CN109447379A - 一种中长期电量安全校正的分步优化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中长期电量安全校正的分步优化方法，包括采集中长期电量安全校正所需信息；基于采集的信息，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型；计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求；响应于电量计划不满足电网安全运行要求，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正。本发明相较于传统经验校正，大大提高电网调度的精细化水平，为日益复杂的跨省区及省内调度计划编制提供技术支撑。

Description

一种中长期电量安全校正的分步优化方法及系统
技术领域
本发明涉及一种中长期电量安全校正的分步优化方法及系统，属于电力系统调度自动化技术领域。
背景技术
随着新能源的迅速发展,新能源与负荷中心具有逆向分布特征，需在省内和跨省区协同消纳，跨省区交易电量增长迅速。电力市场化改革不断推进，各省积极组织了各种电力市场交易，中长期交易品种逐渐增多，交易电量占比逐步提高，市场交易电量逐步替代年度计划电量，计划电与市场电并存。
中长期市场的主要特征是以电量的形式进行交易，这与现货市场以电力的形式进行交易有着显著区别。电量合同是一个物理合同，需要在电力调度中物理执行。然而，发电厂与电力用户之间的分散交易具有很大的不确定性，考虑中长期电量合同的电网运行方式与传统模式有着很大不同。发电量的不均衡性和交易结果的不确定性造成电网安全裕度降低；市场逐利的行为可能会产生极端的电网运行方式，导致部分输电断面重载或者越限，影响电网的安全运行。因此，必须对中长期电量进行安全校正，以保证电量结果的实际可执行性。
针对中长期电量计划和交易合同的执行及分析，调度运行人员希望能够量化判断交易电量能否执行、电量越限后的原因定位、越限后如何合理调整等。电量交易参与主体则希望能了解已有电量计划被调整的原因及调整量。
在短期发电调度中，通过在安全约束机组组合和安全约束经济调度中考虑电网安全约束，实现了经济效益与电网安全的协调。短期安全校正模式仅限于电网日前和日内短期未来运行断面的电力潮流计算和安全分析，未涉及中长期范围的电量安全校正。
中长期交易以电量为基础，以年度、月度中长期双边电量交易为主要特点的市场交易组织方式，中长期电量计划的安全校正，由于电量调整环节考虑了电网安全运行要求，问题包含电量计划、出力计划、潮流计划三类决策因素。进一步，电厂的电量计划调整与机组出力分配具有耦合性，发电机组的有功出力与电网潮流也具有耦合性，使得该问题具有较高的复杂度。目前，中长期电量校正主要是基于人工经验进行电量成分加减，难以分析存在成员耦合的机组群及断面间的电量制约关系，难以考虑电量计划对断面潮流的影响，难以定位电量校核越限原因并给出优化调整建议。基于人工经验的中长期电量安全校正难以满足电网调度精细化的要求。
发明内容
本发明提供了一种中长期电量安全校正的分步优化方法及系统，解决了传统经验校正难以满足电网调度精细化要求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种中长期电量安全校正的分步优化方法，包括以下步骤，
采集中长期电量安全校正所需信息；
基于采集的信息，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型；
计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求；
响应于电量计划不满足电网安全运行要求，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正。
采集的信息包括需要开展中长期电量安全校正的调度周期、调度周期内各时段的负荷和备用需求、获取调度周期内检修计划和联络线计划、各电厂的电量计划。
中长期电量安全校正的潮流校核优化模型为，
目标函数：
约束条件为：
Pi,minui,t≤Pi,t≤Pi,maxui,t
其中，f为潮流校核优化模型的目标函数，T为系统调度周期所含时段数，L为计算所考虑的输电断面数，Vl,t,Wl,t分别为第l个输电断面在第t个时段的潮流正向越限量和潮流反向越限量，I为系统中发电机组总个数，Pi,t为第i个发电机组第t个时段的校核计算有功出力，Lt为系统在第t个时段的负荷需求，Af为电厂f的发电机组集合，Ef为电厂f的电量计划，Rt为系统在第t个时段的备用需求，Pi,max,Pi,min分别为第i个发电机组输出功率的上、下限，ui,t为第i个发电机组第t个时段的校核计算启停状态，UTi,DTi分别为第i个发电机组的最小开机时间和最小停机时间，yi,τ为第i个发电机组第τ个时段是否有停机到开机状态变化的标志，zi,τ为第i个发电机组第τ个时段是否有开机到停机状态变化的标志，pl ,分别为第l个输电断面的潮流上下限，N为电网计算节点集合，Pn,t为第t个时段第n个电网计算节点的发电功率，ln,t为第t个时段第n个电网计算节点的负荷功率，Sn,l,t为第t个时段第n个电网计算节点的注入功率对第l个输电断面的灵敏度。
