CN108599149A - 一种规划电网方案利用效率评估方法和系统 - Google Patents
一种规划电网方案利用效率评估方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108599149A CN108599149A CN201810386668.2A CN201810386668A CN108599149A CN 108599149 A CN108599149 A CN 108599149A CN 201810386668 A CN201810386668 A CN 201810386668A CN 108599149 A CN108599149 A CN 108599149A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power grid
- planning
- year
- power
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 110
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 81
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 73
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 12
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims description 8
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000205 computational method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 6
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 3
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 244000131316 Panax pseudoginseng Species 0.000 claims 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 239000004069 plant analysis Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013433 optimization analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000547 structure data Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0637—Strategic management or analysis, e.g. setting a goal or target of an organisation; Planning actions based on goals; Analysis or evaluation of effectiveness of goals
- G06Q10/06375—Prediction of business process outcome or impact based on a proposed change
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
- G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/003—Load forecast, e.g. methods or systems for forecasting future load demand
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及一种规划电网方案利用效率评估方法和系统，包括以下步骤：1)基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；2)运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；3)根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；4)计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。本发明可以广泛应用于规划电网方案评估中。
Description
技术领域
本发明属于电力系统的分析和技术领域，特别是涉及一种基于生产运行模拟的规划电网方案利用效率评估方法和系统。
背景技术
随着当前电网规模不断扩大和电力能源在终端消费比例的不断提升，电网承担着优化资源配置、保障能源安全、满足经济社会发展需求的作用也越来越明显，以往电网规划重点强调电网对满足电力安全、可靠、优质供应的要求，而对电网运行效率的关注度相对较少。随着电力体制改革的不断深化，企业的盈利模式按照“合理成本加准许收入”进行核对，而企业输电收入是按照输配电价乘以输配电量的方式进行计算。因此电网在一定期间内实现的输配电量成为影响企业输电收入的重要因素之一。从而在规划阶段分析电网利用效率成为电网规划的重要研究对象。
在电力体制改革持续推进的背景下，为预测分析规划年电网输送电量大小和利用效率水平，对规划电网方案的经济性进行评估，将丰富规划电网方案对比方法，从而全面提升企业效益水平和电网利用水平。但目前关于规划电网利用效率计算的研究成果尚少，缺乏科学的理论指导和实际的操作方法，无法测算规划电网方案的利用效率水平，更无法实现不同规划电网方案利用效率的对比分析。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种规划电网方案利用效率评估方法和系统，该方法能够在基于仿真计算的基础上实现规划电网方案的利用效率分析，用于指导电力市场改革环境下的电网规划电网方案比选。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种规划电网方案利用效率评估方法，包括以下步骤：
1)基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；
2)基于步骤1)形成的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；
3)根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，统计不同规划电网方案或规划工程的电网传输电量，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；
4)根据得到的各规划电网方案的评价指标值，计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。
所述步骤1)中，各规划电网方案下的规划年电网拓扑结构、时序负荷向量和电厂出力向量的形成方法，包括以下步骤：1.1)收集现状电网的基础数据；1.2)根据收集的现状电网的基础数据，以及各电网规划电网方案，形成考虑设备计划停运的小时级规划年电网网架结构方案；1.3)根据步骤1.2)建立的小时级规划年电网运行网架结构，构建规划年小时级电网负荷分布参数和初始状态下电厂出力参数，得到各规划年电网时序负荷向量和电厂出力向量。
