CN105956247B - 基于基尼系数的三公调度模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于基尼系数的三公调度模型构建方法，包括以下步骤：步骤1:采集机组特性参数及系统负荷等各类优化数据，确定调度计划空间。步骤2：根据电网实际需求，构建以包括机组运行成本和启停成本的总成本最小为目标的调度计划模型；步骤3：采用基尼系数G表征各电厂的电量平衡情况，将其作为约束条件，加入到已构建的调度计划模型中。步骤4：通过优化技术和安全校核得到调度计划方案。本发明公开方法中所建立的调度计划模型能够兼顾考虑系统的安全、经济和公平等方面，能够有效提高电力资源优化配置。

Description

基于基尼系数的三公调度模型构建方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化技术领域，涉及一种基于基尼系数的三公调度模型构建方法。

背景技术

随着电网的建设与发展，对电力资源的优化配置也提出了更高的要求，因此，构建一种科学合理的调度模型至关重要。初期采用的经济调度模型是在满足系统运行约束条件下，单纯以全系统发电成本最低或能耗最小为目标。其中，发电成本一般包括机组运行成本和启停成本。这种调度方式下得到的优化结果虽然能保证整个系统的经济性，但往往会造成各个电厂之间分配电量的不公平。

而我国目前普遍实行的是“三公”调度模式，即电力公开、公平、公正调度。“三公”调度具体体现在以下三个方面：1)电厂年度合同签订，要求各电厂年度合同签订要公平，即按照国家政策以同类型机组利用小时数为原则签订年度合同；2)合同执行，要求发电厂和电网双方严格执行已签订合同，由于电网阻塞或运行范式调整原因造成的欠发电量需要追补，由于电厂非恶意造成的欠发电量也尽可能追补；3)进度，除长时间检修停机情况外，要求各电厂的电量完成进度尽可能相近。在“三公”调度模式下，调度机构关注的重点是能否充裕的完成年度合同电量，并且当需求预测和年度发电计划有偏差时，偏差电量在各机组间均匀分配。因此，“三公”调度以各机组间年度合同电量的完成进度偏差最小为目标。这种调度方式能够很大程度上的解决各机组的电量分配公平性问题，但并未考虑整个系统的经济性，会导致发电总成本过高或能耗过大情况的发生。

发明内容

根据现有技术中公平性的问题，本发明引入了基尼系数(Gini coefficient)的概念。基尼系数是从总体上衡量地区居民收入分配不均等程度的相对统计指标,被联合国规定为社会经济发展指标之一，同时也作为分析公平性常用的指标之一。因此借鉴经济学领域的基尼系数,将其作为衡量电量平衡的指标具有一定的根据和意义。基尼系数的估算方法主要包括直接计算法、回归曲线法。人口等分法和城乡分解法。其中直接计算法不存在产生误差的环节，用该方法算出的基尼系数值完全真实准确，因此本文采用直接计算法来计算基尼系数。具体的技术方案是：一种基于基尼系数的三公调度模型构建方法，包括以下步骤：

步骤1:采集机组特性参数和系统负荷信息的各类优化数据，确定调度计划空间；

步骤2：根据电网实际需求，构建以包括机组运行成本和启停成本的总成本最小为目标的调度计划模型，该模型为：

约束条件：

P_i，minu_i，t≤p_i，t≤P_i，maxu_i，t

p_i,t+1-p_i,t≤R_U,iu_i,t+P_i,max(1-u_i,t)

p_i,t-p_i,t+1≤R_D,iu_i,t+1+P_i,max(1-u_i,t+1)

其中：N为系统中参与调度的机组数，T为系统调度周期所包含的时段数，a_i、b_i、c_i为相应机组煤耗成本函数的系数；p_i,t为机组i在t时刻的有功出力；s_i，t为机组i在t时刻的启停费用；u_i,t为机组i在t时刻的启停状态；P_i,max、P_i，min为机组i的最大最小出力；为系统在t时刻的负荷；R_U,i、R_D,i分别为机组i的爬坡率和滑坡率；分别为机组i的允许最小连续开机时间和最小连续停机时间； P_i,j 分别表示支路ij的潮流上下限；S_i,j,t为节点i的注入功率对支路ij的灵敏度；P_i,t为第i节点的净注入功率；

步骤3：采用基尼系数G表征各电厂的电量平衡情况，并将其作为约束条件，加入到已构建的调度计划模型中。

步骤4：通过优化求解获得机组的启停状态和机组出力，判断优化结果是否满足安全约束，并在调度周期内的每个时段进行安全校核，最终得到发电机组的发电计划，优化结束。

步骤3中：基尼系数G的计算采用如下算法，计算公式如下：

G≤G₀

其中：X_i为表征机组电量平衡的中间参量，G为体现电量平衡的基尼系数；G₀为常数、体现电量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。