采用混合整数规划法，计算潮流校核优化模型，获得发电机组在调度周期内各时段的校核计算有功出力和校核计算启停状态，获得输电断面在调度周期内各时段的潮流结果、潮流正向越限量和潮流反向越限量。
若各时段的输电断面潮流越限量总加值为零，则电量计划满足电网安全运行要求，否则电量计划不满足电网安全运行要求。
中长期电量安全校正的电量计划优化模型为，
目标函数：
约束条件为：
其中，f1为电量计划优化模型的目标函数，为第i个发电机组第t个时段是否由停机状态调整为开机状态，为第i个发电机组第t个时段是否由开机状态调整为停机状态，u′i,t为第i个发电机组第t个时段的校正计算启停状态，P′i,t为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力，为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力正向调整量，为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力反向调整量，pl,t为第l个输电断面第t个时段的校核计算潮流结果，P′n,t为第t个时段第n个电网计算节点的校正计算发电功率。
采用混合整数规划法，计算电量计划优化模型，获得出发电机组在调度周期内各时段的启停状态变化量和有功出力调整量。
根据有功出力调整量，计算各电厂的电量计划校正量，具体公式为，
Ef+ΔEf＝E′f
其中，ΔEf为电厂f的电量计划校正量，E′f为电厂f校正后的电量计划。
一种中长期电量安全校正的分步优化系统，包括，
信息采集模块：采集中长期电量安全校正所需信息；
潮流校核优化模型构建模块：基于采集的信息，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型；
判断模块：计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求；
校正模块：响应于电量计划不满足电网安全运行要求，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行中长期电量安全校正的分步优化方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行中长期电量安全校正的分步优化方法的指令。
本发明所达到的有益效果：1、本发明通过潮流校核与电量优化的解耦，建立了中长期电量安全校正的潮流校核优化模型与电量计划优化模型，经过分步优化，解决了中长期电量安全校正中决策变量多、决策空间大的优化难题，最终获得更为合理的电量校正方案，相较于传统经验校正，大大提高电网调度的精细化水平，为日益复杂的跨省区及省内调度计划编制提供技术支撑；2、本发明通过中长期电量安全校正的分步优化，得出发电机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力方案，这些结果可以直接进入发电计划环节，有助于实现中长期电量安全校正与发电计划编制的闭环衔接，提高各类电量计划的执行效率，更好地指导电力系统的安全经济运行。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种中长期电量安全校正的分步优化方法，包括以下步骤：
步骤1，采集中长期电量安全校正所需信息。
确定需要开展中长期电量安全校正的调度周期，获取调度周期内各时段的负荷和备用需求，获取调度周期内检修计划和联络线计划，获取各电厂的电量计划，上述信息均为中长期电量安全校正所需信息。
步骤2，基于采集的信息，考虑系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型，实现电量计划与电网安全的联合优化。
中长期电量安全校正的潮流校核优化模型为：
目标函数：
约束条件为：
Pi,minui,t≤Pi,t≤Pi,maxui,t
其中，f为潮流校核优化模型的目标函数，T为系统调度周期所含时段数，L为计算所考虑的输电断面数，Vl,t,Wl,t分别为第l个输电断面在第t个时段的潮流正向越限量和潮流反向越限量，I为系统中发电机组总个数，Pi,t为第i个发电机组第t个时段的校核计算有功出力，Lt为系统在第t个时段的负荷需求，Af为电厂f的发电机组集合，Ef为电厂f的电量计划，Rt为系统在第t个时段的备用需求，Pi,max,Pi,min分别为第i个发电机组输出功率的上、下限，ui,t为第i个发电机组第t个时段的校核计算启停状态，UTi,DTi分别为第i个发电机组的最小开机时间和最小停机时间，yi,τ为第i个发电机组第τ个时段是否有停机到开机状态变化的标志，zi,τ为第i个发电机组第τ个时段是否有开机到停机状态变化的标志，pl ,分别为第l个输电断面的潮流上下限，N为电网计算节点集合，Pn,t为第t个时段第n个电网计算节点的发电功率，ln,t为第t个时段第n个电网计算节点的负荷功率，Sn,l,t为第t个时段第n个电网计算节点的注入功率对第l个输电断面的灵敏度。
