CN107274068A - 一种基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，该方法的实施过程主要包括：(1)基础数据统计；(2)计算各发电机组和可控负荷对阻塞断面的调控能力；(3)筛选出起作用的发电机组和可控负荷；(4)构造发用电一体化优化模型，求解考虑发用电一体化条件下调控成本最低的阻塞管理方法。
Description
技术领域
本发明涉及电力调度领域，更具体地，涉及一种基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法。
背景技术
电力市场环境下，电网调度运行不仅需要考虑电网安全运行的根本要求，还需要进一步考虑电网运行成本。作为电力市场重要组成部分的现货市场，在其核心业务阻塞管理中就面临严峻的安全运行控制和经济运行控制的矛盾。如何以经济性最优的方式消除阻塞断面，将成为电力市场环境中的重要问题。
而今天，上述问题有被赋予新的内涵。需求侧响应的快速发展，使得原来单纯依靠发电机组改变出力来消除阻塞断面的模式进一步丰富，还可以通过调整可控负荷用电来实现上一目标。
结合上述两方面的需求，本发明深入研究发电侧和用电侧对断面阻塞的影响机理，提出了基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，解决了发电侧与用电侧协调、安全性与经济性协调的复杂问题，在保证电网安全运行的根本要求下，合理分配发电侧和用电侧的调控资源比例，实现了对阻塞断面的高效处置。
发明内容
本发明提供一种高效的基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，包括以下步骤：
S1：对基础数据进行统计；
S2：利用统计的基础数据计算各发电机组和可控负荷对阻塞断面的调控能力；
S3：筛选出起作用的发电机组和可控负荷；
S4：利用筛选出的发电机组和可控负荷构造发用电一体化优化模型，求解考虑发用电一体化条件下调控成本最低的阻塞管理方法。
进一步地，所述步骤S1的过程如下：
S11：获取电网网架拓扑连接关系、输变电设备参数，包括：网架拓扑连接关系，用支路节点关联向量Ml表示的变电站、电厂、线路的连接关系；输变电设备参数，主要为线路阻抗参数xl和节点导纳矩阵B0；断面潮流及其控制限值，断面为具有关联关系的输变电设备集合，要获取电网运行所需要控制断面Si的潮流值和其控制限值
S12：获取发电侧发电机组Pi所申报的出力调控范围和其单位出力调控报价获取用电侧可控负荷所申报的用电调控范围和其单位用电调控报价
进一步地，所述步骤S2的过程如下：
S21：根据节点n对单一输变电设备m的转移分布因子计算节点对断面Si的转移分布因子其计算公式为：
式(1)中，m∈Si表示输变电设备m属于该断面Si；
S22：由节点对断面的转移分布因子和该节点所连接的机组或可控负荷的调控范围，分别计算发电机组Pi和可控负荷Ui对阻塞断面Si的调控能力，其计算公式为：
式(2)中，分别为发电机组Pi和可控负荷Ui对断面Si的调控能力上、下限，由于可能存在正、负号的差别，故需要函数max()、min()取两者中较大值和较小值；Pi∈n、Ui∈n表示发电机组Pi、可控负荷Ui位于节点n；
其中，发电机组Pi和可控负荷Ui对阻塞断面的调控能力为其调控量和转移分布因子的乘积，表示在发电机组或可控负荷调控范围内能够对断面阻塞所产生的调控效果。
进一步地，所述步骤S3的过程如下：
S31：对所有发电机组Pi按照其对断面Si调控能力的下限从小到大进行排序，使得其中NP为发电机组数量，共有nP台发电机组调控能力下限小于0，其余发电机组调控能力下限大于0，表明仅1至nP发电机组出力改变能够减轻断面潮流，即1至nP发电机组为对断面起作用的发电机组；
S32：对所有可控负荷Ui按照其对断面Si调控能力的下限从小到大进行排序，使得其中NU为可控负荷数量，共有nU个可控负荷调控能力下限小于0，其余可控负荷调控能力下限大于0，表明仅1至nU可控负荷用电改变能够减轻断面潮流，即1至nU可控负荷为对断面起作用的可控负荷；
其中，对待进行阻塞管理的断面Siset，其起作用的发电机组和可控负荷是指通过调整发电机组的出力或控制可控负荷用电能够显著减轻断面潮流，消除断面阻塞的发电机组或可控负荷。
进一步地，所述步骤S4中构造发用电一体化优化模型，给出阻塞管理策略的过程如下：
S41：计算断面Siset发生阻塞时调控需求若则若则
S42：构造发用电一体的阻塞管理优化模型，其优化目标为：
式(3)中，分别为发电机组Pi出力调整量和可控负荷Ui用电调整量；
其中，
1)调控量约束表示如下：
式(4)表明发电机组和可控负荷所提供的总调控量不能低于所需要的调控要求；
2)发电机组和可控负荷对断面调控量与自身出力、用电改变量的关系，该约束即为式(2)；
3)调控范围约束表示如下：
式(5)表明任一发电机组、可控负荷对其出力或用电的调整必须在其申报的调整范围内；
S43：对发电机组出力和可控负荷用电的调整，在消除断面Siset阻塞的同时，不会引起其他断面发生阻塞越限，表示为：
式(6)中，对任一断面Si，其初始潮流为调整发电机组出力和改变可控负荷用电后，其断面潮流将变为要求仍在其运行要求范围内。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明方法隶属于电力系统发电调度技术领域，该方法的实施过程主要包括：(1)基础数据统计；(2)计算各发电机组和可控负荷对阻塞断面的调控能力；(3)筛选出起作用的发电机组和可控负荷；(4)构造发用电一体化优化模型，求解考虑发用电一体化条件下调控成本最低的阻塞管理方法。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，包括以下步骤：
S1：对基础数据进行统计；
S2：利用统计的基础数据计算各发电机组和可控负荷对阻塞断面的调控能力；
S3：筛选出起作用的发电机组和可控负荷；
S4：利用筛选出的发电机组和可控负荷构造发用电一体化优化模型，求解考虑发用电一体化条件下调控成本最低的阻塞管理方法。
