CN109447510B - 基于scuc的中长期电量安全校核方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统，包括：获取各类优化数据，确定中长期电量安全校核的优化空间；根据电网实际运行条件建立安全约束机组组合模型；以研究范围内的电厂作为电量校核对象，建立电厂的电量平衡约束，优化目标设置为最小化电厂发电量与计划电量的偏差，获得中长期电量安全校核的优化模型；求解获得各时段的机组启停状态、有功出力、支路潮流以及电厂的电量偏差，获得中长期电量安全校核结论，并得到影响电量计划执行的阻塞断面潮流结果。本发明有助于量化分析中长期电量计划可能对电网运行带来的安全风险，提升电网中长期调度分析决策水平。

Description

基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统。

背景技术

中长期电量交易主要是指符合准入条件的发电企业、售电企业和电力用户等市场主体，通过自主协商、集中竞价、挂牌交易等市场化方式，开展的年、月等电量交易。随着我国电力市场化改革的不断推进，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，形成了计划电与市场电并存的格局。

中长期的电量合同是一个物理合同，需要在电力调度中得到执行。电量交易规模的扩大对电网的安全运行提出了新的挑战，表现在以下几个方面：①中长期电量刚性执行要求越大，电网调度能够用于平衡和调整的电力电量空间越小，可能导致清洁能源消纳等无法保障，甚至导致无法满足电网最小开机方式要求，影响电网安全运行；②中长期电量难以精益化开展安全校核，刚性执行可能导致局部电网断面潮流重载，给电网造成安全风险；③中长期电网运行存在不确定性，中长期电量合同可能无法实际执行，调度存在违约风险。

目前，中长期电量安全校核以人工经验为主，没有细化到电力和潮流分析层面，难以考虑电量计划对断面潮流的影响。基于人工经验的校核方式，难以分析各种中长期的电量合同，是否能够合理、安全地分配到每一天、每个小时。随着电网规模的不断扩大，电网结构和运行方式越来越复杂，电网的各种约束条件不断加强，传统相对粗放的中长期电量校核方式，已经不能满足要求，中长期安全校核应由经验校核向量化校核转变，以提高校核的准确性和规范性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统，将校核方式细化到电力和潮流层面，量化评估电量计划可能对电网运行带来的重载、越限等问题，实现对中长期电量计划可执行性的程序化判断。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种中长期电量安全校核方法，包括：

获取需要开展中长期电量安全校核的区域范围、时间周期以及中长期电量安全校核的边界条件；

获取中长期电量安全校核优化模型，所述中长期电量安全校核优化模型的约束条件包括：系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束和电厂的电量平衡约束，其优化目标为同时满足最小化发电成本和最小化电厂发电量与电量计划的偏差成本；

求解所述中长期电量安全校核优化模型，计算出机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力、支路在调度周期内各时段的潮流；

基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，完成中长期电量安全校核。

优选地，所述中长期电量安全校核的边界条件包括：

时间周期内每天各小时的系统负荷和母线负荷需求，以及时间周期内检修计划、联络线计划、电厂电量计划和稳定限额数据。

优选地，所述中长期电量安全校核优化模型的目标函数为：

所述系统平衡约束约包括：系统有功平衡等式约束和系统旋转备用约束；

所述系统有功平衡等式约束的表达式为：

所述系统旋转备用约束的表达式为：

所述机组运行约束包括：机组出力上下限约束、机组最小开机时间约束、机组最小停机时间约束和机组爬坡速率约束；

所述机组出力上下限约束的表达式为：

P_i,minu_i,t≤P_i,t≤P_i,maxu_i,t

所述机组最小开机时间约束的表达式为：

所述机组最小停机时间约束的表达式为：

所述机组爬坡速率约束的表达式为：

-Δ_i≤P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i

所述电网安全约束的表达式为：

所述电厂的电量平衡约束为：

其中，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力，C_i为机组i的运行成本，S_i为机组i的开机成本，y_i,t为机组i在时段t是否有停机到开机状态变化的标志，L_t为系统在时段t的负荷需求，R_t为系统在时段t的旋转备用需求，P_i,max和P_i,min分别为机组i输出功率的上下限，u_i,t为机组i在时段t的启停状态，z_i,t为机组i在时段t是否有开机到停机状态变化的标志，UT_i和DT_i分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间，Δ_i为机组i每时段爬坡速率的最大值；

