CN109871983A - 一种电力能源管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种电力能源管理系统，至少包括：电力调度优化单元；国、分、省各自层级的主网电力管理系统；国、分、省各自层级的主网电力数据库；国、分、省各自层级的分区电力管理系统；国、分、省各自层级的分区电网数据库；以及，发电站、变电站和负荷端。本发明结合国、分、省三级电网管理的特点，提出了不同层级的主网和分区能源管理系统相结合的系统，优化了电力能源管理。
Description
技术领域
本发明属于电力管理调度技术领域，特别是涉及一种电力能源管理系统。
背景技术
随着城市居民对于电力需求的不断攀升和主网电网供电能力的有限性，对于提供电力能源的电网营运商、工业企业及居民都提出了新的挑战。尽可能以高效可持续的方式使用电力成为了当务之急。高效可持续的方式使用电力是建立在有效的能源管理系统上的。能源管理系统，不仅要保证城市电网的安全供电，还要求向电力用户提供高质量的电力能源，既保证电力用户在使用电力过程中的电压稳定，实现电网电压和发电量统一控制，减少负荷端在电力使用过程中产生的无功功率。
电力能源管理中，电力调度是重要的一环，日前发电计划编制是各级调度中心的重要日常业务，安全约束经济调度(SCED)是支撑该业务、促进电网节能减排、保障电网安全稳定运行的有效技术手段之一。然而SCED的常规处理对象为针对同一负荷平衡区域内具有单一调度权的各类型机组。根据国内电网调度组织模式，目前在国网东北、西北及华中分中心存在一种特殊情况，即同一调度区域内包含大量隶属于分中心和省级调度机构的机组。通常现行的处理方式是各分中心确定本级调度机组出力；省级调度将该出力等同于联络线计划作为固定出力，从整体平衡负荷中除去后开展自身调度机组计划。对单纯满足电网安全和节能减排条件下火电协议电量而言，普遍采取这种单一调度机构负责系统平衡，多方协商负责系统安全的计划模式，SCED的优化空间取决于不参与调节机组所占比例。当该比例较大时，作为固定出力的机组将使全网调节能力显著下降并可能导致负责平衡的机构承担过多平衡压力。目前，牵涉到电网安全运行的分中心、省级计划协调工作在实际生产中并不少见，这些协调工作大多依靠人工，导致工作流程复杂且繁琐。
发明内容
对此，本发明设计了一种电力能源管理系统，至少包括：
电力调度优化单元；
国、分、省各自层级的主网电力管理系统；
国、分、省各自层级的主网电力数据库；
国、分、省各自层级的分区电力管理系统；
国、分、省各自层级的分区电网数据库；
以及，发电站、变电站和负荷端；
在国、分、省各自层级上，所述主网电力数据库连接所述主网电力管理系统和至少一个分区电力管理系统，所述分区电网数据库分别连接所述分区电力管理系统、所述发电站、所述变电站和所述负荷端，所述分区电力管理系统统一控制所述发电站和所述变电站。
相对现有技术，本发明结合国、分、省三级电网管理的特点，提出了包括不同层级的主网能源管理系统和分区能源管理系统横向和纵向组成的，并由所述分区能源管理系统统一控制所述发电站和所述变电站的电力能源管理系统，解决了电网电压和发电量统一控制的问题；并且，本发明结合国、分、省三级计划业务处理特点，提出了基于整体优化的国调、分调、省调多级调度机构的调度方法，国、分和省调同时开展调度计划业务工作，编制各自的调度计划信息，使得各分调和省调的调度计划信息和约束汇集至国调进行统筹分析；通过调用考虑国分省调度计划信息和约束的整体优化功能，实现对国分省计划是否存在约束相互冲突的判断分析，并给出相应的调整方案，提高国、分、省多级调度间协调调度的能力，增强三级调度资源统筹优化效果。
附图说明
图1本发明的系统框架图
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图参考实施例的描述，对本发明的系统进行进一步的说明。
为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。
参见图1所示，本发明提供了一种电力能源管理系统，至少包括：
电力调度优化单元；
国、分、省各自层级的主网电力管理系统；
国、分、省各自层级的主网电力数据库；
国、分、省各自层级的分区电力管理系统；
国、分、省各自层级的分区电网数据库；
以及，发电站、变电站和负荷端；
在国、分、省各自层级上，所述主网电力数据库连接所述主网电力管理系统和至少一个分区电力管理系统，所述分区电网数据库分别连接所述分区电力管理系统、所述发电站、所述变电站和所述负荷端，所述分区电力管理系统统一控制所述发电站和所述变电站。
优选地，其中，所述分区电网数据库还连接分布式电能源发电系统和低压电网能源管理系统。
优选地，其中，所述变电站至少包括动态无功补偿装置、电容器、电抗器和静止同步补偿器。
优选地，其中，所述电力调度优化单元，具体包括：