步骤S1的过程如下：
S11：获取电网网架拓扑连接关系、输变电设备参数，包括：网架拓扑连接关系，用支路节点关联向量Ml表示的变电站、电厂、线路的连接关系；输变电设备参数，主要为线路阻抗参数xl和节点导纳矩阵B0；断面潮流及其控制限值，断面为具有关联关系的输变电设备集合，要获取电网运行所需要控制断面Si的潮流值和其控制限值
S12：获取发电侧发电机组Pi所申报的出力调控范围和其单位出力调控报价获取用电侧可控负荷所申报的用电调控范围和其单位用电调控报价
步骤S2的过程如下：
S21：根据节点n对单一输变电设备m的转移分布因子计算节点对断面Si的转移分布因子其计算公式为：
式(1)中，m∈Si表示输变电设备m属于该断面Si；
S22：由节点对断面的转移分布因子和该节点所连接的机组或可控负荷的调控范围，分别计算发电机组Pi和可控负荷Ui对阻塞断面Si的调控能力，其计算公式为：
式(2)中，分别为发电机组Pi和可控负荷Ui对断面Si的调控能力上、下限，由于可能存在正、负号的差别，故需要函数max()、min()取两者中较大值和较小值；Pi∈n、Ui∈n表示发电机组Pi、可控负荷Ui位于节点n；
其中，发电机组Pi和可控负荷Ui对阻塞断面的调控能力为其调控量和转移分布因子的乘积，表示在发电机组或可控负荷调控范围内能够对断面阻塞所产生的调控效果。
步骤S3的过程如下：
S31：对所有发电机组Pi按照其对断面Si调控能力的下限从小到大进行排序，使得其中NP为发电机组数量，共有nP台发电机组调控能力下限小于0，其余发电机组调控能力下限大于0，表明仅1至nP发电机组出力改变能够减轻断面潮流，即1至nP发电机组为对断面起作用的发电机组；
S32：对所有可控负荷Ui按照其对断面Si调控能力的下限从小到大进行排序，使得其中NU为可控负荷数量，共有nU个可控负荷调控能力下限小于0，其余可控负荷调控能力下限大于0，表明仅1至nU可控负荷用电改变能够减轻断面潮流，即1至nU可控负荷为对断面起作用的可控负荷；
其中，对待进行阻塞管理的断面Siset，其起作用的发电机组和可控负荷是指通过调整发电机组的出力或控制可控负荷用电能够显著减轻断面潮流，消除断面阻塞的发电机组或可控负荷。
步骤S4中构造发用电一体化优化模型，给出阻塞管理策略的过程如下：
S41：计算断面Siset发生阻塞时调控需求若则若则
S42：构造发用电一体的阻塞管理优化模型，其优化目标为：
式(3)中，分别为发电机组Pi出力调整量和可控负荷Ui用电调整量；
其中，
1)调控量约束表示如下：
式(4)表明发电机组和可控负荷所提供的总调控量不能低于所需要的调控要求；
2)发电机组和可控负荷对断面调控量与自身出力、用电改变量的关系，该约束即为式(2)；
3)调控范围约束表示如下：
式(5)表明任一发电机组、可控负荷对其出力或用电的调整必须在其申报的调整范围内；
S43：对发电机组出力和可控负荷用电的调整，在消除断面Siset阻塞的同时，不会引起其他断面发生阻塞越限，表示为：
式(6)中，对任一断面Si，其初始潮流为调整发电机组出力和改变可控负荷用电后，其断面潮流将变为要求仍在其运行要求范围内。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对基础数据进行统计；
S2：利用统计的基础数据计算各发电机组和可控负荷对阻塞断面的调控能力；
S3：筛选出起作用的发电机组和可控负荷；
S4：利用筛选出的发电机组和可控负荷构造发用电一体化优化模型，求解考虑发用电一体化条件下调控成本最低的阻塞管理方法。
2.根据权利要求1所述的基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，其特征在于，所述步骤S1的过程如下：
S11：获取电网网架拓扑连接关系、输变电设备参数，包括：网架拓扑连接关系，用支路节点关联向量Ml表示的变电站、电厂、线路的连接关系；输变电设备参数，主要为线路阻抗参数xl和节点导纳矩阵B0；断面潮流及其控制限值，断面为具有关联关系的输变电设备集合，要获取电网运行所需要控制断面Si的潮流值和其控制限值
S12：获取发电侧发电机组Pi所申报的出力调控范围和其单位出力调控报价获取用电侧可控负荷所申报的用电调控范围和其单位用电调控报价
3.根据权利要求2所述的基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，其特征在于，所述步骤S2的过程如下：
S21：根据节点n对单一输变电设备m的转移分布因子计算节点对断面Si的转移分布因子其计算公式为：
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式(1)中，m∈Si表示输变电设备m属于该断面Si；
S22：由节点对断面的转移分布因子和该节点所连接的机组或可控负荷的调控范围，分别计算发电机组Pi和可控负荷Ui对阻塞断面Si的调控能力，其计算公式为：
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式(2)中，分别为发电机组Pi和可控负荷Ui对断面Si的调控能力上、下限，由于可能存在正、负号的差别，故需要函数max()、min()取两者中较大值和较小值；Pi∈n、Ui∈n表示发电机组Pi、可控负荷Ui位于节点n；
其中，发电机组Pi和可控负荷Ui对阻塞断面的调控能力为其调控量和转移分布因子的乘积，表示在发电机组或可控负荷调控范围内能够对断面阻塞所产生的调控效果。
4.根据权利要求3所述的基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，其特征在于，所述步骤S3的过程如下：
S31：对所有发电机组Pi按照其对断面Si调控能力的下限从小到大进行排序，使得其中NP为发电机组数量，共有nP台发电机组调控能力下限小于0，其余发电机组调控能力下限大于0，表明仅1至nP发电机组出力改变能够减轻断面潮流，即1至nP发电机组为对断面起作用的发电机组；