和p_ij 分别表示支路ij的潮流上下限，p_ij,t为支路ij在t时段的潮流；

F为系统中参与电量安全校核的电厂个数，ω_f为电厂f的电量偏差惩罚成本系数，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，A_f为电厂f的发电机组集合，E_f为电厂f的计算周期电量计划，M_f为电厂f的计算周期电量正偏差，N_f为电厂f的计算周期电量负偏差。

所述电厂电量平衡约束根据中长期电量安全校核要求，选择建模为电厂电量分月平衡，或者建模为电厂电量月度互济年度平衡，其中：

当选择建模为电厂电量分月平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量分月平衡约束，其计算公式为：

式中，A_m为月份m的计算时段集合，E_m,f为电厂f在月份m的电量计划，M_m,f为电厂f在月份m的电量正偏差，N_m,f为电厂f在月份m的电量负偏差；T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力；

当选择建模为电厂电量月度互济年度平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量年度平衡约束，其计算公式为：

式中，E_f为电厂f的年度电量计划，M_f为电厂f的年度电量正偏差，N_f为电厂f的年度电量负偏差，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力。

优选地，所述基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，具体为：

如果电厂的电量偏差结果为零，则表示电量计划通过安全校核；

如果电厂的电量偏差结果不为零，则表示电量计划未通过安全校核。

优选地，所述求解所述中长期电量安全校核优化模型具体为：采用混合整数规划法求解所述中长期电量安全校核优化模型。

第二方面，本发明提供了一种中长期电量安全校核装置，包括：

第一获取模块，用于获取需要开展中长期电量安全校核的区域范围、时间周期以及中长期电量安全校核的边界条件；

第二获取模块，用于中长期电量安全校核优化模型，所述中长期电量安全校核优化模型的约束条件包括：系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束和电厂的电量平衡约束，其优化目标为同时满足最小化发电成本和最小化电厂发电量与电量计划的偏差成本；

求解模块，用于求解所述中长期电量安全校核优化模型，计算出机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力、支路在调度周期内各时段的潮流；

校核模块，用于基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，完成中长期电量安全校核。

优选地，所述中长期电量安全校核优化模型的目标函数为：

所述系统平衡约束约包括：系统有功平衡等式约束和系统旋转备用约束；

所述系统有功平衡等式约束的表达式为：

所述系统旋转备用约束的表达式为：

所述机组运行约束包括：机组出力上下限约束、机组最小开机时间约束、机组最小停机时间约束和机组爬坡速率约束；

所述机组出力上下限约束的表达式为：

P_i,minu_i,t≤P_i,t≤P_i,maxu_i,t

所述机组最小开机时间约束的表达式为：

所述机组最小停机时间约束的表达式为：

所述机组爬坡速率约束的表达式为：

-Δ_i≤P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i

所述电网安全约束的表达式为：

所述电厂的电量平衡约束为：

其中，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力，C_i为机组i的运行成本，S_i为机组i的开机成本，y_i,t为机组i在时段t是否有停机到开机状态变化的标志，L_t为系统在时段t的负荷需求，R_t为系统在时段t的旋转备用需求，P_i,max和P_i,min分别为机组i输出功率的上下限，u_i,t为机组i在时段t的启停状态，z_i,t为机组i在时段t是否有开机到停机状态变化的标志，UT_i和DT_i分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间，Δ_i为机组i每时段爬坡速率的最大值；

和p_ij 分别表示支路ij的潮流上下限，p_ij,t为支路ij在t时段的潮流；F为系统中参与电量安全校核的电厂个数，ω_f为电厂f的电量偏差惩罚成本系数，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，A_f为电厂f的发电机组集合，E_f为电厂f的计算周期电量计划，M_f为电厂f的计算周期电量正偏差，N_f为电厂f的计算周期电量负偏差。

优选地，所述电厂电量平衡约束根据中长期电量安全校核要求，选择建模为电厂电量分月平衡，或者建模为电厂电量月度互济年度平衡，其中：

当选择建模为电厂电量分月平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量分月平衡约束，其计算公式为：