所述步骤1.2)中，小时级规划年电网网架结构的构建方法，包括以下步骤：1.2.1)规划年初始基础网架构建：调研收集在规划年内投产的在建的输变电工程和电源项目，明确各设备的投产时间和接入方案，按照里程碑计划确定在建项目投产时间，并在现状电网基础上，更新形成8760个小时级的规划年初始基础网架结构；1.2.2)规划目标电网方案构建：根据各电网规划电网方案，在步骤1.2.1)建立的小时级规划年初始基础网架结构的基础上，按照规划目标和投产时序，更新形成8760个小时级规划年电网目标网架结构；1.2.3)规划年设备计划检修方案构建：根据收集的自然年设备检修月份和频率，形成规划年设备检修停运设备发生的时间、持续的时间，并更新步骤1.2.2)中形成的8760个小时级规划年电网运行网架结构，得到最终的电网运行网架结构。
所述步骤1.3)中，规划年电网的时序负荷向量和电厂出力向量的构建方法，包括以下步骤：1.3.1)分别计算现状电网在运变电站、在建变电站和规划电网方案变电站的年度负荷曲线，形成规划年电网的时序负荷向量，时序负荷向量包括N个变压站节点和8761个时序的负荷向量矩阵P(N，8761)，其中8760个时序负荷向量为8760小时平均下网负荷，另外1个时序负荷向量为电网最大下网负荷；
对于现状电网在运变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：
Pmax(j)＝Pmax-now(j)×(1+s％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，
P(u,j)＝Pnow(u,j)×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，
其中，Pmax(j)为规划年第j台变压器最大下网负荷，单位为万千瓦，Pmax-now(j)为现状年第j台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，s％为现状年至规划年变电站所在供电区最大下网负荷平均增速，P(u,j)为规划年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，Pnow(u,j)为现状年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，v％为现状年至规划年变电站所在供电区用电量平均增速，Yp为规划年，Ynow为现状年，n为现状电网在运变压器台数，m为规划年内计算时刻在建变电站变压器台数，k为规划电网方案中计算时刻变压器台数，j为地区内现状年在运的第j台变压器；
对于规划年内在建变电站和规划电网方案中的变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：
Pmax(x)＝[∑Pmax-now×(1+s％)(Yp-Ynow-1)-∑Pmax(j)]/(m+k)，
Pp1(x)＝∑Pnow(u，j)/n×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×(m+k)/(n+m+k)，
式中，Pmax(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，x为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器；Pp1(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的平均下网负荷，Pnow(u，j)为第j台变压器在第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦；
1.3.2)确定规划年各电厂的初始出力，对规划年各电厂的机组出力进行优化分析，并以步骤1.3.1)得到的规划年电网的时序负荷向量为基础，计算得到规划年电网的时序电厂出力向量。
所述步骤1.3.2)中，规划年电网的时序电厂出力向量的计算方法为：
a)按照现状电网在运电厂最后时刻的实际出力为参考，对新增电厂按90％出力做为参考，作为规划年电网中各电厂的初始出力；
b)以系统发电成本、系统启动成本最低为优化目标，含机组出力、电网功率平衡、机组爬坡速度、最小停运时间和最小启动运行实际等为约束，建立机组出力优化方程，用于计算规划年电网各电厂的出力向量；
目标函数：
约束：Pgi,min≤xi，t≤Pgi,max，
0≤xi,t-xi-1,t≤Pup-i or0≤xi-1,t-xi,t≤Pdown-i，
Toff(i)≤tt-off,i，
Ton(i)≤tt-on,i，
xi，t＝0,t∈(U1i，U2i)，
式中，C(xi,t)、sit分别为第i个小时电厂出力向量为xgi时对应的电厂发电成本和启停成本，表示优化目标是发电成本和启停成本尽量低，M是电厂总个数；Pgi,max、Pgi,min分别为发电机的最大、最小出力限值，表示发电机出力的上下界约束；xdi为发电机实际出力,P(u,j)为u时刻下j负荷点负荷水平，表示发电与负荷功率平衡；Pup-i为第i台机组每小时爬坡限制速度，Pdown-i为第i台机组每小时降出力限制速度，表示第i台机组第t小时与第t-1小时相比的机组出力变化值满足机组爬破或者降出力的约束；Toff(i)为第i台机组持续停机时间限值，tt-off,i为第i台机组t时间累积停机时间，表示机组需满足最小停机时间约束；Ton(i)为第i台机组持续开机时间限值，tt-on,i第i台机组t时间累积开机时间，表示机组需满足最小开机时间约束；xi，t为第i台机组第t小时出力，(U1i，U2i)为第i台机组检修时间，表示机组满足检修计划约束。
所述步骤2)中，对各规划电网方案电网进行生产运行模拟的方法，包括以下步骤：
2.1)按照统计的设备计划停运与故障停运概率情况，判断规划年第i小时是否出现设备故障停运，若出现设备故障停运，则进入步骤2.2)，否则进入步骤2.3)；
2.2)根据停运设备更新第i小时的电网网架，并引入步骤1)中得到的第i小时的负荷向量和电厂出力向量；
2.3)针对包含N个负荷节点和M个电厂的电网开展直流潮流计算，即根据电网第i小时的负荷向量和电厂出力向量，计算第i小时各线路和变压器的传输功率，得到规划年电网第i小时不同电压等级线路输送潮流向量Lv和不同层级变压器的传输潮流Rv，其中v为不同电压等级；
2.4)重复步骤2.1)～2.3)，直到完成规划年内8760个时序向量条件下电厂出力、变压器和线路传输功率的计算。
所述步骤3)中，各规划电网方案的电网利用效率评价指标值的计算方法，包括以下步骤：
3.1)建立电网利用效率评价指标体系，包括电网及设备传输电力、电量指标，电网各设备负载率指标以及电网整体负载率指标；
3.2)根据建立的电网利用效率评价指标体系以及得到的生产运行模拟数据，计算各规划电网方案的评价指标值。
所述步骤3.2)中，各规划电网方案的评价指标值的计算方法，包括以下步骤：
a)统计电网内各设备年输送电量：
全网各电压等级第j台变压器的年输送电量Mtj的计算公式为：
其中，Pti为第i台变压器平均输送功率；
全网各电压等级第j条输电线路的输送电量Mlj的计算公式为：
其中，Plj为第i条线路平均输送功率；
b)统计规划年内8760小时电网内不同电压等级变压器和线路平均输送功率和负载率分布情况，并计算得到各电压等级变压器和输电线路的平均负载率指标；
其中，变压器重载持续性指标：
式中，kht为重载变压器运行小时累计值，T(Pti/Sti≥80％)表示第i台变压器负载率大于80％的小时数；
输电线路重载持续性指标：
式中，khl为重载线路运行小时累计值，T(Pli/Sli≥80％)表示第j条线路负载率大于80％的小时数；
