CN105260846A - 一种电力系统调度策略的合理性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力系统调度策略的合理性评估方法，包括：从调度中心的EMS能量管理系统采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；确定目标函数，建立多目标优化调度模型；添加关于多目标优化调度模型的单一目标函数约束条件；并计算满足所述单一目标函数约束条件的值，生成最优调度策略；将最优调度策略和实际调度运行方案进行对比，完成合理性评估。可以结合不同类型的评估目标，从不同角度评估电网调度策略的合理性；应用范围广，实用性强；有助于调度运行管理部门发现影响电网调度运行水平的薄弱环节，并有针对性的研究可行的改进措施，提高调度管理水平。

Description

一种电力系统调度策略的合理性评估方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种电力系统调度策略的合理性评估方法。

背景技术

当前中国经济正由高速增长向中高速增长转换，结构性调整特征明显。根据国家统计局公布的数据，2014年中国国内生产总值同比增长7.4％，预计2014年全年国内生产总值增速在7.1％左右。由此带来的电力需求增速总体呈现震荡回落的态势，2014年8月份用电量增速更是出现年内首次“负增长”(-1.5％)。在此发展态势下，要想持续提升电网运行经济效益，必须从内部挖潜，寻找电网运行的优化改进空间。

与此同时，电力系统的运行与控制难度却在不断加大。电力系统经过多年的发展，电网互联层级增多，电气联系增强，电网运行特性越发复杂。此外，交直流混联加大了电网运行控制的难度，大型发电基地不断增多，同步运行的设备和用户数量大幅增长，交换功率显著提高，这些因素加剧了电网运行工况和潮流的多变性。为了应对上述情形，有必要对电力调度中心的各种调度策略进行评估，从而发现限制电网调度精益化水平的薄弱环节，促使系统运行的精益化程度逐步提升。经初步检索，暂未发现有与本发明内容相关的现有技术。

发明内容

为填补现有技术的空白，本发明提供一种电力系统调度策略的合理性评估方法，本方法评估范围覆盖范围广，是全面掌握现有电网调度运行精益化程度、发现制约电网调度精益化水平的薄弱环节以及找出后续改进完善措施的重要技术手段。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种电力系统调度策略的合理性评估方法，所述方法包括下述步骤：

(1)从调度中心的EMS能量管理系统采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；

(2)确定目标函数，建立多目标优化调度模型；

(3)添加关于多目标优化调度模型的单一目标函数约束条件；并计算满足所述单一目标函数约束条件的值，生成最优调度策略；

(4)将最优调度策略和实际调度运行方案进行对比，完成合理性评估。

优选的，所述步骤(1)包括，所述断面潮流数据包括电网设备参数、运行方式和功率量测。

优选的，所述步骤(2)包括，建立以最少发电煤耗量、最低发电成本和三公调度偏差电量最小化的多目标优化调度模型，其表达式如下：

$F1=min(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\[{\mathrm{CN}}_i\left(p_i\right(t\left)\right)+{\mathrm{CS}}_i\left(x_i\right(t-1),u_i(t\left)\right)\])---\left(1\right)$

$F2=min(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\[{\mathrm{DN}}_i(p_i\left(t\right))+{\mathrm{DS}}_i\left(x_i\right(t-1),u_i(t\left)\right)\])---\left(2\right)$

$F3=min\left(\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\right|\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\left(p_i\right(t\left)\right)-{\mathrm{PS}}_i\left|\right)---\left(3\right)$

上式中，F1为最少发电煤耗量的目标函数，F2为最低发电成本的目标函数，F3为三公调度偏差电量最小化的目标函数；T为评估周期内的时段数；I为系统机组数；

p_i(t)为机组i在t时段的有功功率；

x_i(t)为机组i在t时段的连续开停机时间；

CN_i(p_i(t))为机组i在t时的运行煤耗；

CS_i(x_i(t-1),u_i(t))为机组i有状态变化时，从t-1时段到t时段的开机煤耗；

x_i(t)＞0表示连续开机时间，x_i(t)＜0表示连续停机时间；

u_i(t)为机组i在t时段的状态，u_i(t)＝1表示开机，u_i(t)＝0表示停机；

DN_i(p_i(t))为机组i在t时段的运行成本；DS_i(x_i(t-1),u_i(t))为机组i发生状态变化时，从t-1时段到t时段的开机成本；PS_i为机组i的三公调度模式下的偏差电量。