式中，A_m为月份m的计算时段集合，E_m,f为电厂f在月份m的电量计划，M_m,f为电厂f在月份m的电量正偏差，N_m,f为电厂f在月份m的电量负偏差；T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力；

当选择建模为电厂电量月度互济年度平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量年度平衡约束，其计算公式为：

式中，E_f为电厂f的年度电量计划，M_f为电厂f的年度电量正偏差，N_f为电厂f的年度电量负偏差，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力。

第三方面，本发明提供了一种中长期电量安全校核系统，包括：

处理器，适于实现各指令；以及

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行第一方面中任一项所述的步骤。

本发明的有益效果：

本发明的基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统，改变了目前以人工经验为主的电量校核模式，对电量计划进行多时段潮流级安全校核计算，量化分析中长期交易电量可能对电网运行带来的安全风险，为各类基础电量、交易及合同的制定和引导提供技术支撑手段，提升电网中长期调度分析决策水平，具体地表现在以下几个方面：

(1)本发明的安全约束机组组合(Security-Constrained Unit Commitment，SCUC)将机组开停机状态决策、出力分配和电网安全联合优化，是解决电网安全和多时段发电计划优化的良好工具，通过模型变换，建立了中长期电量安全校核优化模型，将安全约束机组组合转化为一种中长期电量安全校核的优化评估工具。

(2)本发明的中长期电量安全校核优化模型将交易电量作为优化约束条件之一，在满足发用电平衡、电网安全、机组运行等多种约束条件下，对全部电量计划进行一体化安全约束校核计算，分析各类中长期电量合同能否合理、安全地分配到每一个时段，实现中长期电量精细化的安全校核。

(3)本发明将量化安全校核的时间维度扩展到中长期，考虑电网中长期调度运行的各类边界条件，通过对电网中长期机组开停、机组出力和断面潮流的整体优化，实现对年度月度电量计划、交易和合同的潮流级校核分析，保障了校核结果的可执行性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的基于SCUC的中长期电量安全校核计算流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

现有技术中的中长期电量安全校核以人工经验为主，没有细化到电力和潮流分析层面，难以考虑电量计划对断面潮流的影响。基于人工经验的校核方式，难以分析各种中长期的电量合同，是否能够合理、安全地分配到每一天、每个小时。随着电网规模的不断扩大，电网结构和运行方式越来越复杂，电网的各种约束条件不断加强，传统相对粗放的中长期电量校核方式，已经不能满足要求，为此，本发明提出了一种基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统，改变了目前以人工经验为主的电量校核模式，对电量计划进行多时段潮流级安全校核计算，量化分析中长期交易电量可能对电网运行带来的安全风险，为各类基础电量、交易及合同的制定和引导提供技术支撑手段，提升电网中长期调度分析决策水平。

实施例1

本发明实施例提供了一种基于SCUC的中长期电量安全校核方法，主要基于安全约束机组组合技术，以电厂电量总调整最小为优化目标，以系统各电厂电量计划为研究对象，建立中长期电量安全校核优化模型，采用混合整数规划算法对所述中长期电量安全校核优化模型进行求解，获得电厂的电量偏差，并基于所述电厂的电量偏差获得电厂的电量计划安全校核分析结果；在本发明实施例的一种具体方式中，安全校核的区域范围为省级电网，以月度为时间周期进行安全校核。

在中长期时间尺度上，由政府部门确定优先发电权。发电企业和用户(含售电公司，下同)在中长期进行双边交易，签订中长期电量合约，达成下一年的交易物理合同。调度机构汇总各电厂的优先发电权电量和交易合同电量，形成电厂的电量计划，按月进行滚动计算，给出安全校核结论和调整建议，提供市场交易中心参考。

在电网月度电量安全校核计算过程中，调度机构需要根据月度系统负荷预测曲线、月度母线负荷预测曲线、机组检修计划、设备检修计划、联络线计划电网拓扑等信息，综合考虑系统电力电量平衡约束、电网安全约束、备用约束和机组运行约束，对电厂的电量计划进行安全校核优化计算，安排机组组合方式进行校核，给出机组开停机计划和出力计划，并对线路和断面进行潮流分析，给出电厂电量计划的可行性结论，以及电量计划不可行时的受限原因及调整建议。