变压器轻载持续性指标：
式中，klt为轻载变压器运行小时累计值，T(Pti/Sti≤20％)表示第i台变压器负载率小于20％的小时数；
输电线路轻载持续性指标：
式中，kll为轻载线路运行小时累计值，T(Pli/Sli≤20％)表示第i条线路负载率大于80％的小时数；
全网各电压等级变压器平均负载率ft计算公式为：
其中，Pti为第i台变压器平均输送功率，Sti为第i台变压器额定容量，n为该电压等级变压器数量；
全网各电压等级输电线路平均负载率fl计算公式为：
其中，Pli为第i条线路平均输送功率，Eli为第i条输电线路的经济输送功率，m为该电压等级输电线路条数；
c)统计最大下网负荷时刻下全网各电压等级下输电线路和变压器的最大负载率；
全网各电压等级变压器最大负载率gt计算公式为：
其中，Pmaxj为第j台变压器最大输送功率，Stj为第j台变压器额定容量，n为该电压等级变压器数量；
全网各电压等级输电线路最大负载率gl计算公式为：
其中，Plmaxj为第j条输电线路的最大输送功率，Elj为第j条线路的经济输送功率，m为该电压等级线路条数。
所述步骤4)中，各规划电网方案效率效益提升得分的计算公式为：
Q(i)＝Qht(i)+Qhl(i)+Qlt(i)+Qll(i)+Qft(i)+Qfl(i)+Qgt(i)+Qgl(i)，
其中：
Qht(i)＝(kht-n-kht-i)/kht-n，
Qhl(i)＝(khl-n-khl-i)/khl-n，
Qlt(i)＝(klt-n-klt-i)/klt-n，
Qll(i)＝(kll-n-kll-i)/kll-n，
Qft(i)＝(ft-n-ft-i)/ft-n，
Qfl(i)＝(fl-n-fl-i)/fl-n，
Qgt(i)＝(gt-n-gt-i)/gt-n，
Qgl(i)＝(gl-n-gl-i)/gl-n，
式中，Q(i)为i方案指标提升得分情况，kht-n，khl-n，klt-n，kll-n为现状电网下变压器和线路重载轻载持续性指标，kht-i，khl-i，klt-i，kll-i为规划年方案i下电网下变压器和线路重载轻载持续性指标，ft-n,fl-n,gt-n,gl-n为现状电网下变压器和线路平均负载率和最大负载率指标，ft-i,fl-i,gt-i,gl-i为规划年方案i网下变压器和线路平均负载率和最大负载率指标。
一种规划电网方案利用效率评估系统，其特征在于：其包括：
规划年网架结构构建模块，用于根据预先收集的现状电网的基础数据以及规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；
生产运行模拟模块，用于根据得到的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；
电网利用效率计算模块，用于根据预先建立的电网利用效率评价指标体系，对各规划电网方案生产运行模拟结果数据进行计算，得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；
规划电网方案评估模块，用于根据得到的各规划电网方案的电网利用效率评价指标值，计算各规划电网方案的效率效益提升得分，评估出最优的规划电网方案。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明搭建的规划年内电网网架结构是基于现状电网的基础数据，并考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备以及规划年内电网设备计划停运和故障停运情况，因而得到的规划年内电网网架结构更加贴近实际情况。2、本发明基于构建的规划年电网网架结构进行规划年内时序负荷向量和电厂出力向量的计算，并对规划年各电厂的出力进行优化分析，为进一步的生产运行模拟提供了基础。3、本发明基于对各规划电网方案的生产运行模拟数据，对各规划电网方案进行电网利用效率评估，评价指标体系更加客观，评估准确性更高。本发明可以广泛应用于电网规划电网方案的利用效率评估中。
附图说明
图1是本发明基于生产运行模拟的电网利用效率计算流程图；
图2是本发明电网生产运行模拟和潮流计算流程。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种规划电网方案利用效率评估方法，包括以下步骤：
1)收集现状电网的基础数据，并考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；具体的，包括以下步骤：
1.1)收集现状电网的基础数据，包括网架数据、负荷运行数据、电厂出力数据和设备运行及检修计划数据；
1.1.1)网架数据收集：收集现状电网所包含的电压等级，调研现状电网一个自然年内网架结构变化情况，首先掌握年初基本的网架结构和电网设备连接关系，梳理一年内所包含电压等级新投产设备的数量、投产时间和投产后网架结构和电网设备连接关系，掌握电网现状网架拓扑关系。
1.1.2)负荷运行数据收集：收集现状电网中最低电压等级各变电站累计年最大负荷时刻的下网负荷以及自然年内8760个小时各变电站的平均下网负荷数据；收集各变电站所在供电区现状年到规划年最大负荷增长速度和下网电量增长速度。
1.1.3)电厂出力数据收集：收集接入现状电网各电压等级电厂的出力范围，收集现状电网一个自然年内最低电压等级各变电站累计年最大负荷时刻各电厂的出力数据以及自然年内8760小时各电厂的平均出力数据。
1.1.4)设备运行及检修计划数据收集：收集现状电网一个自然年内电网设备计划停运与故障停运的次数、持续时间等数据，调研收集规划电网设备检修计划。
1.2)根据收集的现状电网的基础数据以及规划电网方案，形成考虑设备计划停运的小时级规划年电网网架结构；具体的，包括以下步骤：
1.2.1)规划年初始基础网架构建：调研收集在规划年内投产的在建(包含纳入投资计划)的输变电工程和电源等项目，明确各设备的投产时间和接入方案，按照里程碑计划确定在建项目投产时间，在现状电网基础上，更新形成8760个小时级的规划年初始基础网架结构。
1.2.2)规划目标电网方案构建：根据此次电网规划电网方案，在步骤1.2.1)建立的小时级规划年初始基础网架结构的基础上，按照规划目标和投产时序，更新形成8760个小时级规划年电网目标网架结构，为规划年对目标电网开展生产运行模拟提供网架结构基础。
1.2.3)规划年设备计划检修方案构建。根据收集的自然年设备检修月份和频率，形成规划年设备检修停运设备发生的时间、持续的时间，并更新步骤1.2.2)中形成的8760个小时级规划年电网运行网架结构数据。
1.3)根据步骤1.2)建立的小时级规划年电网网架结构，构建规划年小时级电网负荷分布参数和初始状态下电厂出力参数，进而得到负荷向量和电厂出力向量；具体的，包括以下步骤：
1.3.1)分别计算现状电网在运变电站、规划年内在建变电站和规划电网方案变电站的年度负荷曲线，形成规划年电网的时序负荷向量。
计算电网负荷变电站年度负荷曲线，形成包含N个变压站节点和8761个时序的负荷向量矩阵P(N，8761)，其中8760个时序负荷向量为8760小时平均下网负荷，另外1个时序负荷向量为电网最大下网负荷，当电网最大下网负荷时刻发生在第x小时，则负荷向量矩阵中第x列为最大下网负荷向量，x+1列为第x小时平均下网负荷向量，并以此类推。具体计算流程如下：
a)对于现状电网在运变电站。
基于现状电网中各在运变电站现状自然年最大实际负荷运行数据，按照各在运变电站所在供电区现状年至规划年最大负荷增速作为最大负荷预测的基础，计算现状电网各在运变电站的规划年年度最大下网负荷Pmax，计算公式见式(1)，当变压器最大下网负荷超过变压器额定容量时，将变压器的额定容量作为该变压器的最大下网负荷，并将超出部分均匀分配给该变压器所在供电区内其余变压器，包括在运与规划建设变压器；以各变电站所在供电区现状年至规划年用电量增速为依据，确定各在运变电站规划年第i小时的平均负荷，计算公式见(2)。
