CN111222673A - 一种电量交易计划中断面越限定位方法和系统 - Google Patents

一种电量交易计划中断面越限定位方法和系统 Download PDF

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    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights

Abstract

一种电量交易计划中断面越限定位方法和系统，包括：获取交易计划，基于交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；基于灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据灵敏度矩阵对断面越限进行定位。该方法和系统实现了交易计划校核，定量分析交易计划的可执行性，辅助调度人员量化掌握电量交易对电网运行的影响。当发现断面越限后，给出越限后的定位，为电量交易计划的制定和调整提供技术支撑。

Description

一种电量交易计划中断面越限定位方法和系统
技术领域
本发明属于电力系统调度计划技术领域，具体涉及一种电量交易计划中断面越限定位方法和系统。
背景技术
在电力系统调度计划中，通过对电量交易计划进行校核以满足电网安全经济运行的要求。目前，在电力系统调度计划领域中多开展短期尺度上的电量交易计划校核研究，不涉及复杂的电力电量分解，物理边界清楚，但难以适应电力市场浪潮下的电量交易计划校核。
随着市场化改革的推进和有序放开发用电计划，市场交易电量规模不断扩大，电量在时间空间维度分布的不均衡性越来越明显，发电量的不均衡性和交易结果不确定性造成电网安全裕度降低，部分断面甚至出现越限现象，给电网的安全稳定运行带来不利影响。因此，如何在中长期尺度上量化判断断面越限的原因以及对断面越限快速定位是当前保证交易计划顺利进行的必要条件。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种电量交易计划中断面越限定位方法和系统。该方法和系统通过量化评估电量交易计划可能对断面运行带来的电量平衡、越限等现象，给出越限后的原因解释及断面定位，有助于调度人员掌握电网剩余空间和安全运行边界如何等信息，为电力市场的快速发展提供相应的技术支撑手段。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种电量交易计划中断面越限定位方法，其改进之处在于，包括：
获取交易计划，基于所述交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；
基于所述灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；
对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据所述灵敏度矩阵对所述断面越限进行定位。
本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述电网拓扑分析模型的建立，包括：
获取电力调度交易基础数据；
根据所述基础数据生成未来态电网模型，并确定电网约束和电力系统边界条件；
根据所述基础数据、未来态电网模型、电网约束和电力系统边界条件，生成中长期电量交易各时段的电网拓扑分析模型；
所述基础数据包括：交易计划、断面电量限额、断面信息、负荷预测信息、设备变化信息和负荷物理参数，所述电网拓扑分析模型包括：电网各时段对应的拓扑结构、电网线路的阻抗以及电网各节点两侧机组的阻抗。
本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述基于所述交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵，包括：
根据交易计划的起止时间，按照时段匹配电网拓扑分析模型；
根据所述电网拓扑分析模型，得到对应时段电网各节点两侧机组的阻抗和各线路的阻抗；
根据电网节点两侧机组的阻抗和线路的阻抗，计算灵敏度矩阵；
其中，所述灵敏度矩阵的元素分别表示各条线路潮流对各节点有功出力的灵敏度。
本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述灵敏度矩阵计算式如下：
ski＝(xpi-xqi)/xk
其中，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，xpi和xqi分别表示节点i两侧机组的阻抗值，xk表示线路k的阻抗。
本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述基于所述灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量，包括：
分解电量交易计划合同，得到各个机组的出力；
基于所述灵敏度矩阵和各个机组的出力，计算断面电力；
根据所述断面电力，计算电量交易计划中的断面电量。
本发明提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述断面电力的计算式如下：
Figure BDA0001890512830000021