具体地，如图1所示，所述中长期电量安全校核方法包括以下步骤：

(1)设定省级电网月度电量安全校核的优化周期为30天，获取次月每天各小时的系统负荷、母线负荷需求、月度检修计划、联络线计划、电厂电量计划及稳定限额数据，以确定中长期电量安全校核的边界条件；

(2)获取中长期电量安全校核优化模型，所述中长期电量安全校核优化模型的约束条件包括：系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束和电量平衡约束，其优化目标为同时满足最小化发电成本和最小化电厂发电量与电量计划的偏差成本，以实现机组开停与出力的联合优化，以及发电计划与电网安全的联合优化；具体地：

所述中长期电量安全校核优化模型的目标函数为：

式中，F为系统中参与电量安全校核的电厂个数，ω_f为电厂f的电量偏差惩罚成本系数；

所述系统平衡约束约包括：系统有功平衡等式约束和系统旋转备用约束；

所述系统有功平衡等式约束的表达式为：

所述系统旋转备用约束的表达式为：

所述机组运行约束包括：机组出力上下限约束、机组最小开机时间约束、机组最小停机时间约束和机组爬坡速率约束；

所述机组出力上下限约束的表达式为：

P_i,minu_i,t≤P_i,t≤P_i,maxu_i,t

所述机组最小开机时间约束的表达式为：

所述机组最小停机时间约束的表达式为：

所述机组爬坡速率约束的表达式为：

-Δ_i≤P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i

所述电网安全约束的表达式为：

其中，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力，C_i为机组i的运行成本，S_i为机组i的开机成本，y_i,t为机组i在时段t是否有停机到开机状态变化的标志，L_t为系统在时段t的负荷需求，R_t为系统在时段t的旋转备用需求，P_i,max和P_i,min分别为机组i输出功率的上下限，u_i,t为机组i在时段t的启停状态，z_i,t为机组i在时段t是否有开机到停机状态变化的标志，UT_i和DT_i分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间，Δ_i为机组i每时段爬坡速率的最大值；

和p_ij 分别表示支路ij的潮流上下限，p_ij,t为支路ij在t时段的潮流；

省级电网内电厂的电量平衡约束是以省级电网内的电厂作为电量校核对象，基于电厂所含发电机组的有功出力总加来计算各电厂的发电量建立得到的，由于本发明实施例中，选择建模为电厂电量分月平衡，因此，电厂的电量平衡约束为电厂电量分月平衡约束，其计算公式为：

式中：A_m为月份m的计算时段集合，E_m,f为电厂f在月份m的电量计划，M_m,f为电厂f在月份m的电量正偏差，N_m,f为电厂f在月份m的电量负偏差；在本发明实施例的其他实施方式中，还可以选择建模为电厂电量月度互济年度平衡，对应的电厂的电量平衡约束为电厂电量年度平衡约束，其计算公式为：

式中，E_f为电厂f的年度电量计划，M_f为电厂f的年度电量正偏差，N_f为电厂f的年度电量负偏差；

(4)采用混合整数规划法求解所述中长期电量安全校核优化模型，计算出机组在调度周期内各时段的启停状态u_i,t、有功出力P_i,t，支路在调度周期内各时段的潮流p_ij,t，以及电厂的电量偏差M_f与N_f；所述的采用混合整数规划法求解所述中长期电量安全校核优化模型的求解过程为现有技术，其不是本发明的发明点所在，因此，本发明中不做过多的赘述；所述的机组在调度周期内各时段的启停状态u_i,t、有功出力P_i,t，是基于电量计划制定的最优发电计划结果，用于表征电量计划的分解结果；所述的支路在调度周期内各时段的潮流p_ij,t，用于表征影响电量计划执行的阻塞断面潮流结果；

(5)根据电厂的电量偏差计算结果M_f与N_f，获得中长期电量安全校核结论，如果电量偏差结果为零，则电量计划通过安全校核，如果电量偏差结果不为零，则电量计划没有通过安全校核，根据偏差结果对电量计划进行修正，校核结束。