进一步地，采用序列优化方式分别对所述F1、F2和F3进行优化求解。

优选的，所述步骤(3)具体包括，根据实际需求，选取F1、F2和F3中任一目标函数作为主要优化目标；若将主要优化目标设置为F2，则F1和F3为次要优化目标，并添加次要优化目标F1和F3退化约束条件：

F1＜＝S1*per1

F3＜＝S2*per3(4)

式(4)中，S1和S2分别为单一目标函数F1和F2的值；per1和per2表示次要优化目标退化的比例系数；

根据所述约束条件，采用序列优化方式重新对式(2)进行优化求解，生成最优调度策略。

优选的，所述步骤(4)包括，分别选择最优调度策略和实际调度运行策略中两个相同字段，设其差值为X，指标得分为Y，则Y与X的关系如下式所示：

式中：X₁、X₂、X₃和X₄分别为各阶段预设阈值，包括理想值、预警值、告警指、容忍值；各阶段预设阈值可根据实际应用场景灵活选取。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

本发明将改变电力系统调度运行传统评估方式中，仅对重大事故或者典型事件进行一事一议、定性评估的工作模式。

该方法可在调度管理系统中开发相应的后评估软件。通过设定后评估软件的执行周期，可以按照指定的周期自动、全面的开展评估。

通过本发明可以结合不同类型的评估目标，从不同角度评估电网调度策略的合理性；应用范围广，实用性强。电力系统调度管理中心的不同专业部门可以有针对性的对责任范围内的业务独立评估，也可以从整个调度中心的角度综合评估调度运行结果。

本发明针对系统运行状态进行事后评估，评估结果采用定量的方式给出，有助于调度运行管理部门发现影响电网调度运行水平的薄弱环节，并有针对性的研究可行的改进措施，提高调度管理水平。

附图说明

图1为一种电力系统调度策略的合理性评估方法流程图；

图2为合理性评估指标的构成示意图；

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示，一种电力系统调度策略的合理性评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)从调度中心的EMS能量管理系统采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；包括电网设备参数、电网的运行方式和不同时刻的功率量测等。EMS系统中的SCADA和状态估计模块均保存有系统各个时刻的运行方式，为了减少量测毛刺等现象对后续计算造成影响，本发明采用状态估计保存的电网运行方式作为评估基础。

(2)确定目标函数，建立多目标优化调度模型；该优化调度模型的建立可以根据系统实际运行要求，从环保、经济、高效等角度出发。

建立以最少发电煤耗量、最低发电成本和三公调度偏差电量最小化的多目标优化调度模型，其表达式如下：

$F1=min(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\[{\mathrm{CN}}_i\left(p_i\right(t\left)\right)+{\mathrm{CS}}_i\left(x_i\right(t-1),u_i(t\left)\right)\])---\left(1\right)$

$F2=min(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\[{\mathrm{DN}}_i(p_i\left(t\right))+{\mathrm{DS}}_i\left(x_i\right(t-1),u_i(t\left)\right)\])---\left(2\right)$

$F3=min\left(\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\right|\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\left(p_i\right(t\left)\right)-{\mathrm{PS}}_i\left|\right)---\left(3\right)$

上式中，F1为最少发电煤耗量的目标函数，F2为最低发电成本的目标函数，F3为三公调度偏差电量最小化的目标函数；T为评估周期内的时段数；I为系统机组数；

p_i(t)为机组i在t时段的有功功率；

x_i(t)为机组i在t时段的连续开停机时间；

CN_i(p_i(t))为机组i在t时的运行煤耗；

CS_i(x_i(t-1),u_i(t))为机组i有状态变化时，从t-1时段到t时段的开机煤耗；

x_i(t)＞0表示连续开机时间，x_i(t)＜0表示连续停机时间；

u_i(t)为机组i在t时段的状态，u_i(t)＝1表示开机，u_i(t)＝0表示停机；

DN_i(p_i(t))为机组i在t时段的运行成本；DS_i(x_i(t-1),u_i(t))为机组i发生状态变化时，从t-1时段到t时段的开机成本；PS_i为机组i的三公调度模式下的偏差电量。

采用序列优化方式分别对所述F1、F2和F3进行优化求解。

(3)添加关于多目标优化调度模型的单一目标函数约束条件；并计算满足所述单一目标函数约束条件的值，生成最优调度策略；

步骤(3)具体包括，根据实际需求，选取F1、F2和F3中任一目标函数作为主要优化目标；若将主要优化目标设置为F2，则F1和F3为次要优化目标，并添加次要优化目标F1和F3退化约束条件：