其中，Ps表示断面电力，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，Pki表示对电量交易计划合同分解得到的第k条线路在第i个节点的机组电力，n表示第k条线路包含的总节点数，l表示断面所包含的总线路数。
本发明提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述断面电力，计算电量交易计划中的断面电量，包括：
对所述断面电力进行时间积分，得到电量交易计划合同对应的断面电量；
累加电量交易计划中各笔合同对应的断面电量，得到电量交易计划中的断面电量。
本发明提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述灵敏度矩阵对所述断面越限进行定位，包括：
在所有时段对应的灵敏度矩阵中筛选出最大数值的元素，作为越限灵敏度；
将所述越限灵敏度对应的时段定位为越限时段，将所述越限灵敏度对应节点的机组定位为越限机组，将分配到所述越限机组的电量交易合同定位为越限原因。
一种电量交易计划中断面越限定位系统，其改进之处在于，包括：灵敏度矩阵模块、电量转换模块和定位模块；
所述灵敏度矩阵模块，用于获取交易计划，基于所述交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；
所述电量转换模块，用于基于所述灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；
所述定位模块，用于对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据所述灵敏度矩阵对所述断面越限进行定位。
本发明提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，还包括用于建立电网拓扑分析模型的建模模块，所述建模模块包括：
数据采集单元，用于获取电力调度交易基础数据；
未来态电网模型单元，用于根据所述基础数据生成未来态电网模型，并确定电网约束和电力系统边界条件；
电网拓扑分析模型单元，用于根据所述基础数据、未来态电网模型、电网约束和电力系统边界条件，生成中长期电量交易各时段的电网拓扑分析模型；
所述基础数据包括：交易计划、断面电量限额、断面信息、负荷预测信息、设备变化信息和负荷物理参数，所述电网拓扑分析模型包括：电网各时段对应的拓扑结构、电网线路的阻抗以及电网各节点两侧机组的阻抗。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明基于交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵，基于灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量，最后对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据灵敏度矩阵对断面越限进行定位。本发明实现了交易计划校核，定量分析交易计划的可执行性，辅助调度人员量化掌握电量交易对电网运行的影响。当发现断面越限后，给出越限后的定位，为电量交易计划的制定和调整提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明提供的一种电量交易计划中断面越限定位方法流程示意图；
图2为本发明提供的一种电量交易计划中断面越限定位方法具体实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种电量交易计划中断面越限定位系统基本结构示意图；
图4为本发明提供的一种电量交易计划中断面越限定位系统详细结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本发明提供的一种电量交易计划中断面越限定位方法流程示意图如图1所示，包括：
步骤1：获取交易计划，基于交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；
步骤2：基于灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；
步骤3：对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据灵敏度矩阵对断面越限进行定位。
具体的，电量交易计划中断面越限定位及原因确定方法步骤如图2所示，包括：
步骤101：基础数据整合。
通过调度交易机构获取交易计划、断面电量限额、断面信息、负荷预测信息以及负荷物理参数等基础数据，并对基础数据整合形成各类电网参数约束以及电力系统运行边界条件等。
步骤102：网络拓扑分析。
基于交易信息、负荷预测信息以及设备变化等基础数据构建未来态电网模型，并结合基础数据、电网约束和电力系统边界条件，生成中长期电量交易各时段的电网拓扑分析模型。其中，未来态电网模型基于交易信息、负荷预测信息，以及未来各时段因为设备检修等原因对电网上设备进行开、断等操作导致的设备变化建立，描述未来各个时段的电网状态。各时段的电网拓扑分析模型基于对应时段的未来态电网模型，结合基础数据、电网约束和电力系统边界条件建立，描述该时段的电网拓扑，还存储预先获取的电网线路的阻抗以及电网各节点两侧机组的阻抗。不同时段的电网拓扑分析模型可能存在不同，在后续计算灵敏度矩阵时，每个时段的灵敏度矩阵需要采用对应时段的电网拓扑分析模型进行计算。
步骤103：灵敏度矩阵计算。