S32：对所有可控负荷Ui按照其对断面Si调控能力的下限从小到大进行排序，使得其中NU为可控负荷数量，共有nU个可控负荷调控能力下限小于0，其余可控负荷调控能力下限大于0，表明仅1至nU可控负荷用电改变能够减轻断面潮流，即1至nU可控负荷为对断面起作用的可控负荷；
其中，对待进行阻塞管理的断面Siset，其起作用的发电机组和可控负荷是指通过调整发电机组的出力或控制可控负荷用电能够显著减轻断面潮流，消除断面阻塞的发电机组或可控负荷。
5.根据权利要求4所述的基于发电侧与用电侧调控成本分析的阻塞管理方法，其特征在于，所述步骤S4中构造发用电一体化优化模型，给出阻塞管理策略的过程如下：
S41：计算断面Siset发生阻塞时调控需求若则若则
S42：构造发用电一体的阻塞管理优化模型，其优化目标为：
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
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<mo>&Sigma;</mo>
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<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
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<mi>&Delta;P</mi>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(3)中，分别为发电机组Pi出力调整量和可控负荷Ui用电调整量；
其中，
1)调控量约束表示如下：
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mi>P</mi>
</mrow>
</munderover>
<munder>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<msub>
<mi>P</mi>
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<mi>S</mi>
<mrow>
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</mrow>
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</msubsup>
<mo>&OverBar;</mo>
</munder>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mi>U</mi>
</mrow>
</munderover>
<munder>
<msubsup>
<mi>T</mi>
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<mi>S</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
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</mrow>
</msub>
</msubsup>
<mo>&OverBar;</mo>
</munder>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;P</mi>
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<mi>S</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>s</mi>
<mi>e</mi>
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</mrow>
</msub>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(4)表明发电机组和可控负荷所提供的总调控量不能低于所需要的调控要求；
2)发电机组和可控负荷对断面调控量与自身出力、用电改变量的关系，该约束即为式(2)；
3)调控范围约束表示如下：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<munder>
<msub>
<mi>P</mi>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msub>
<mo>&OverBar;</mo>
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<mo>&le;</mo>
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<mi>&Delta;P</mi>
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<mi>P</mi>
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<mo>&le;</mo>
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<mi>P</mi>
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<mi>S</mi>
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<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
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<mtd>
<mrow>
<munder>
