CN106548266A - 一种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，主要包括机组年度运行方式决策支持系统，机组年度运行方式决策支持系统采用客户/服务器模式，整个系统由数据库服务器、计算服务器及客户端人机界面等组成，首先配置软件的数据库服务器、应用程序服务器、计算服务器，同时本系统提供用户管理和权限管理功能，每个用户包含一个或多个角色。本发明有益的效果是：本发明实现了检修计划的计算机编制功能，并且统计出机组检修容量的年计划、月计划以及日计划，根据系统的数据进行数据分析，可以根据用户需要给出相应的可视化输出结果，不仅能够辅助专业人员进行发电计划及检修计划的安排，更提高了计算结果的准确度和工作效率。

Description

一种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法
技术领域
本发明属于电力系统维护及数据计算领域，尤其是一种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法。
背景技术
近年来，国内外屡次发生极端天气和设备故障引发的大停电事故，对电网安全运行提出了严峻的考验。在电网的年度运行方式安排中，根据预测负荷，科学合理地安排机组出力，有功平衡，减少电网运行风险，成为避免大停电事故发生的有效控制手段之一。与电力系统传统的有功平衡相比，本文考虑了广西电网水电机组比例较高，在长期时间尺度(月、季、年)上，实现考虑水电出力不确定性的电力电量平衡计划，融合了确定性电源和随机性电源的多源互济。
机组检修与电网运行可靠性息息相关，机组的停机检修导致可用机组的总容量减少，直接影响电网的最大可调出力及可发电量，水电机组检修还将降低系统调峰能力，影响电网的供电可靠性。合理安排机组检修计划对电网的安全经济运行至关重要。机组检修计划目前一般由发电厂上报，调度机构收集各电厂上报的机组检修计划后，需进行电力平衡、电量平衡及调峰平衡等校核，必要时需对机组检修计划进行调整。机组检修计划的安全校核大多采用手工方式，费时费力。机组检修计划的调整主要依靠专业人员的经验，可靠性得不到保证且不易进行统计分析。实现检修计划的自动校核及编制，可大大减轻专业人员的工作量，提高机组检修计划安排的效率，保障机组检修计划的安全性及经济性。
随着国民经济的快速发展，我国不仅用电需求增大，用电结构也发生着很大变化，电网负荷的峰谷差日趋增大。火电机组参与调峰主要通过降低其在低谷时段的出力来实现，尽量让火电在基荷、腰荷运行，影响火电机组的运行经济性。广西电网的水电比例较高，充分利用水电机组调峰具有重要意义。此外，水电作为清洁可再生能源，应合理安排其发电及检修计划，尽可能地避免弃水。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种工作效率更高，更准确的考虑水火电协调的机组运行方式决策方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，主要包括机组年度运行方式决策支持系统，机组年度运行方式决策支持系统采用客户/服务器模式，整个系统由数据库服务器、计算服务器及客户端人机界面等组成，首先配置软件的数据库服务器、应用程序服务器、计算服务器，同时本系统提供用户管理和权限管理功能，每个用户包含一个或多个角色。
所述数据库服务器主要提供电力网络运行状况数据。
所述应用程序服务器通过各种协议，提供访问商业逻辑的途径以供客户端应用程序使用。
所述计算服务器主要实现系统中各种计算功能，主要包括水火电检修计划的电力平衡校核、电量平衡校核和调峰平衡校核。
所述权限管理通过定义多个角色，并为不同的角色分配不同功能访问列表，即规定哪些角色可以访问哪些功能，再把角色授予用户，使每个用户只能访问已授权的功能。
本发明有益的效果是：本发明实现了检修计划的计算机编制功能，并且统计出机组检修容量的年计划、月计划以及日计划，根据系统的数据进行数据分析，可以根据用户需要给出相应的可视化输出结果，不仅能够辅助专业人员进行发电计划及检修计划的安排，更提高了计算结果的准确度和工作效率。
附图说明
图1是机组检修明细表(单位：MW)；
图2是机组月平均检修容量示意图；
图3是机组月最大检修容量示意图；
图4是调峰平衡方案示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
这种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，主要包括机组年度运行方式决策支持系统，机组年度运行方式决策支持系统采用客户/服务器模式，整个系统由数据库服务器、计算服务器及客户端人机界面等组成，首先配置软件的数据库服务器、应用程序服务器、计算服务器。