基础数据准备单元，用于进行国调准备、分调准备和省调准备；
编制单元，用于国、分、省分别确定各自的约束、目标和边界条件：国调、分调和省调把约束、目标和边界条件汇总到统一分析平台，从而具备大电网国分省调度计划信息的全景分析条件；
优化单元，用于基于国分省调度计划所汇总信息，进行国分省发电计划的整体优化计算，得到满足目标函数和各类约束的联络线和机组计划；
调整单元，用于检查整体优化后的调整情况：检查所述步骤3计算后的目标函数值是否为零，如果为零，则表明国分省申报机组计划不需要调整，国分省申报计划可执行，如果不为零，则对国分省申报机组根据约束进行调整，调整后的国分省申报计划符合执行要求；
展示单元，用于结果展示和返回：将国分省申报计划返回国、分、省调度机构进行调度执行。
优选地，其中，所述基础数据包括电网模型、设备参数、机组运行参数、检修计划、电量计划、各类约束信息等。
优选地，其中，所述基础数据准备单元，具体用于：
国调准备：所涉及的基础数据准备包括直流跨区交易中长期电量计划、直流通道送电能力、直流通道停电检修计划、直调机组运行约束、直调机组检修计划。
分调准备：所涉及的基础数据准备包括直调机组运行约束、直调机组检修计划、跨省断面限额、直主网停电检修计划、省间联络线中长期电量计划。
省调准备：所涉及的基础数据准备包括机组基础参数、机组检修计划、机组运行约束、电量进度均衡范围、大用户直供交易、电力平衡约束、电网安全约束、电网停电检修计划、清洁能源发电预测情况。
优选地，其中，所述优化单元，用于基于国分省调度计划所汇总信息，进行国分省发电计划的整体优化计算，得到满足目标函数和各类约束的联络线和机组计划，具体包括：
目标函数设置单元，用于设置目标函数：
以国分省申报计划调整最小为目标，
Minimize:
其中，Minimize表示最小，NG为发电机组数目，NT为时段数目，i为机组序号，t为时段序号，Pi(t)为t时段机组i的有功出力，Bi(Pi(t),t)为第i台发电机第t时段的成本，
所述Bi(Pi(t),t)＝Ki(t)|(Pi(t)ui(t)-Pi，0(t)ui(t))| (2)
其中,Pi,0(t)为机组i在时段t的提交出力，ui(t)为机组i在时段t的开停状态，Ki(t)为机组i在时段t的出力调整罚函数；
约束条件设置单元，用于设置约束条件；
计算单元，用于根据目标函数和约束条件进行国分省发电计划的整体优化计算，得到满足目标函数和各类约束的联络线和机组计划。
优选地，其中，所述约束条件设置单元，用于设置约束条件，具体包括：
平衡约束设置单元，用于设置国、分、省功率平衡约束：
其中，NG为机组数，Pload(t)为时段t的系统负荷预测；
备用约束设置单元，用于设置国、分、省备用约束：
其中，和分别为国、分、省正负备用需求，Pi (t)为机组i在时段t的出力下限，为机组i在时段t的出力上限；
出力约束设置单元，用于设置国、分、省机组出力约束：
爬坡约束设置单元，用于设置国、分、省机组爬坡约束：
Pi(t)-Pi(t-1)≤Pi up(t),ui(t)＝1&ui(t-1)＝1 (7)
Pi(t-1)-Pi(t)≤Pi down(t),ui(t)＝1&ui(t-1)＝1 (8)
其中，Pi up(t)和Pi down(t)为机组i在时段t内爬坡上下限值；
时间约束设置单元，用于设置国、分、省机组最小运行时间和最小停运时间约束：
其中，和分别为国、分、省机组i在时段t的最小运行时间和最小停运时间；
安全约束设置单元，用于设置网络安全约束：
其中，Pline(t)为时段t输电线路潮流值，和分别为支路或断面潮流的最小限值和最大限值。
相对现有技术，本发明结合国、分、省三级电网管理的特点，提出了包括不同层级的主网能源管理系统和分区能源管理系统组成的，并由所述分区能源管理系统统一控制所述发电站和所述变电站的电力能源管理系统，解决了电网电压和发电量统一控制的问题；并且，本发明结合国、分、省三级计划业务处理特点，提出了基于整体优化的国调、分调、省调多级调度机构的调度方法，国、分和省调同时开展调度计划业务工作，编制各自的调度计划信息，使得各分调和省调的调度计划信息和约束汇集至国调进行统筹分析；通过调用考虑国分省调度计划信息和约束的整体优化功能，实现对国分省计划是否存在约束相互冲突的判断分析，并给出相应的调整方案，提高国、分、省多级调度间协调调度的能力，增强三级调度资源统筹优化效果。
这里只说明了本发明的优选实施例，但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。
Claims (8)
1.一种电力能源管理系统，其特征在于，至少包括：
电力调度优化单元；
国、分、省各自层级的主网电力管理系统；
国、分、省各自层级的主网电力数据库；
国、分、省各自层级的分区电力管理系统；
国、分、省各自层级的分区电网数据库；
以及，发电站、变电站和负荷端；