实施例2

基于与实施例1相同的发明构思，本发明提供了一种中长期电量安全校核装置，包括：

第一获取模块，用于获取需要开展中长期电量安全校核的区域范围、时间周期以及中长期电量安全校核的边界条件；所述中长期电量安全校核的边界条件包括：时间周期内每天各小时的系统负荷和母线负荷需求，以及时间周期内检修计划、联络线计划、电厂电量计划和稳定限额数据；

第二获取模块，用于获取中长期电量安全校核优化模型，所述中长期电量安全校核优化模型的约束条件包括：系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束和电厂的电量平衡约束，其优化目标为同时满足最小化发电成本和最小化电厂发电量与电量计划的偏差成本；

求解模块，用于求解所述中长期电量安全校核优化模型，计算出机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力以及电厂的电量偏差；

校核模块，用于基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，完成中长期电量安全校核。

其中，所述中长期电量安全校核优化模型的目标函数为：

所述系统平衡约束约包括：系统有功平衡等式约束和系统旋转备用约束；

所述系统有功平衡等式约束的表达式为：

所述系统旋转备用约束的表达式为：

所述机组运行约束包括：机组出力上下限约束、机组最小开机时间约束、机组最小停机时间约束和机组爬坡速率约束；

所述机组出力上下限约束的表达式为：

P_i,minu_i,t≤P_i,t≤P_i,maxu_i,t

所述机组最小开机时间约束的表达式为：

所述机组最小停机时间约束的表达式为：

所述机组爬坡速率约束的表达式为：

-Δ_i≤P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i

所述电网安全约束的表达式为：

所述电厂的电量平衡约束为：

其中，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力，C_i为机组i的运行成本，S_i为机组i的开机成本，y_i,t为机组i在时段t是否有停机到开机状态变化的标志，L_t为系统在时段t的负荷需求，R_t为系统在时段t的旋转备用需求，P_i,max和P_i,min分别为机组i输出功率的上下限，u_i,t为机组i在时段t的启停状态，z_i,t为机组i在时段t是否有开机到停机状态变化的标志，UT_i和DT_i分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间，Δ_i为机组i每时段爬坡速率的最大值；

和p_ij 分别表示支路ij的潮流上下限，p_ij,t为支路ij在t时段的潮流；F为系统中参与电量安全校核的电厂个数，ω_f为电厂f的电量偏差惩罚成本系数，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，A_f为电厂f的发电机组集合，E_f为电厂f的计算周期电量计划，M_f为电厂f的计算周期电量正偏差，N_f为电厂f的计算周期电量负偏差。

所述电厂电量平衡约束根据中长期电量安全校核要求，选择建模为电厂电量分月平衡，或者建模为电厂电量月度互济年度平衡，其中：

当选择建模为电厂电量分月平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量分月平衡约束，其计算公式为：

式中，A_m为月份m的计算时段集合，E_m,f为电厂f在月份m的电量计划，M_m,f为电厂f在月份m的电量正偏差，N_m,f为电厂f在月份m的电量负偏差；T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力；

当选择建模为电厂电量月度互济年度平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量年度平衡约束，其计算公式为：

式中，E_f为电厂f的年度电量计划，M_f为电厂f的年度电量正偏差，N_f为电厂f的年度电量负偏差，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力。

所述基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，具体为：

如果电厂的电量偏差结果为零，则表示电量计划通过安全校核；

如果电厂的电量偏差结果不为零，则表示电量计划未通过安全校核。

实施例3

基于与实施例1相同的发明构思，本发明提供了一种基于SCUC的中长期电量安全校核系统，包括：

处理器，适于实现各指令；以及

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例1中任一项所述的步骤。

综上所述：本发明公开了一种基于SCUC的中长期电量安全校核方法、装置及系统，包括：获取各类优化数据，确定中长期电量安全校核的优化空间；根据电网实际运行条件建立安全约束机组组合模型；以研究范围内的电厂作为电量校核对象，建立电厂的电量平衡约束，优化目标设置为最小化电厂发电量与计划电量的偏差，获得中长期电量安全校核的优化模型；求解获得各时段的机组启停状态、有功出力、支路潮流以及电厂的电量偏差，获得中长期电量安全校核结论，并得到影响电量计划执行的阻塞断面潮流结果。本发明有助于量化分析中长期电量计划可能对电网运行带来的安全风险，提升电网中长期调度分析决策水平。