数据库服务器主要提供电力网络运行状况数据。系统的数据读入需要客户端连接到数据库服务器，同时实时的信息需要与其他系统的端口对接，本系统共有两个接口，其一为交易系统接口，应用程序从交易系统读取电厂电量交易信息；其二为读取DMIS系统中电厂年月计划电量、电厂燃情信息和电厂日实际上网电量等数据。
应用程序服务器通过各种协议，提供访问商业逻辑的途径以供客户端应用程序使用。本决策支持系统应用客户端通过应用程序服务器来运行，并且在客户端与应用程序服务器之间进行信息交互。
计算服务器主要实现系统中各种计算功能，主要包括水火电检修计划的电力平衡校核、电量平衡校核和调峰平衡校核等。
同时本系统提供用户管理和权限管理功能，每个用户包含一个或多个角色。权限管理通过定义多个角色，并为不同的角色分配不同功能访问列表，即规定哪些角色可以访问哪些功能。再把角色授予用户，使每个用户只能访问已授权的功能。
水火电检修计划安排一般要考虑电力行业或电网公司统一制定的检修规程、系统年度运行方式、预测负荷数据、年度检修计划操作(大修设备、本年度需检修的设备)、上级调度部门下达的计划检修操作以及电厂或检修工区上报的计划检修操作。
本实施例基于广西省调给出的水火电机组检修明细表，统计水火电机组的年、月、日检修容量，并分析水火电机组检修安排的合理性，同时优化机组的原始检修计划，并根据可视化平台设计给出检修计划的可视化输出，供用户选取自己关心的数据情况。
水火电机组检修明细表是建立在各电厂原始申报检修容量基础之上，并经过检修协调会调整，充分考虑了机组申报的意愿检修时间。
首先输入水火电机组检修计划的E格式文档，文档包括机组申报的开始检修和结束检修时间以及检修容量等等，如图1所示。
计算系统平台根据机组检修明细表，统计生成全网机组检修的年、月、日检修计划，表1给出了机组月检修计划汇总表。
表1机组月检修计划表汇总表
机组检修直接影响系统的可发电总容量，与系统的可靠性密切相关，因此有必要对原始检修计划进行适当优化。
实际生产中一般要求机组的检修计划尽可能在其申报的意愿检修时段内进行,对检修计划的调整最少。结合实际生产需要，本系统的检修计划优化模型基于机组原始申报检修计划数据，以机组检修时间距离申报的意愿检修时间最小为优化目标，同时考虑系统的电力电量平衡、检修时间约束、检修资源(人力物力)约束等。
在此优化算法上，可以根据实际生产需要，得到尽可能接近机组原始计划检修时间同时满足系统可靠性的机组检修计划。
根据上述得到的检修计划明细表，可以统计机组的每年每月每日的检修容量。根据统计数据，系统平台可以根据用户和调度部门的需求，基于系统的可视化平台，给出数据的统计分析图。如根据上述的月检修计划的统计数据，系统可以给出月平均检修容量以及月最大检修容量的可视化输出。
电力平衡指可用发电容量能否满足用电需求并留有充足的备用，以应对可能出现的机组非计划停运及负荷预测偏差等，主要反映电网可用发电容量的充裕性。省级电网考虑电力平衡时，应考虑省内机组发电、省外送受电、机组容量受限等多方面的因素。
电力平衡校核基于省内装机、机组检修计划及受限容量、省间送受电计划等信息计算最大可调出力，在此基础上结合负荷预测及备用要求，计算电力盈亏情况。
预测系统未来一年的分月电力平衡情况，首先应该计算得系统的机组总可调出力。
PG,t＝St-Nt-Rt (1)
式中，t＝1,2,3……11,12；PG,t表示网内机组的分月最大可调出力；St表示分月装机容量；Nt表示机组分月平均检修容量；Rt表示机组分月受限容量。
影响机组的分月减扣容量Rt的因素包括：煤机缺煤影响出力、煤机缺陷等原因影响出力、油气机缺燃料影响出力、油气机缺陷影响出力、蓄能水量不足受限、水电出力受限、风电及其他出力受限、网络受限等。
电力平衡与负荷需求息息相关，负荷预测是电力平衡的基础。实际应用中一般根据历年的历史负荷情况，预测下一年度每月的平均负荷。准确的负荷预测目前仍存在较大困难，实用中一般需制定多套负荷预测方案。以广西电网2015年负荷预测为例，共制定了5套负荷预测方案，其结果如表2所示。
表2电力负荷预测方案表
其中高负荷方案为中低方案的1.07倍，中高负荷方案为中低方案的1.05倍，原高负荷方案为中低方案的1.04倍，低负荷方案为中低方案的0.97倍。多种预测方案充分考虑了负荷的不确定性可能带来的波动。
电力平衡即供受电平衡，广西电网的分月电力平衡情况不仅要考虑机组可发容量与用电负荷，还要考虑备用与省间网内的送电情况。根据这些，可以得到不同方案的电力盈亏情况，根据平衡盈亏情况可以相应的调整机组出力情况。
Pt＝PG,t+Pw,t-Dt-PL,t (2)
式中，t＝1,2,3……11,12；Pt表示每月的平衡盈亏情况；PG,t表示网内机组的每月最大可调出力；Pw,t表示从省外分月受电电力；Dt表示考虑到可能的故障情况而预留的发电侧分月最小备用容量；PL,t表示预测的分月负荷需求。