在国、分、省各自层级上，所述主网电力数据库连接所述主网电力管理系统和至少一个分区电力管理系统，所述分区电网数据库分别连接所述分区电力管理系统、所述发电站、所述变电站和所述负荷端，所述分区电力管理系统统一控制所述发电站和所述变电站。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分区电网数据库还连接分布式电能源发电系统和低压电网能源管理系统。
3.根据权利要求1的系统，其中，所述变电站至少包括动态无功补偿装置、电容器、电抗器和静止同步补偿器。
4.根据权利要求1的系统，其中，所述电力调度优化单元，具体包括：
基础数据准备单元，用于进行国调准备、分调准备和省调准备；
编制单元，用于国、分、省分别确定各自的约束、目标和边界条件：国调、分调和省调把约束、目标和边界条件汇总到统一分析平台，从而具备大电网国分省调度计划信息的全景分析条件；
优化单元，用于基于国分省调度计划所汇总信息，进行国分省发电计划的整体优化计算，得到满足目标函数和各类约束的联络线和机组计划；
调整单元，用于检查整体优化后的调整情况：检查所述步骤3计算后的目标函数值是否为零，如果为零，则表明国分省申报机组计划不需要调整，国分省申报计划可执行，如果不为零，则对国分省申报机组根据约束进行调整，调整后的国分省申报计划符合执行要求；
展示单元，用于结果展示和返回：将国分省申报计划返回国、分、省调度机构进行调度执行。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述基础数据包括电网模型、设备参数、机组运行参数、检修计划、电量计划、各类约束信息等。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述基础数据准备单元，具体用于：
国调准备：所涉及的基础数据准备包括直流跨区交易中长期电量计划、直流通道送电能力、直流通道停电检修计划、直调机组运行约束、直调机组检修计划。
分调准备：所涉及的基础数据准备包括直调机组运行约束、直调机组检修计划、跨省断面限额、直主网停电检修计划、省间联络线中长期电量计划。
省调准备：所涉及的基础数据准备包括机组基础参数、机组检修计划、机组运行约束、电量进度均衡范围、大用户直供交易、电力平衡约束、电网安全约束、电网停电检修计划、清洁能源发电预测情况。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述优化单元，用于基于国分省调度计划所汇总信息，进行国分省发电计划的整体优化计算，得到满足目标函数和各类约束的联络线和机组计划，具体包括：
目标函数设置单元，用于设置目标函数：
以国分省申报计划调整最小为目标，
Minimize:
其中，Minimize表示最小，NG为发电机组数目，NT为时段数目，i为机组序号，t为时段序号，Pi(t)为t时段机组i的有功出力，Bi(Pi(t),t)为第i台发电机第t时段的成本，
所述Bi(Pi(t),t)＝Ki(t)|(Pi(t)ui(t)-Pi,0(t)ui(t))| (2)
其中,Pi,0(t)为机组i在时段t的提交出力，ui(t)为机组i在时段t的开停状态，Ki(t)为机组i在时段t的出力调整罚函数；
约束条件设置单元，用于设置约束条件；
计算单元，用于根据目标函数和约束条件进行国分省发电计划的整体优化计算，得到满足目标函数和各类约束的联络线和机组计划。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述约束条件设置单元，用于设置约束条件，具体包括：
平衡约束设置单元，用于设置国、分、省功率平衡约束：
其中，NG为机组数，Pload(t)为时段t的系统负荷预测；
备用约束设置单元，用于设置国、分、省备用约束：
其中，和分别为国、分、省正负备用需求，P i(t)为机组i在时段t的出力下限，为机组i在时段t的出力上限；
出力约束设置单元，用于设置国、分、省机组出力约束：
爬坡约束设置单元，用于设置国、分、省机组爬坡约束：
Pi(t)-Pi(t-1)≤Pi up(t),ui(t)＝1&ui(t-1)＝1 (7)
Pi(t-1)-Pi(t)≤Pi down(t),ui(t)＝1&ui(t-1)＝1 (8)
其中，Pi up(t)和Pi down(t)为机组i在时段t内爬坡上下限值；
时间约束设置单元，用于设置国、分、省机组最小运行时间和最小停运时间约束：
其中，和分别为国、分、省机组i在时段t的最小运行时间和最小停运时间；
安全约束设置单元，用于设置网络安全约束：
其中，Pline(t)为时段t输电线路潮流值，和分别为支路或断面潮流的最小限值和最大限值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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