Pmax(j)＝Pmax-now(j)×(1+s％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k) (1)
其中，Pmax(j)为规划年第j台变压器最大下网负荷，单位为万千瓦，Pmax-now(j)为现状年第j台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，s％为现状年至规划年变电站所在供电区最大下网负荷平均增速，Yp为规划年，Ynow为现状年，n为现状电网在运变压器台数，m为规划年内计算时刻在建变电站变压器台数，k为规划电网方案中计算时刻变压器台数，j为地区内现状年在运的第j台变压器。
P(u,j)＝Pnow(u,j)×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k) (2)
其中，P(u,j)为规划年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，Pnow(u,j)为现状年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，v％为现状年至规划年变电站所在供电区用电量平均增速，Yp为规划年，Ynow为现状年，n为现状电网在运变压器台数，m为规划年内在建变电站变压器台数，k为规划电网方案中变压器台数，j为地区内现状在运的第j台变压器。
b)对于规划年内在建变电站和规划电网方案中的变电站。
对于最大负荷，按照规划年地区最大下网负荷减去现状电网在运变电站最大下网负荷后分配到规划年内在建或规划电网方案中的各变压器上，计算公式见式(3)；对于8760小时平均下网负荷的预测，按照该变电站所在供电区域内各变电站负荷曲线累计平均值进行测算，计算公式见式(4)。
Pmax(x)＝[∑Pmax-now×(1+s％)(Yp-Ynow-1)-∑Pmax(j)]/(m+k) (3)
其中，Pmax(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，x为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器。
Pp1(x)＝∑Pnow(u，j)/n×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×(m+k)/(n+m+k) (4)
其中，Pp1(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的平均下网负荷，Pnow(u，j)为第j台变压器在第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，n为现状电网在运变压器台数。
1.3.2)确定规划年各电厂的初始出力，对规划年各电厂的机组出力进行优化分析，并以步骤1.3.1)得到的规划年电网的时序负荷向量为基础，计算得到规划年电网的时序电厂出力向量。具体流程如下：
a)按照现状电网在运电厂最后时刻的实际出力为参考，对新增电厂按90％出力做为参考，作为规划年电网中各电厂的初始出力。
b)以系统发电成本、系统启动成本最低为优化目标，含机组出力、电网功率平衡、机组爬坡速度、最小停运时间和最小启动运行实际等为约束，建立机组出力优化方程，用于计算规划年电网各电厂的出力向量。
根据t-1时刻各电厂出力和运行状况，针对t时刻进行机组出力优化分析，以系统发电成本、系统启动成本最低位为优化目标，考虑含机组出力、电网功率平衡、机组爬坡速度、最小停运时间和最小启动运行实际等约束，建立机组出力优化方程，计算得到第t个小时的第i个电厂出力的向量xi,t，如公式(5)-(11)所示。
目标函数：
约束：Pgi,min≤xi，t≤Pgi,max (6)
0≤xi,t-xi-1,t≤Pup-i or0≤xi-1,t-xi,t≤Pdown-i (8)
Toff(i)≤tt-off,i (9)
Ton(i)≤tt-on,i (10)
xi，t＝0,t∈(U1i，U2i) (11)
式(5)中，C(xi,t)、sit分别为第i个小时电厂出力向量为xgi时对应的电厂发电成本和启停成本，表示优化目标是发电成本和启停成本尽量低，M是电厂总个数；
式(6)中，Pgi,max、Pgi,min分别为发电机的最大、最小出力限值，表示发电机出力的上下界约束；
式(7)中，xdi为发电机实际出力,P(u,j)为u时刻下j负荷点负荷水平，表示发电与负荷功率平衡；
式(8)中，Pup-i为第i台机组每小时爬坡限制速度，Pdown-i为第i台机组每小时降出力限制速度，表示第i台机组第t小时与第t-1小时相比的机组出力变化值满足机组爬破或者降出力的约束；
式(9)中，Toff(i)为第i台机组持续停机时间限值，tt-off,i为第i台机组t时间累积停机时间，表示机组需满足最小停机时间约束；
式(10)中，Ton(i)为第i台机组持续开机时间限值，tt-on,i第i台机组t时间累积开机时间，表示机组需满足最小开机时间约束；
式(11)中，xi，t为第i台机组第t小时出力，(U1i，U2i)为第i台机组检修时间，表示机组满足检修计划约束。
c)以步骤1.3.1)得到的规划年电网时序负荷向量以及步骤a)得到的规划年电网各电厂的初始出力和运行状态为基础，采用步骤b)方法对前一时刻规划年电网的各电厂进行出力优化分析，得到当前时刻规划年电网的各电厂出力向量，最终得到规划年内8760小时内各电厂出力向量。
2)基于步骤1)形成的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到生产运行模拟结果数据。
如图2所示，按照统计的设备故障停运概率形成各次计算网架故障停运设备，如果出现故障，则进行电网网架结构更新，并进行潮流计算和数据统计，包括以下步骤：
2.1)按照统计的设备计划停运与故障停运概率情况，判断规划年第i小时是否出现设备故障停运，若出现设备故障停运，则进入步骤2.2)，否则进入步骤2.3)；
2.2)根据停运设备更新第i小时的电网网架，并引入步骤1)中得到的第i小时的负荷向量和电厂出力向量；
2.3)针对包含N个负荷节点和M个电厂的电网开展直流潮流计算，即根据电网第i小时的负荷向量和电厂出力向量，计算第i小时各线路和变压器的传输功率，得到规划年电网第i小时不同电压等级线路输送潮流向量Lv和不同层级变压器的传输潮流Rv，其中v为不同电压等级；
2.4)重复步骤2.1)～2.3)，直到完成规划年内8760个时序向量条件下电厂出力、变压器和线路传输功率的计算。
3)根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，统计不同规划电网方案的电网传输电量，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值。
3.1)建立电网利用效率评价指标体系，包括电网及设备传输电力、电量指标，电网各设备负载率指标以及电网整体负载率指标。
3.2)根据建立的电网利用效率评价指标体系以及得到的生产运行模拟数据，计算各规划电网方案的评价指标值。
a)统计电网内各设备年输送电量。
全网某电压等级第j台变压器的年输送电量Mtj的计算公式为：
其中，Pti为第i台变压器平均输送功率。
全网某电压等级第j条输电线路的输送电量Mlj的计算公式为：
其中，Plj为第i条线路平均输送功率。
b)统计规划年内8760小时电网内不同电压等级变压器和线路平均输送功率和负载率分布情况，并计算得到各电压等级变压器和输电线路的平均负载率指标。
其中，变压器重载持续性指标：