根据交易计划的具体信息，如交易起止时间、交易电量等，按照时段匹配电网拓扑分析模型，根据该时段的电网拓扑分析模型，得到该时段的电网拓扑结构，以及各节点两侧机组的阻抗和各线路的阻抗，计算灵敏度矩阵。计算式如下：
ski＝(xpi-xqi)/xk (1)
其中，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，xpi和xqi分别表示节点i两侧机组的阻抗值，xk表示线路k的阻抗。
步骤104：电量-电力转换。
对要校核的中长期电量合同进行分解得到各个机组的出力，各个机组出力和对应的灵敏度乘积的累加和便可以得到断面电力。计算式如下：
Figure BDA0001890512830000051
其中，Ps表示断面电力，Pki表示对电量交易计划分解得到的第k条线路在第i个节点的机组电力，n表示第k条线路包含的总节点数，l表示断面所包含的总线路数。
步骤105：电力-电量转换。
对断面电力进行时间积分便可以得到断面电量。计算式如下：
Figure BDA0001890512830000052
式中，Ws表示对时间积分得到的断面电量，T跟要校核的电量交易计划时间尺度有关，可以是月、年等中长期时间尺度。
步骤106：电量交易计划叠加。
要校核的电量交易计划有多笔交易，则依次按照电量-电力-电量转换将要校核的交易计划的断面电量提取出来并叠加得到断面电量累加值。计算式如下：
Figure BDA0001890512830000053
式中，Wsum表示从交易计划中提取出的断面电量值之和，Wm表示第m笔交易计划中提取出的断面电量，即对应各笔电量交易合同的Ws，N表示交易计划的数目。
步骤107：断面越限判断。
当断面电量累加值与设定的断面电量裕度相比，没有出现越限情况，则结束判断，若出现越限情况，则对越限断面进行越限定位。
步骤108：越限快速定位。灵敏度大小体现着机组在不同时间、不同位置上分担交易计划的比例，因此，当出现断面越限时，可根据相应灵敏度大小对电量计划定位出具体的交易计划、越限设备及越限时段，并给出越限原因的解释。具体为：
步骤108-1：在所有时段对应的灵敏度矩阵中筛选出最大数值的元素，作为越限灵敏度；
步骤108-2：将越限灵敏度对应的时段定位为越限时段，将越限灵敏度对应节点的机组定位为越限机组，将分配到越限机组的电量交易合同定位为越限原因。
实施例2：
基于同一发明构思，本发明还提供了一种电量交易计划中断面越限定位系统，由于这些设备解决技术问题的原理与电量交易计划中断面越限定位方法相似，重复之处不再赘述。
该系统基本结构如图3所示，包括：
灵敏度矩阵模块、电量转换模块和定位模块；
其中，灵敏度矩阵模块，用于获取交易计划，基于交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；
电量转换模块，用于基于灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；
定位模块，用于对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据灵敏度矩阵对断面越限进行定位。
电量交易计划中断面越限定位系统详细结构示意图如图4所示。该系统还包括用于建立电网拓扑分析模型的建模模块，建模模块包括：
数据采集单元，用于获取电力调度交易基础数据；
未来态电网模型单元，用于根据基础数据生成未来态电网模型，并确定电网约束和电力系统边界条件；
电网拓扑分析模型单元，用于根据基础数据、未来态电网模型、电网约束和电力系统边界条件，生成中长期电量交易各时段的电网拓扑分析模型；
其中，基础数据包括：交易计划、断面电量限额、断面信息、负荷预测信息、设备变化信息和负荷物理参数，电网拓扑分析模型包括：电网各时段对应的拓扑结构、电网线路的阻抗以及电网各节点两侧机组的阻抗。
其中，灵敏度矩阵模块包括：模型匹配单元、阻抗获取单元和矩阵计算单元；
模型匹配单元，用于根据交易计划的起止时间，按照时段匹配电网拓扑分析模型；
阻抗获取单元，用于根据电网拓扑分析模型，得到对应时段电网各节点两侧机组的阻抗和各线路的阻抗；
矩阵计算单元，用于根据电网节点两侧机组的阻抗和线路的阻抗，计算灵敏度矩阵；
其中，灵敏度矩阵的元素分别表示各条线路潮流对各节点有功出力的灵敏度。
其中，灵敏度矩阵计算式如下：
ski＝(xpi-xqi)/xk
其中，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，xpi和xqi分别表示节点i两侧机组的阻抗值，xk表示线路k的阻抗。
其中，电量转换模块包括合同分解单元、断面电力单元和断面电量单元；
合同分解单元，用于分解电量交易计划合同，得到各个机组的出力；
断面电力单元，用于基于灵敏度矩阵和各个机组的出力，计算断面电力；
断面电量单元，用于根据断面电力，计算电量交易计划中的断面电量。
其中，断面电力的计算式如下：
Figure BDA0001890512830000071
其中，Ps表示断面电力，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，Pki表示对电量交易计划合同分解得到的第k条线路在第i个节点的机组电力，n表示第k条线路包含的总节点数，l表示断面所包含的总线路数。
其中，断面电量单元包括：合同电量子单元和交易电量子单元；
合同电量子单元，用于对断面电力进行时间积分，得到电量交易计划合同对应的断面电量；
交易电量子单元，用于累加电量交易计划中各笔合同对应的断面电量，得到电量交易计划中的断面电量。