本发明已经在某省电网调度计划系统中得到应用，该调度计划系统与交易系统进行交互，从交易系统获得各电厂的电量交易数据，包括双边交易电量合同、集中竞价电量合同、发电权转让合同、基数电量合同，在此基础上开展中长期电量安全校核计算，得到了电量合同的可行性结论以及电量合同不可行时的制约因素，并将结果返回至交易系统。

对计算结果进行分析，大部分电厂能够在其电量计划约束下，编排出满足电网安全运行要求的机组开停机方案，表明这部分电厂电量能够通过安全校核。但受到断面输电阻塞的影响，部分电厂无法编排出满足电量计划约束的开停机方案，该电厂的电量合同在实际调度中无法被严格执行，此时需要对其电量合同进行调整。

本发明在实际电网数据下开展的中长期电量安全校核的研究和尝试，本发明经过基于SCUC的多时段潮流级校核分析，最终获得更加精细的电量安全校核结果，有助于量化分析中长期交易电量可能对电网运行带来的安全风险，提升电网中长期调度分析决策水平。该方法不需要大量人力的参与，计算速度可以满足实际应用的需要，有效地解决了传统的电量安全校核需要大量人力，依靠经验、效率低，难以有效考虑复杂电网运行约束的弊病，具有广泛的推广前景

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。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种中长期电量安全校核方法，其特征在于，包括：

获取需要开展中长期电量安全校核的区域范围、时间周期以及中长期电量安全校核的边界条件；

获取中长期电量安全校核优化模型，所述中长期电量安全校核优化模型的约束条件包括：系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束和电厂的电量平衡约束，其优化目标为同时满足最小化发电成本和最小化电厂发电量与电量计划的偏差成本；

求解所述中长期电量安全校核优化模型，计算出机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力、支路在调度周期内各时段的潮流以及电厂的电量偏差；

基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，完成中长期电量安全校核；

所述中长期电量安全校核优化模型的目标函数为：

所述系统平衡约束包括：系统有功平衡等式约束和系统旋转备用约束；

所述系统有功平衡等式约束的表达式为：

所述系统旋转备用约束的表达式为：

所述机组运行约束包括：机组出力上下限约束、机组最小开机时间约束、机组最小停机时间约束和机组爬坡速率约束；

所述机组出力上下限约束的表达式为：

P_i,minu_i,t≤P_i,t≤P_i,maxu_i,t

所述机组最小开机时间约束的表达式为：

所述机组最小停机时间约束的表达式为：

所述机组爬坡速率约束的表达式为：

-Δ_i≤P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i

所述电网安全约束的表达式为：

所述电厂的电量平衡约束为：

其中，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力，C_i为机组i的运行成本，S_i为机组i的开机成本，y_i,t为机组i在时段t是否有停机到开机状态变化的标志，L_t为系统在时段t的负荷需求，R_t为系统在时段t的旋转备用需求，P_i,max和P_i,min分别为机组i输出功率的上下限，u_i,t为机组i在时段t的启停状态，z_i,t为机组i在时段t是否有开机到停机状态变化的标志，UT_i和DT_i分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间，Δ_i为机组i每时段爬坡速率的最大值；

和p_ij 分别表示支路ij的潮流上下限，p_ij,t为支路ij在t时段的潮流；F为系统中参与电量安全校核的电厂个数，ω_f为电厂f的电量偏差惩罚成本系数，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，A_f为电厂f的发电机组集合，E_f为电厂f的计算周期电量计划，M_f为电厂f的计算周期电量正偏差，N_f为电厂f的计算周期电量负偏差；

所述电厂电量平衡约束根据中长期电量安全校核要求，选择建模为电厂电量分月平衡，或者建模为电厂电量月度互济年度平衡，其中：

当选择建模为电厂电量分月平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量分月平衡约束，其计算公式为：

式中，A_m为月份m的计算时段集合，E_m,f为电厂f在月份m的电量计划，M_m,f为电厂f在月份m的电量正偏差，N_m,f为电厂f在月份m的电量负偏差；T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力；

当选择建模为电厂电量月度互济年度平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量年度平衡约束，其计算公式为：