广西电网2015年电力平衡结果如表3所示。
表3电力平衡结果表
电力系统中的电力平衡和电量平衡是相互关联的,电量平衡校核即在各周期内，结合送受电计划、各类发电机组装机容量和检修、新投、退役情况，并预测水电、气电等可发电量具有随机性的机组的发电情况，在此基础上对周期内每时段的可发电量进行分析，并判断能否满足负荷电量需求。
进行电量平衡分月校核，首先应预测电量需求情况，实际应用中一般根据历年的实际发受电量情况，预测下一年度每月的电量需求。准确的需求电量预测目前仍存在困难，实用中一般需制定多套电量需求预测方案。
广西电网的分月电力平衡情况不仅要考虑各类机组装机容量与用电量需求，还要考虑备用与省间网内的送受电量情况。其中，火电机组的发电量可在机组装机容量范围内进行调整，而水电、气电等机组的可发电量需根据当前的来水、来气预测情况进行计算。此决策辅助系统中的水电、气电机组可发电量情况由广西省调提供预测数据，由此可以得到机组各月的可发电量，进而计算得到不同方案的电量盈亏情况。
Wt＝WG,t+Ww,t-WL,t (3)
式中，t＝1,2,3……11,12；Wt表示每月的电量平衡盈亏情况；WG,t表示机组的每月计划可发电量；Ww,t表示从省外分月受电电量；WL,t表示预测的分月电量需求。
随着我国电网的峰谷差日趋增大，调峰任务更加艰巨，我国电力系统调峰问题主要为负荷低谷时段的下调峰。
目前广西电网的水电装机容量已达到8694MW，占总装机容量的3.8％，水电机组占广西电网装机总容量的比重还将上升，因此考虑水电机组的调峰容量十分必要，经尽可能使水电机组参与调峰，减少弃水量。
核电机组也具有较大的调峰效益，水电机组与核电机组作为清洁能源参与系统调峰，有利于减少火电开停机，并减少高成本的燃气、燃油发电，降低运行成本，有利于环保。但是，可再生能源机组的发电量是不可控，通常需要预测其可发电量，故需要安排火电机组参与调峰，维持调峰平衡。
根据调度部门的规定，核电机组参与调峰的方案安排有：2、5-10月出力按80％，其他月份按96％不调峰；核电2、7～10月出力按50％，5～6月出力按80％，其他月份按96％不调峰；核电7～9月停机，5、6月出力按80％，2、10月出力50％，其他月份按96％不调峰。
基于以上的考虑，该系统的调峰平衡校核流程为：
(1)首先安排核电机组的调峰方案，核电机组的基准调峰方案为2、5-10月出力按80％，其他月份按96％不调峰。根据核电机组发电量安排，计算得到核电盈余量；
(2)根据火电发电机组的最小开机发电量以及不弃水的火电机组可发容量，确定火电机组的调峰电量安排；
(3)根据负荷电量需求，以及已经确定的核电、火电机组调峰容量，确定水电机组的发电电量；
(4)根据水电机组安排，确定弃水情况。
根据上述一系列计算程序，可以得到下面不同的调峰平衡方案，不同的核电调峰安排会影响到水电机组的调峰容量以及弃水量。调度部门可以根据实际情况需要，选择不同的调峰平衡方案。
本系统基于C++开发，实现了电力平衡、电量平衡及调峰平衡等多侧面的安全校核功能，能够辅助专业人员进行发电计划及检修计划的安排，并设计了简单实用的可视化人机交互界面。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，其特征是：主要包括机组年度运行方式决策支持系统，机组年度运行方式决策支持系统采用客户/服务器模式，整个系统由数据库服务器、计算服务器及客户端人机界面等组成，首先配置软件的数据库服务器、应用程序服务器、计算服务器，同时本系统提供用户管理和权限管理功能，每个用户包含一个或多个角色。
2.根据权利要求1所述的考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，其特征是：所述数据库服务器主要提供电力网络运行状况数据。
3.根据权利要求1所述的考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，其特征是：所述应用程序服务器通过各种协议，提供访问商业逻辑的途径以供客户端应用程序使用。
4.根据权利要求1所述的考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，其特征是：所述计算服务器主要实现系统中各种计算功能，主要包括水火电检修计划的电力平衡校核、电量平衡校核和调峰平衡校核。
5.根据权利要求1所述的考虑水火电协调的机组运行方式决策方法，其特征是：所述权限管理通过定义多个角色，并为不同的角色分配不同功能访问列表，即规定哪些角色可以访问哪些功能，再把角色授予用户，使每个用户只能访问已授权的功能。
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