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<mi>P</mi>
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<mi>U</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
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<mo>&OverBar;</mo>
</munder>
<mo>&le;</mo>
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<mi>&Delta;P</mi>
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<mi>U</mi>
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<mo>&le;</mo>
<mover>
<msub>
<mi>P</mi>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msub>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(5)表明任一发电机组、可控负荷对其出力或用电的调整必须在其申报的调整范围内；
S43：对发电机组出力和可控负荷用电的调整，在消除断面Siset阻塞的同时，不会引起其他断面发生阻塞越限，表示为：
<mrow>
<munder>
<msub>
<mi>P</mi>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msub>
<mo>&OverBar;</mo>
</munder>
<mo>&le;</mo>
<msubsup>
<mi>P</mi>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mi>N</mi>
</msubsup>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mi>P</mi>
</mrow>
</munderover>
<munder>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>i</mi>
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<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msubsup>
<mo>&OverBar;</mo>
</munder>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mi>U</mi>
</mrow>
</munderover>
<munder>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msubsup>
<mo>&OverBar;</mo>
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<mo>&le;</mo>
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<mi>P</mi>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</msub>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(6)中，对任一断面Si，其初始潮流为调整发电机组出力和改变可控负荷用电后，其断面潮流将变为要求仍在其运行要求范围内。
Priority Applications (1)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104158188A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-11-19 | 上海电力学院 | 一种可中断负荷参与下的输电阻塞消除方法 |
| CN104332991A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-02-04 | 华东电网有限公司 | 电网潮流阻塞调度方法和电网潮流裕度评估方法 |
| CN104462690A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-03-25 | 广西电网有限责任公司 | 基于用电侧互动的省级电网发电调度建模方法 |
| CN105825435A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-08-03 | 国家电网公司 | 一种基于时序运行模拟的电网运营效率评估方法 |
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- 2017-05-22 CN CN201710364712.5A patent/CN107274068B/zh active Active
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| 赵永亮: ""基于LMP、FTR及优先权调度的输电阻塞管理方法研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
| 郭磊: ""实时电力市场中动态阻塞管理研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
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