用本发明进行基于电网实际运行数据的事后理想计划分析，进行发电计划优化空间计算，分析现场SCUC/SCED模型和算法的合理性、有效性。通过现场基于均衡发电量调度SCED、节能调度SCUC目标的理想计划计算，分析不同目标下平均相对优化空间、平均绝对优化空间、成本优化空间指标的差异情况，分析解决了模型和算法中若干问题，进一步凸显了节能调度模式在节能减排中的优越性，证明了SCUC/SCED用于实际电力生产的可行性，促进SCUC/SCED的实用化、工程化应用。

此处根据特定的示例性实施案例描述了本发明。对本领域的技术人员来说不脱离本发明范围下进行适当的替换或修改是显而易见的。示例性的实施案例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附属的权利要求定义。

Claims (3)

1.基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)事后理想计划算例自动生成：事后理想计划算例生成功能根据前一日或指定历史日获取各类数据自动形成计算算例，获取数据包括：实际电网运行数据、适配的电网模型与96点运行方式数据、经济模型参数与机组成本曲线；

2)事后理想计划的数据分析与修正：自动形成事后算例后，对算例数据基于校验规则库进行正确性分析，尤其是对各类电网实测采样数据的可用性进行分析与修正；

3)事后理想计划的优化计算：支持均衡发电量调度、节能调度、电力市场3种调度模式，计算安全约束的理想发电计划；

4)事后理想计划的静态安全校核计算：对理想发电计划进行静态安全校核，如果校核结果存在支路越限，则根据设定的最大迭代次数设定自动将越限信息与相关灵敏度数据提交优化模型重新进行步骤3)的优化计算，然后对优化结果再次进行步骤4)安全校核计算，直至产生满足电网安全约束的发电计划，实现满足事后理想计划的安全性与经济性的双重目标；

5)事后理想计划的优化空间评估：对最优的理想发电计划基于平均相对优化空间、平均绝对优化空间和成本优化空间指标进行计算。

2.根据权利要求1所述的基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，其特征在于：在所述步骤3)中，

均衡发电量调度模式下，优化目标为所有机组出力与初始计划的偏差最小：

$\min F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[C\left(\right|p(i,t)-p_0(i,t)|/p_{\mathrm{reg}}(i,t))\right]$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组总数，p(i，t)为机组i在时段t的出力，p₀(i，t)为机组i在时段t的初始计划出力，p_reg(i，t)为机组i在时段t的偏差标幺量纲；

节能调度模式下，优化目标为所有机组的发电能耗最低：

$\min F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[C_i\left(p(i,t)\right)\right]$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p(i，t)为机组i在时段t的出力；G_i(p(i，t))为机组i在t时的能耗，系统发电煤耗最低目标要求在满足系统和机组约束的前提下，以系统发电煤耗最小为目标；

电力市场模式下，优化目标为所有机组的购电费用最低：

$\min F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\mathrm{\ρ}}_i\left(p(i,t)\right)\right]$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p(i，t)为机组i在t时的有功功率；ρ_i(p(i，t))为机组i在t时的购电价格。

3.根据权利要求1所述的基于实际电网运行数据的事后理想计划分析方法，其特征在于：在所述步骤5)中，平均相对优化空间指标，计算方法如下：

$S_{\mathrm{ARE}}=\frac{1}{\mathrm{TN}}\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{|p_{\mathrm{ideal}}(i,t)-p_{\mathrm{mea}}(i,t)|}{p_{\mathrm{norm}}\left(i\right)}\×100\%$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p_ideal(i，t)为机组i在t时的理想有功功率；p_mea(i，t)为机组i在t时的实际有功功率；p_norm(i)为机组i的额定有功功率；

平均绝对优化空间指标，计算方法如下：

$S_{\mathrm{AAE}}=\frac{1}{\mathrm{TN}}\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|p_{\mathrm{ideal}}(i,t)-p_{\mathrm{mea}}(i,t)|\×100\%$

式中：T为系统调度期间的时段数；N为系统机组数；p_ideal(i，t)为机组i在t时的理想有功功率；p_mea(i，t)为机组i在t时的实际有功功率；

成本优化空间指标，计算方法如下：

$S_c=\frac{c_{\mathrm{ideal}}-c_{\mathrm{mea}}}{c_{\mathrm{mea}}}\×100\%$

式中：c_ideal为理想计划对应的发电成本统计结果；c_mea为实际计划对应的发电成本统计结果。

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