式中，kht为重载变压器运行小时累计值，T(Pti/Sti≥80％)表示第i台变压器负载率大于80％的小时数。
输电线路重载持续性指标：
式中，khl为重载线路运行小时累计值，T(Pli/Sli≥80％)表示第j条线路负载率大于80％的小时数。
变压器轻载持续性指标：
式中，klt为轻载变压器运行小时累计值，T(Pti/Sti≤20％)表示第i台变压器负载率小于20％的小时数。
输电线路轻载持续性指标：
式中，kll为轻载线路运行小时累计值，T(Pli/Sli≤20％)表示第i条线路负载率大于80％的小时数。
全网某电压等级变压器平均负载率ft计算公式为：
其中，Pti为第i台变压器平均输送功率，Sti为第i台变压器额定容量，n为该电压等级变压器数量。
全网某电压等级输电线路平均负载率fl计算公式为：
其中，Pli为第i条线路平均输送功率，Eli为第i条输电线路的经济输送功率，m为该电压等级输电线路条数。
c)统计最大下网负荷时刻下全网各电压等级下输电线路和变压器的最大负载率；
全网某电压等级变压器最大负载率gt计算公式为：
其中，Pmaxj为第j台变压器最大输送功率，Stj为第j台变压器额定容量，n为该电压等级变压器数量。
全网某电压等级输电线路最大负载率gl计算公式为：
其中，Plmaxj为第j条输电线路的最大输送功率，Elj为第j条线路的经济输送功率，m为该电压等级线路条数。
4)根据得到的各规划电网的评价指标值，对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。
在同样满足安全稳定性运行要求条件下，分别计算得到现状电网和不同规划电网方案中变压器和线路最大负载率和平均负载率、轻载持续性指标、重载持续性指标等指标，平均负载率最高者作为规划电网方案用效率对比。以现状电网为基础，按照效率效益提升、轻载重载环节为目标，计算得到不同规划电网方案效率效益提升得分，计算公式为：
Q(i)＝Qht(i)+Qhl(i)+Qlt(i)+Qll(i)+Qft(i)+Qfl(i)+Qgt(i)+Qgl(i) (22)
其中：
Qht(i)＝(kht-n-kht-i)/kht-n (23)
Qhl(i)＝(khl-n-khl-i)/khl-n (24)
Qlt(i)＝(klt-n-klt-i)/klt-n (25)
Qll(i)＝(kll-n-kll-i)/kll-n (26)
Qft(i)＝(ft-n-ft-i)/ft-n (27)
Qfl(i)＝(fl-n-fl-i)/fl-n (28)
Qgt(i)＝(gt-n-gt-i)/gt-n (29)
Qgl(i)＝(gl-n-gl-i)/gl-n (30)
式中，Q(i)为i方案指标提升得分情况，kht-n，khl-n，klt-n，kll-n为现状电网下变电和线路重载轻载持续性指标，kht-i，khl-i，klt-i，kll-i为规划年方案i下电网下变电和线路重载轻载持续性指标，ft-n,fl-n,gt-n,gl-n为现状电网下变电和线路平均负载率和最大负载率指标，ft-i,fl-i,gt-i,gl-i为规划年方案i网下变电和线路平均负载率和最大负载率指标。
当i方案的Q(i)大于零且是各方案中得分最高数值时，表示规划电网方案i在效率效益方面水平最高，在同等电网安全可靠要求情况下，方案i为最佳的规划电网方案。
本发明还提供一种规划电网方案利用效率评估系统，其包括：规划年网架结构构建模块，用于根据预先收集的现状电网的基础数据以及规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；生产运行模拟模块，用于根据得到的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；电网利用效率计算模块，用于根据预先建立的电网利用效率评价指标体系，对各规划电网方案生产运行模拟结果数据进行计算，得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；规划电网方案评估模块，用于根据得到的各规划电网方案的电网利用效率评价指标值，计算各规划电网方案的效率效益提升得分，评估出最优的规划电网方案。
规划年网架结构构建模块包括基础数据收集模块、规划年电网网架结构搭建模块、规划年时序向量计算模块，基础数据收集模块用于对现状电网的网架结构进行基础数据收集；规划年电网网架结构搭建模块用于根据收集的基础数据以及各规划电网方案，形成小时级规划年电网网架结构；规划年时序向量计算模块用于根据基础数据以及小时级规划年电网网架结构，形成规划年时序负荷向量和电厂出力向量。
规划年电网网架结构搭建模块包括规划年初始基础网架构建模块、规划目标电网构建模块和规划年设备计划检修方案构建模块，规划年初始基础网架构建模块用于根据现状电网的基础数据以及规划年内在建的输变电工程数据，构建小时级规划年初始基础网架结构；规划目标电网构建模块用于在小时级规划年初始基础网架结构基础上，根据各规划电网方案的规划目标和投产时序，构建小时级规划目标电网网架结构；规划年设备计划检修方案构建模块用于在小时级规划目标电网网架结构基础上，根据规划年设备检修停运设备发生时间及持续时间，构建最终的小时级规划年电网运行网架结构。
规划年时序向量计算模块包括负荷向量计算模块和电厂出力向量计算模块，负荷向量计算模块用于根据收集的现状电网的基础数据，计算现状电网在运变电站、规划年内在建变电站和规划电网方案的年度负荷曲线，得到规划年电网的时序负荷向量；电厂出力向量计算模块用于根据小时级规划年电网网架结构以及时序负荷向量，计算得到电厂出力向量。
生产运行模拟模块包括设备计划停运与故障判断模块、电网网架更新模块和电网潮流计算模块；设备计划停运与故障判断模块用于根据统计的设备计划停运与故障停运概率情况，对规划年各小时是否出现设备计划或故障停运进行判断，并将判断结果发送到电网网架更新模块；电网网架更新模块用于根据判断结果对电网网架结构进行更新，并引入规划年相应小时的负荷向量和电厂出力向量；电网潮流计算模块用于根据电网网架更新模块更新后的电网网架结构以及负荷向量和电厂出力向量，开展电网潮流计算，得到电网规划年内各小时的生产运行模拟结果。
电网利用效率计算模块包括评价指标体系构建模块和评价指标值计算模块，评价指标体系构建模块用于建立电网利用效率评价指标体系；评价指标值计算模块用于根据建立的电网利用效率评价指标体系以及各规划电网方案的生产运行模拟数据，计算各规划电网方案的电网利用效率评价指标值。
评价指标值计算模块包括电网传输电量计算模块、电网各设备负载率计算模块和电网整体负载率计算模块，电网传输电量计算模块用于根据各变压器和输送线路的输送功率，计算得到各变压器和各输电线路的年输送电量；电网各设备负载率计算模块用于计算全网各电压等级下各变压器和输电线路的重载、轻载指标值，并根据各变压器和输电线路的重载、轻载指标值计算得到全网各电压等级下各变压器和输电线路的平均负载率指标值；电网整体负载率计算模块用于计算全网各电压等级变压器和输电线路的最大负载率指标。
实施例一
下面通过具体实施例对本发明方法进行进一步介绍：假设针对电网A为一个500千伏电网，在现状电网基础上，形成了3个满足电网安全稳定要求的规划电网方案，分别为方案1、方案2、方案3，基于步骤4.2)计算分析，相关指标及参数如表1所示：
表1各规划电网方案相关指标及参数示意结果
根据计算结果，从可以分析得到方案2为最佳方案。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、模块、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于包括以下步骤：
基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；