其中，定位模块包括筛选单元和定位单元；
筛选单元，用于在所有时段对应的灵敏度矩阵中筛选出最大数值的元素，作为越限灵敏度；
定位单元，用于将越限灵敏度对应的时段定位为越限时段，将越限灵敏度对应节点的机组定位为越限机组，将分配到越限机组的电量交易合同定位为越限原因。
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。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电量交易计划中断面越限定位方法，其特征在于，包括：
获取交易计划，基于所述交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；
基于所述灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；
对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据所述灵敏度矩阵对所述断面越限进行定位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网拓扑分析模型的建立，包括：
获取电力调度交易基础数据；
根据所述基础数据生成未来态电网模型，并确定电网约束和电力系统边界条件；
根据所述基础数据、未来态电网模型、电网约束和电力系统边界条件，生成中长期电量交易各时段的电网拓扑分析模型；
所述基础数据包括：交易计划、断面电量限额、断面信息、负荷预测信息、设备变化信息和负荷物理参数，所述电网拓扑分析模型包括：电网各时段对应的拓扑结构、电网线路的阻抗以及电网各节点两侧机组的阻抗。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵，包括：
根据交易计划的起止时间，按照时段匹配电网拓扑分析模型；
根据所述电网拓扑分析模型，得到对应时段电网各节点两侧机组的阻抗和各线路的阻抗；
根据电网节点两侧机组的阻抗和线路的阻抗，计算灵敏度矩阵；
其中，所述灵敏度矩阵的元素分别表示各条线路潮流对各节点有功出力的灵敏度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述灵敏度矩阵计算式如下：
ski＝(xpi-xqi)/xk
其中，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，xpi和xqi分别表示节点i两侧机组的阻抗值，xk表示线路k的阻抗。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量，包括：
分解电量交易计划合同，得到各个机组的出力；
基于所述灵敏度矩阵和各个机组的出力，计算断面电力；
根据所述断面电力，计算电量交易计划中的断面电量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述断面电力的计算式如下：
Figure FDA0001890512820000021
其中，Ps表示断面电力，灵敏度矩阵的元素ski表示第k条线路的线路潮流对第i个节点有功出力的灵敏度，Pki表示对电量交易计划合同分解得到的第k条线路在第i个节点的机组电力，n表示第k条线路包含的总节点数，l表示断面所包含的总线路数。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述断面电力，计算电量交易计划中的断面电量，包括：
对所述断面电力进行时间积分，得到电量交易计划合同对应的断面电量；
累加电量交易计划中各笔合同对应的断面电量，得到电量交易计划中的断面电量。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述灵敏度矩阵对所述断面越限进行定位，包括：
在所有时段对应的灵敏度矩阵中筛选出最大数值的元素，作为越限灵敏度；
将所述越限灵敏度对应的时段定位为越限时段，将所述越限灵敏度对应节点的机组定位为越限机组，将分配到所述越限机组的电量交易合同定位为越限原因。
9.一种电量交易计划中断面越限定位系统，其特征在于，包括：灵敏度矩阵模块、电量转换模块和定位模块；
所述灵敏度矩阵模块，用于获取交易计划，基于所述交易计划与预先建立的电网拓扑分析模型匹配得到灵敏度矩阵；
所述电量转换模块，用于基于所述灵敏度矩阵，将电量交易计划的电量转换至电网断面的电量；
所述定位模块，用于对比电网断面的电量和设定的断面电量裕度，当出现越限时，根据所述灵敏度矩阵对所述断面越限进行定位。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括用于建立电网拓扑分析模型的建模模块，所述建模模块包括：
数据采集单元，用于获取电力调度交易基础数据；
未来态电网模型单元，用于根据所述基础数据生成未来态电网模型，并确定电网约束和电力系统边界条件；
电网拓扑分析模型单元，用于根据所述基础数据、未来态电网模型、电网约束和电力系统边界条件，生成中长期电量交易各时段的电网拓扑分析模型；
所述基础数据包括：交易计划、断面电量限额、断面信息、负荷预测信息、设备变化信息和负荷物理参数，所述电网拓扑分析模型包括：电网各时段对应的拓扑结构、电网线路的阻抗以及电网各节点两侧机组的阻抗。
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