式中，E_f为电厂f的年度电量计划，M_f为电厂f的年度电量正偏差，N_f为电厂f的年度电量负偏差，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力。

2.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校核方法，其特征在于：所述中长期电量安全校核的边界条件包括：

时间周期内每天各小时的系统负荷和母线负荷需求，以及时间周期内检修计划、联络线计划、电厂电量计划和稳定限额数据。

3.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校核方法，其特征在于：所述基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，具体为：

如果电厂的电量偏差结果为零，则表示电量计划通过安全校核；

如果电厂的电量偏差结果不为零，则表示电量计划未通过安全校核。

4.根据权利要求1所述的一种中长期电量安全校核方法，其特征在于：所述求解所述中长期电量安全校核优化模型具体为：采用混合整数规划法求解所述中长期电量安全校核优化模型。

5.一种中长期电量安全校核装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取需要开展中长期电量安全校核的区域范围、时间周期以及中长期电量安全校核的边界条件；

第二获取模块，用于获取中长期电量安全校核优化模型，所述中长期电量安全校核优化模型的约束条件包括：系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束和电厂的电量平衡约束，其优化目标为同时满足最小化发电成本和最小化电厂发电量与电量计划的偏差成本；

求解模块，用于求解所述中长期电量安全校核优化模型，计算出机组在调度周期内各时段的启停状态、有功出力、支路在调度周期内各时段的潮流以及电厂的电量偏差；

校核模块，用于基于所述电厂的电量偏差计算结果，获得中长期电量安全校核结论，完成中长期电量安全校核；

所述中长期电量安全校核优化模型的目标函数为：

所述系统平衡约束包括：系统有功平衡等式约束和系统旋转备用约束；

所述系统有功平衡等式约束的表达式为：

所述系统旋转备用约束的表达式为：

所述机组运行约束包括：机组出力上下限约束、机组最小开机时间约束、机组最小停机时间约束和机组爬坡速率约束；

所述机组出力上下限约束的表达式为：

P_i,minu_i,t≤P_i,t≤P_i,maxu_i,t

所述机组最小开机时间约束的表达式为：

所述机组最小停机时间约束的表达式为：

所述机组爬坡速率约束的表达式为：

-Δ_i≤P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i

所述电网安全约束的表达式为：

所述电厂的电量平衡约束为：

其中，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力，C_i为机组i的运行成本，S_i为机组i的开机成本，y_i,t为机组i在时段t是否有停机到开机状态变化的标志，L_t为系统在时段t的负荷需求，R_t为系统在时段t的旋转备用需求，P_i,max和P_i,min分别为机组i输出功率的上下限，u_i,t为机组i在时段t的启停状态，z_i,t为机组i在时段t是否有开机到停机状态变化的标志，UT_i和DT_i分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间，Δ_i为机组i每时段爬坡速率的最大值；

和p_ij 分别表示支路ij的潮流上下限，p_ij,t为支路ij在t时段的潮流；F为系统中参与电量安全校核的电厂个数，ω_f为电厂f的电量偏差惩罚成本系数，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，A_f为电厂f的发电机组集合，E_f为电厂f的计算周期电量计划，M_f为电厂f的计算周期电量正偏差，N_f为电厂f的计算周期电量负偏差；

所述电厂电量平衡约束根据中长期电量安全校核要求，选择建模为电厂电量分月平衡，或者建模为电厂电量月度互济年度平衡，其中：

当选择建模为电厂电量分月平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量分月平衡约束，其计算公式为：

式中，A_m为月份m的计算时段集合，E_m,f为电厂f在月份m的电量计划，M_m,f为电厂f在月份m的电量正偏差，N_m,f为电厂f在月份m的电量负偏差；T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力；

当选择建模为电厂电量月度互济年度平衡时，则所述电厂的电量平衡约束为电厂电量年度平衡约束，其计算公式为：

式中，E_f为电厂f的年度电量计划，M_f为电厂f的年度电量正偏差，N_f为电厂f的年度电量负偏差，T为系统调度周期所含时段数，I为系统中发电机组总个数，P_i,t为发电机组i在时段t的有功出力。

6.一种中长期电量安全校核系统，其特征在于，包括：

处理器，适于实现各指令；以及

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1～4中任一项所述的方法。

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