基于形成的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；
根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，统计不同规划电网方案或规划工程的电网传输电量，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；
根据得到的各规划电网方案的评价指标值，计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。
2.如权利要求1所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：所述各规划电网方案下的规划年电网拓扑结构、时序负荷向量和电厂出力向量的形成方法，包括以下步骤：
收集现状电网的基础数据；
根据收集的现状电网的基础数据，以及各电网规划方案，形成考虑设备计划停运的小时级规划年电网网架结构方案；
根据建立的小时级规划年电网运行网架结构，构建规划年小时级电网负荷分布参数和初始状态下电厂出力参数，得到各规划年电网时序负荷向量和电厂出力向量。
3.如权利要求2所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：所述小时级规划年电网网架结构的构建方法，包括以下步骤：
规划年初始基础网架构建：调研收集在规划年内投产的在建的输变电工程和电源项目，明确各设备的投产时间和接入方案，按照里程碑计划确定在建项目投产时间，并在现状电网基础上，更新形成8760个小时级的规划年初始基础网架结构；
规划目标电网方案构建：根据各电网规划电网方案，在建立的小时级规划年初始基础网架结构的基础上，按照规划目标和投产时序，更新形成8760个小时级规划年电网目标网架结构；
规划年设备计划检修方案构建：根据收集的自然年设备检修月份和频率，形成规划年设备检修停运设备发生的时间、持续的时间，对形成的8760个小时级规划年电网运行网架结构进行更新，得到最终的电网运行网架结构。
4.如权利要求2所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：规划年电网的时序负荷向量和电厂出力向量的构建方法，包括以下步骤：
分别计算现状电网在运变电站、规划年内在建变电站和规划电网方案变电站的年度负荷曲线，形成规划年电网的时序负荷向量，时序负荷向量包括N个变压站节点和8761个时序的负荷向量矩阵P(N，8761)，其中8760个时序负荷向量为8760小时平均下网负荷，另外1个时序负荷向量为电网最大下网负荷；
对于现状电网在运变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：
Pmax(j)＝Pmax-now(j)×(1+s％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，
P(u,j)＝Pnow(u,j)×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，
其中，Pmax(j)为规划年第j台变压器最大下网负荷，单位为万千瓦，Pmax-now(j)为现状年第j台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，s％为现状年至规划年变电站所在供电区最大下网负荷平均增速，P(u,j)为规划年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，Pnow(u,j)为现状年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，v％为现状年至规划年变电站所在供电区用电量平均增速，Yp为规划年，Ynow为现状年，n为现状电网在运变压器台数，m为规划年内计算时刻在建变电站变压器台数，k为规划电网方案中计算时刻变压器台数，j为地区内现状年在运的第j台变压器；
对于规划年内在建变电站和规划电网方案中的变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：
Pmax(x)＝[∑Pmax-now×(1+s％)(Yp-Ynow-1)-∑Pmax(j)]/(m+k)，
Pp1(x)＝∑Pnow(u，j)/n×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×(m+k)/(n+m+k)，
式中，Pmax(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，x为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器；Pp1(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的平均下网负荷，Pnow(u，j)为第j台变压器在第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦；
确定规划年各电厂的初始出力，对规划年各电厂的机组出力进行优化分析，并以得到的规划年电网的时序负荷向量为基础，计算得到规划年电网的时序电厂出力向量。
5.如权利要求4所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：规划年电网的时序电厂出力向量的计算方法为：
按照现状电网在运电厂最后时刻的实际出力为参考，对新增电厂按90％出力做为参考，作为规划年电网中各电厂的初始出力；
以系统发电成本、系统启动成本最低为优化目标，含机组出力、电网功率平衡、机组爬坡速度、最小停运时间和最小启动运行实际等为约束，建立机组出力优化方程，用于计算规划年电网各电厂的出力向量；
目标函数：
约束：
0≤xi,t-xi-1,t≤Pup-i or0≤xi-1,t-xi,t≤Pdown-i，
Toff(i)≤tt-off,i，
Ton(i)≤tt-on,i，
xi，t＝0,t∈(U1i，U2i)，
式中，C(xi,t)、sit分别为第i个小时电厂出力向量为xgi时对应的电厂发电成本和启停成本，表示优化目标是发电成本和启停成本尽量低，M是电厂总个数；Pgi,max、Pgi,min分别为发电机的最大、最小出力限值，表示发电机出力的上下界约束；xdi为发电机实际出力,P(u,j)为u时刻下j负荷点负荷水平，表示发电与负荷功率平衡；Pup-i为第i台机组每小时爬坡限制速度，Pdown-i为第i台机组每小时降出力限制速度，表示第i台机组第t小时与第t-1小时相比的机组出力变化值满足机组爬破或者降出力的约束；Toff(i)为第i台机组持续停机时间限值，tt-off,i为第i台机组t时间累积停机时间，表示机组需满足最小停机时间约束；Ton(i)为第i台机组持续开机时间限值，tt-on,i第i台机组t时间累积开机时间，表示机组需满足最小开机时间约束；xi，t为第i台机组第t小时出力，(U1i，U2i)为第i台机组检修时间，表示机组满足检修计划约束。
6.如权利要求1所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：对各规划电网方案电网进行生产运行模拟的方法，包括以下步骤：
按照统计的设备计划停运与故障停运概率情况，判断规划年第i小时是否出现设备故障停运，若出现设备故障停运，则根据停运设备更新第i小时的电网网架，并引入得到的第i小时的负荷向量和电厂出力向量；
否则，针对包含N个负荷节点和M个电厂的电网开展直流潮流计算，即根据电网第i小时的负荷向量和电厂出力向量，计算第i小时各线路和变压器的传输功率，得到规划年电网第i小时不同电压等级线路输送潮流向量Lv和不同层级变压器的传输潮流Rv，其中v为不同电压等级；