步骤3，计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求。
采用混合整数规划法，计算潮流校核优化模型，获得发电机组在调度周期内各时段的校核计算有功出力和校核计算启停状态，获得输电断面在调度周期内各时段的潮流结果(即后面的pl,t)、潮流正向越限量和潮流反向越限量。
若各时段的输电断面潮流越限量总加值为零，则电量计划满足电网安全运行要求，各电厂的电量计划校正量为零，否则电量计划不满足电网安全运行要求。
步骤4，响应于电量计划不满足电网安全运行要求，考虑输电断面潮流限值约束，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正；响应于电量计划满足电网安全运行要求，对电量计划不进行校正。
中长期电量安全校正的电量计划优化模型为：
目标函数：
约束条件为：
其中，f1为电量计划优化模型的目标函数，为第i个发电机组第t个时段是否由停机状态调整为开机状态，为第i个发电机组第t个时段是否由开机状态调整为停机状态，u′i,t为第i个发电机组第t个时段的校正计算启停状态，P′i,t为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力，为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力正向调整量，为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力反向调整量，pl,t为第l个输电断面第t个时段的校核计算潮流结果，P′n,t为第t个时段第n个电网计算节点的校正计算发电功率。
采用混合整数规划法，计算电量计划优化模型，获得出发电机组在调度周期内各时段的启停状态变化量和有功出力调整量。
根据有功出力调整量，计算各电厂的电量计划校正量，具体公式为：
Ef+ΔEf＝E′f
其中，ΔEf为电厂f的电量计划校正量，E′f为电厂f校正后的电量计划。
上述方法通过潮流校核与电量优化的解耦，建立了中长期电量安全校正的潮流校核优化模型与电量计划优化模型，经过分步优化，解决了中长期电量安全校正中决策变量多、决策空间大的优化难题，最终获得更为合理的电量校正方案，相较于传统经验校正，大大提高电网调度的精细化水平，为日益复杂的跨省区及省内调度计划编制提供技术支撑。
上述方法通过中长期电量安全校正的分步优化，得出发电机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力方案，这些结果可以直接进入发电计划环节，有助于实现中长期电量安全校正与发电计划编制的闭环衔接，提高各类电量计划的执行效率，更好地指导电力系统的安全经济运行。
一种中长期电量安全校正的分步优化系统，包括，
信息采集模块：采集中长期电量安全校正所需信息；
潮流校核优化模型构建模块：基于采集的信息，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型；
判断模块：计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求；
校正模块：响应于电量计划不满足电网安全运行要求，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行中长期电量安全校正的分步优化方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行中长期电量安全校正的分步优化方法的指令。
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、系统、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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：包括以下步骤，
采集中长期电量安全校正所需信息；
基于采集的信息，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型；
计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求；
响应于电量计划不满足电网安全运行要求，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正。