F1＜＝S1*per1

F3＜＝S2*per3(4)

式(4)中，S1和S2分别为单一目标函数F1和F2的值；per1和per2表示次要优化目标退化的比例系数；

根据所述约束条件，采用序列优化方式重新对式(2)进行优化求解，生成最优调度策略。

(4)将最优调度策略和实际调度运行方案进行对比，完成合理性评估。该评估方法为后评估，即在活动或项目完成基础上或之后进行的，因此，后评估将活动或项目的结果与前评估的预想目标、中期评估的操作过程或调整进行对比，得出活动或项目完成效果以及过程的正确性评价，其结论性材料为后评估报告。具体方法为：如图2所示，分别选择最优调度策略和实际调度运行策略中两个相同字段，包括购电量、购电均价、购电总成本，线损率、变损率、网损率、负载率，以及总煤耗、总CO₂排放和总HO_x排放等。设其差值为X_，指标得分为Y，则Y与X的关系如下式所示：

式中：X₁、X₂、X₃和X₄分别为各阶段预设阈值，包括理想值、预警值、告警指、容忍值；各阶段预设阈值可根据实际应用场景灵活选取，典型选取策略如下表所示。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电力系统调度策略的合理性评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)从调度中心的EMS能量管理系统采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；

(2)确定目标函数，建立多目标优化调度模型；

(3)添加关于多目标优化调度模型的单一目标函数约束条件；并计算满足所述单一目标函数约束条件的值，生成最优调度策略；

(4)将最优调度策略和实际调度运行方案进行对比，完成合理性评估。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括，所述断面潮流数据包括电网设备参数、运行方式和功率量测。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括，建立以最少发电煤耗量、最低发电成本和三公调度偏差电量最小化的多目标优化调度模型，其表达式如下：

$F1=min(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\[{\mathrm{CN}}_i(p_i\left(t\right))+{\mathrm{CS}}_i(x_i\left(t-1\right),u_i\left(t\right))\])---\left(1\right)$

$F2=min(\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\[{\mathrm{DN}}_i(p_i\left(t\right))+{\mathrm{DS}}_i(x_i\left(t-1\right),u_i\left(t\right))\])---\left(2\right)$

$F3=min\left(\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}\right|\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}\left(p_i\right(t\left)\right)-{\mathrm{PS}}_i\left|\right)---\left(3\right)$

上式中，F1为最少发电煤耗量的目标函数，F2为最低发电成本的目标函数，F3为三公调度偏差电量最小化的目标函数；T为评估周期内的时段数；I为系统机组数；

p_i(t)为机组i在t时段的有功功率；

x_i(t)为机组i在t时段的连续开停机时间；

CN_i(p_i(t))为机组i在t时的运行煤耗；

CS_i(x_i(t-1),u_i(t))为机组i有状态变化时，从t-1时段到t时段的开机煤耗；

x_i(t)＞0表示连续开机时间，x_i(t)＜0表示连续停机时间；

u_i(t)为机组i在t时段的状态，u_i(t)＝1表示开机，u_i(t)＝0表示停机；

DN_i(p_i(t))为机组i在t时段的运行成本；DS_i(x_i(t-1),u_i(t))为机组i发生状态变化时，从t-1时段到t时段的开机成本；PS_i为机组i的三公调度模式下的偏差电量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用序列优化方式分别对所述F1、F2和F3进行优化求解。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括，根据实际需求，选取F1、F2和F3中任一目标函数作为主要优化目标；若将主要优化目标设置为F2，则F1和F3为次要优化目标，并添加次要优化目标F1和F3退化约束条件：

F1＜＝S1*per1

F3＜＝S2*per3(4)

式(4)中，S1和S2分别为单一目标函数F1和F2的值；per1和per2表示次要优化目标退化的比例系数；

根据所述约束条件，采用序列优化方式重新对式(2)进行优化求解，生成最优调度策略。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括，分别选择最优调度策略和实际调度运行策略中两个相同字段，设其差值为X，指标得分为Y，则Y与X的关系如下式所示：

式中：X₁、X₂、X₃和X₄分别为各阶段预设阈值，包括理想值、预警值、告警指、容忍值；各阶段预设阈值可根据实际应用场景灵活选取。