本发明的方法具有以下特点和功能：

1)以包含启停成本在内的发电总成本最小作为调度模型的目标函数，调度优化结果具有良好的经济性效益。

2)引入基尼系数作为电量平衡的特征量作为约束条件能够有效保证各机组之间的公平性。同时G₀可以各电厂间公平性要求程度在合理范围内调整，实现公平度可控。

3)包含网络安全约束，能够保证调度计划执行的可靠性。

4)通过以上优化计算和求解，获得兼顾考虑经济性和公平性的发电计划方案，有效地提高电力资源优化配置。

通过元素存储单元将电力系统中机组中国的组件的图形元素进行存储，编辑界面单元中进行组合，通过参数设定单元设定每个组件图形元素的具体参数，最终完成电力调配系统的制作，实现基于发电机组运行成本和启停成本的总成本最小为目标的调度计划模型的优化，达到控制机组发电计划的目的。

附图说明

图1本发明方法的流程示意图；

图2本发明实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：现以10台发电机组的发电计划为例，说明本发明的实施过程：

步骤1:采集机组特性参数及系统负荷等各类优化数据，其中发电机组耗量参数与出力限制如表1。

表1 10台机组的发电机耗量参数与出力限制

步骤2：根据电网实际需求，构建以包括机组运行成本和启停成本的总成本最小为目标的调度计划模型，约束条件分别包括机组出力上下限约束、系统有功平衡约束、旋转备用约束、机组爬坡率约束、最大最小启停时间约束及电网安全约束。

目标函数：

约束条件：

P_i，minu_i，t≤p_i，t≤P_i，maxu_i，t

p_i,t+1-p_i,t≤R_U,iu_i,t+P_i,max(1-u_i,t)

p_i,t-p_i,t+1≤R_D,iu_i,t+1+P_i,max(1-u_i,t+1)

其中：N为系统中参与调度的机组数，T为系统调度周期所包含的时段数，a_i、b_i、c_i为相应机组煤耗成本函数的系数；p_i,t为机组i在t时刻的有功出力；s_i，t为机组i在t时刻的启停费用；u_i,t为机组i在t时刻的启停状态；P_i,max、P_i，min为机组i的最大最小出力；为系统在t时刻的负荷；R_U,i、R_D,i分别为机组i的爬坡率和滑坡率；分别为机组i的允许最小连续开机时间和最小连续停机时间； P_i,j 分别表示支路ij的潮流上下限；S_i,j,t为节点i的注入功率对支路ij的灵敏度；P_i,t为第i节点的净注入功率；

步骤3：采用基尼系数G表征各电厂的电量平衡情况，并将其作为约束条件，加入到已构建的调度计划模型中。

步骤4：通过优化技术和安全校核得到调度计划方案。

根据权利要求1所述的基于基尼系数的“三公”调度模型，其特征还在于：步骤3中：基尼系数G的计算采用如下算法，计算公式如下：

G≤G₀

其中：X_i为表征机组电量平衡的中间参量，G为体现电量平衡的基尼系数；G₀为常数、体现电量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。在本实施例中，G₀取0.3。

为了验证本发明的正确性，同时也做出了10台机组在传统的经济调度和“三公”调度下的发电计划。三种调度模型的在发电费用与电量公平性上的结果对比如表2所示，其中电量公平性通过基尼系数来体现。同时本发明方法下的发电总成本与电量基尼系数之间的关系如图2。

表2三种调度模型的对比

本发明所提出的调度模型通过优化计算，最终获得合理的发电计划。较经济调度而言，有效提高了各机组电量完成进度的公平性，较传统三公调度而言，又极大地降低了发电总成本。同时该方法不需要大量人力的参与，计算速度能够满足电网实际运行的需要，在一定程度上解决的传统调度方式的不足，有效地提高了电力资源的优化配置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于基尼系数的三公调度模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1:采集机组特性参数和系统负荷信息的各类优化数据，确定调度计划空间；

步骤2：根据电网实际需求，构建以包括机组运行成本和启停成本的总成本最小为目标的调度计划模型，该模型为：

约束条件：

P_i，minu_i，t≤p_i，t≤P_i，maxu_i，t

p_i,t+1-p_i,t≤R_U,iu_i,t+P_i,max(1-u_i,t)

p_i,t-p_i,t+1≤R_D,iu_i,t+1+P_i,max(1-u_i,t+1)

其中：N为系统中参与调度的机组数，T为系统调度周期所包含的时段数，a_i、b_i、c_i为相应机组煤耗成本函数的系数；p_i,t为机组i在t时刻的有功出力；s_i，t为机组i在t时刻的启停费用；u_i,t为机组i在t时刻的启停状态；P_i,max、P_i，min为机组i的最大最小出力；为系统在t时刻的负荷；R_U,i、R_D,i分别为机组i的爬坡率和滑坡率；分别为机组i的允许最小连续开机时间和最小连续停机时间； P_i,j 分别表示支路ij的潮流上下限；S_i,j,t为节点i的注入功率对支路ij的灵敏度；P_i,t为第i节点的净注入功率；

步骤3：采用基尼系数G表征各电厂的电量平衡情况，并将其作为约束条件，加入到已构建的调度计划模型中；

步骤4：通过优化求解获得机组的启停状态和机组出力，判断优化结果是否满足安全约束，并在调度周期内的每个时段进行安全校核，最终得到发电机组的发电计划，优化结束；

步骤3中：基尼系数G的计算采用如下算法，计算公式如下：

G≤G₀

其中：X_i为表征机组电量平衡的中间参量，G为体现电量平衡的基尼系数；G₀为常数、体现电量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。