2.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：采集的信息包括需要开展中长期电量安全校正的调度周期、调度周期内各时段的负荷和备用需求、获取调度周期内检修计划和联络线计划、各电厂的电量计划。
3.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：中长期电量安全校正的潮流校核优化模型为，
目标函数：
约束条件为：
Pi,minui,t≤Pi,t≤Pi,maxui,t
其中，f为潮流校核优化模型的目标函数，T为系统调度周期所含时段数，L为计算所考虑的输电断面数，Vl,t,Wl,t分别为第l个输电断面在第t个时段的潮流正向越限量和潮流反向越限量，I为系统中发电机组总个数，Pi,t为第i个发电机组第t个时段的校核计算有功出力，Lt为系统在第t个时段的负荷需求，Af为电厂f的发电机组集合，Ef为电厂f的电量计划，Rt为系统在第t个时段的备用需求，Pi,max,Pi,min分别为第i个发电机组输出功率的上、下限，ui,t为第i个发电机组第t个时段的校核计算启停状态，UTi,DTi分别为第i个发电机组的最小开机时间和最小停机时间，yi,τ为第i个发电机组第τ个时段是否有停机到开机状态变化的标志，zi,τ为第i个发电机组第τ个时段是否有开机到停机状态变化的标志，pl ,分别为第l个输电断面的潮流上下限，N为电网计算节点集合，Pn,t为第t个时段第n个电网计算节点的发电功率，ln,t为第t个时段第n个电网计算节点的负荷功率，Sn,l,t为第t个时段第n个电网计算节点的注入功率对第l个输电断面的灵敏度。
4.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：采用混合整数规划法，计算潮流校核优化模型，获得发电机组在调度周期内各时段的校核计算有功出力和校核计算启停状态，获得输电断面在调度周期内各时段的潮流结果、潮流正向越限量和潮流反向越限量。
5.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：若各时段的输电断面潮流越限量总加值为零，则电量计划满足电网安全运行要求，否则电量计划不满足电网安全运行要求。
6.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：中长期电量安全校正的电量计划优化模型为，
目标函数：
约束条件为：
其中，f1为电量计划优化模型的目标函数，为第i个发电机组第t个时段是否由停机状态调整为开机状态，为第i个发电机组第t个时段是否由开机状态调整为停机状态，u′i,t为第i个发电机组第t个时段的校正计算启停状态，P′i,t为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力，为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力正向调整量，为第i个发电机组第t个时段的校正计算有功出力反向调整量，pl,t为第l个输电断面第t个时段的校核计算潮流结果，P′n,t为第t个时段第n个电网计算节点的校正计算发电功率。
7.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：采用混合整数规划法，计算电量计划优化模型，获得出发电机组在调度周期内各时段的启停状态变化量和有功出力调整量。
8.根据权利要求7所述的一种中长期电量安全校正的分步优化方法，其特征在于：根据有功出力调整量，计算各电厂的电量计划校正量，具体公式为，
Ef+ΔEf＝E′f
其中，ΔEf为电厂f的电量计划校正量，E′f为电厂f校正后的电量计划。
9.一种中长期电量安全校正的分步优化系统，其特征在于：包括，
信息采集模块：采集中长期电量安全校正所需信息；
潮流校核优化模型构建模块：基于采集的信息，以输电断面潮流越限量最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的潮流校核优化模型；
判断模块：计算潮流校核优化模型，根据潮流校核优化结果，判断电量计划是否满足电网安全运行要求；
校正模块：响应于电量计划不满足电网安全运行要求，以所有发电机组的开停机状态调整最小为目标函数，建立中长期电量安全校正的电量计划优化模型，对电量计划进行校正。
10.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法。
11.一种计算设备，其特征在于：包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法的指令。
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