重复上述步骤，直到完成规划年内8760个时序向量条件下电厂出力、变压器和线路传输功率的计算。
7.如权利要求1所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：各规划电网方案的电网利用效率评价指标值的计算方法，包括以下步骤：
建立电网利用效率评价指标体系，包括电网及设备传输电力、电量指标，电网各设备负载率指标以及电网整体负载率指标；
根据建立的电网利用效率评价指标体系以及得到的生产运行模拟数据，计算各规划电网方案的评价指标值。
8.如权利要求7所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：所述各规划电网方案的评价指标值的计算方法，包括以下步骤：
统计电网内各设备年输送电量：
全网各电压等级第j台变压器的年输送电量Mtj的计算公式为：
其中，Pti为第i台变压器平均输送功率；
全网各电压等级第j条输电线路的输送电量Mlj的计算公式为：
其中，Plj为第i条线路平均输送功率；
统计规划年内8760小时电网内不同电压等级变压器和线路平均输送功率和负载率分布情况，并计算得到各电压等级变压器和输电线路的平均负载率指标；
其中，变压器重载持续性指标：
式中，kht为重载变压器运行小时累计值，T(Pti/Sti≥80％)表示第i台变压器负载率大于80％的小时数；
输电线路重载持续性指标：
式中，khl为重载线路运行小时累计值，T(Pli/Sli≥80％)表示第j条线路负载率大于80％的小时数；
变压器轻载持续性指标：
式中，klt为轻载变压器运行小时累计值，T(Pti/Sti≤20％)表示第i台变压器负载率小于20％的小时数；
输电线路轻载持续性指标：
式中，kll为轻载线路运行小时累计值，T(Pli/Sli≤20％)表示第i条线路负载率大于80％的小时数；
全网各电压等级变压器平均负载率ft计算公式为：
其中，Pti为第i台变压器平均输送功率，Sti为第i台变压器额定容量，n为该电压等级变压器数量；
全网各电压等级输电线路平均负载率fl计算公式为：
其中，Pli为第i条线路平均输送功率，Eli为第i条输电线路的经济输送功率，m为该电压等级输电线路条数；
统计最大下网负荷时刻下全网各电压等级下输电线路和变压器的最大负载率；
全网各电压等级变压器最大负载率gt计算公式为：
其中，Pmaxj为第j台变压器最大输送功率，Stj为第j台变压器额定容量，n为该电压等级变压器数量；
全网各电压等级输电线路最大负载率gl计算公式为：
其中，Plmaxj为第j条输电线路的最大输送功率，Elj为第j条线路的经济输送功率，m为该电压等级线路条数。
9.如权利要求1所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：所述各规划电网方案效率效益提升得分的计算公式为：
Q(i)＝Qht(i)+Qhl(i)+Qlt(i)+Qll(i)+Qft(i)+Qfl(i)+Qgt(i)+Qgl(i)，
其中：
Qht(i)＝(kht-n-kht-i)/kht-n，
Qhl(i)＝(khl-n-khl-i)/khl-n，
Qlt(i)＝(klt-n-klt-i)/klt-n，
Qll(i)＝(kll-n-kll-i)/kll-n，
Qft(i)＝(ft-n-ft-i)/ft-n，
Qfl(i)＝(fl-n-fl-i)/fl-n，
Qgt(i)＝(gt-n-gt-i)/gt-n，
Qgl(i)＝(gl-n-gl-i)/gl-n，
式中，Q(i)为i方案指标提升得分情况，kht-n，khl-n，klt-n，kll-n为现状电网下变压器和线路重载轻载持续性指标，kht-i，khl-i，klt-i，kll-i为规划年方案i下电网下变压器和线路重载轻载持续性指标，ft-n,fl-n,gt-n,gl-n为现状电网下变压器和线路平均负载率和最大负载率指标，ft-i,fl-i,gt-i,gl-i为规划年方案i网下变压器和线路平均负载率和最大负载率指标。
10.一种适用于如权利要求1～9任一项所述的规划电网方案利用效率评估系统，其特征在于：其包括：
规划年网架结构构建模块，用于根据预先收集的现状电网的基础数据以及规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；
生产运行模拟模块，用于根据得到的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；
电网利用效率计算模块，用于根据预先建立的电网利用效率评价指标体系，对各规划电网方案生产运行模拟结果数据进行计算，得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；
规划电网方案评估模块，用于根据得到的各规划电网方案的电网利用效率评价指标值，计算各规划电网方案的效率效益提升得分，评估出最优的规划电网方案。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810386668.2A CN108599149B (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种规划电网方案利用效率评估方法和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810386668.2A CN108599149B (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种规划电网方案利用效率评估方法和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108599149A true CN108599149A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108599149B CN108599149B (zh) | 2020-09-01 |
Family
ID=63610366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810386668.2A Active CN108599149B (zh) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | 一种规划电网方案利用效率评估方法和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108599149B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102368314A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-03-07 | 浙江省电力公司 | 一种基于lcc理论的输电网规划方案综合评价方法 |
| WO2014101278A2 (zh) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 国家电网公司 | 一种智能配电网高效运行评估方法 |
| CN104715294A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-06-17 | 国家电网公司 | 一种配电网规划方案评价数据处理系统 |
| 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 |
| CN107220785A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-29 | 国家电网公司 | 协调输电网安全与发展的合理运行效率评价方法及系统 |
-
2018
- 2018-04-26 CN CN201810386668.2A patent/CN108599149B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102368314A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-03-07 | 浙江省电力公司 | 一种基于lcc理论的输电网规划方案综合评价方法 |
| WO2014101278A2 (zh) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 国家电网公司 | 一种智能配电网高效运行评估方法 |
| CN104715294A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-06-17 | 国家电网公司 | 一种配电网规划方案评价数据处理系统 |
| 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 |
| CN107220785A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-29 | 国家电网公司 | 协调输电网安全与发展的合理运行效率评价方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JINPENG GUO等: "A novel evaluation method for power grid evolution with economy and security contraints", 《2014 IEEE PES GENERAL MEETING | CONFERENCE & EXPOSITION》 * |
| 赵良: "适应智能电网发展的电网规划评价模型与方法", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108599149B (zh) | 2020-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102521652B (zh) | 一种电网运营效率评价决策方法 | |
| Fernández-Blanco et al. | Probabilistic security-constrained unit commitment with generation and transmission contingencies | |
| US11742667B2 (en) | Integrated hybrid power plants for off-grid systems | |
| Khosravi et al. | Optimal sizing and technology selection of hybrid energy storage system with novel dispatching power for wind power integration | |
| Zhou et al. | Distributed economic and environmental dispatch in two kinds of CCHP microgrid clusters | |
| Barbaro et al. | Design optimisation for a hybrid renewable microgrid: Application to the case of Faial island, Azores archipelago | |
| CN107491845A (zh) | 一种电网规划建设精准投资方法 | |
| CN110263391B (zh) | 一种基于机会约束的有源配电网智能软开关规划方法 | |
| CN104331844A (zh) | 一种电网基建项目投资决策方法 | |
| Gu et al. | Joint planning of electrical storage and gas storage in power-gas distribution network considering high-penetration electric vehicle and gas vehicle | |
| CN105305488B (zh) | 一种考虑新能源并网对输电网利用率影响的评价方法 | |
| CN106253352A (zh) | 计及风电概率分布特征的鲁棒实时调度方法 | |
| Aliari et al. | Planning for integration of wind power capacity in power generation using stochastic optimization | |
| CN105760993A (zh) | 一种多源接入主动配电网评估方法 | |
| CN110350518A (zh) | 一种用于调峰的电网储能容量需求评估方法及系统 | |
| CN105243600A (zh) | 一种电网发电调节方法 | |
| Raouf Mohamed et al. | Distributed battery energy storage systems operation framework for grid power levelling in the distribution networks | |
| CN105184672A (zh) | 一种针对三公调度发电计划的评估方法 | |
| Eltohamy et al. | Technical investigation for power system flexibility | |
| Jokar et al. | Transmission and distribution substation energy management considering large-scale energy storage, demand side management and security-constrained unit commitment | |
| Nazari et al. | A cooperative expansion program for Disco and independent microgrids based on a bargaining framework | |
| Obando et al. | Quantification of operating reserves with high penetration of wind power considering extreme values | |
| CN108599149A (zh) | 一种规划电网方案利用效率评估方法和系统 | |
| CN104242354A (zh) | 计及风光出力相关性的新能源集中外送运行特性评估方法 | |
| Al-Bukhaytan et al. | Dynamic Planning of Active Distribution Network's Wire and Nonwire Alternatives Considering Ancillary Services Market Participation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |