CN111738493B - 新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法和装置，针对电网安全影响因子大的新能源场站有功实时计划值为上限、累积概率设定值对应有功为下限的取值区间进行均匀分档、分档区间组合，基于计及频率调节特性的潮流计算对所有分档区间组合场景进行安全评估，计算电网安全风险，将不安全组合场景内新能源有功期望值的最大值作为其取值区间新下限，以影响因子对控制量加权和最小为优化目标，计及新能源有功取值区间、电网安全影响因子大的其它电厂以有功实时计划值为下限的可调空间、基于安全风险的新能源有功控制总量范围、电网有功平衡和输电通道有功不越限额约束，生成优化后有功实时计划值，通过迭代，实现电网安全风险预控。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法和装置，属于电力系统自动发电控制技术领域。
背景技术
随着新能源发电装机的快速增加，常规电源装机增速放缓，新能源发电占比持续升高，新能源消纳问题也日渐突出，已成为制约新能源发电产业持续健康发展的关键影响因素之一。随着新能源发电成本下降和电力市场推进，造成新能源消纳困难的主要原因在于新能源发电的不确定性。为了多消纳新能源，必须充分挖掘电网的输电能力，电网输电通道按安全稳定限额满载运行，若根据新能源发电预测功率概率密度函数，在实时发电计划中取高功率值安排新能源发电计划，由于新能源发电的不确定性，当新能源实际发电能力达不到计划安排的高功率值时，电网潮流相对于实时计划潮流会发生转移，可能导致某些输电通道传输功率越安全稳定限额，电网安全风险可能会超出电网安全可靠运行能够承受的范围。
专利“考虑新能源功率不确定性分布的日前计划安全校核方法”(申请号：CN201610197228.3)根据新能源发电功率概率分布密度函数和确定的日前计划，分别对各时段新能源发电功率进行抽样形成潮流抽样断面，统计输电线路、主变传输功率的概率分布，分析设备出现重载、越限的概率，进行日前计划的电网安全风险评估。文献“考虑源荷双侧预测误差的实时发电计划闭环控制模型”(电力系统自动化，2018年第6期)针对服从不同概率分布函数的随机预测误差，引入模糊信息粒理论对可中断负荷切负荷率、负荷预测和风电出力的预测误差进行模糊粒子化，应用机会约束目标规划构建系统备用偏差量约束，提出了模糊信息粒与机会约束目标规划相结合的建模求解方法，建立了实时发电计划与自动发电控制(AGC)闭环控制模型，实现可调备用容量的动态优化。上述现有技术均存在由于新能源发电的不确定性，新能源发电功率达不到实时计划值可能导致输电通道传输功率越安全稳定限额、电网安全风险超出可承受范围的问题，目前还没有在大电网实时发电计划中计及新能源发电不确定性的电网输电断面安全风险评估及预防控制的技术。
现有技术只解决了实时发电计划中考虑新能源发电不确定性的备用容量优化问题，对于因新能源发电功率达不到实时计划值引发输电通道越安全稳定限额的风险没有评估，只能通过实时监测到安全风险后采取校正控制手段消除输电通道的越限问题。这种完全依靠事后化解安全风险的防御方法只适用于安全风险不高的场景，当安全风险高于校正控制的处置能力时，只能依靠在事前对电网采取预防控制将安全风险降至校正控制可以应对的安全风险程度，通过预防控制与校正控制协调的综合防御才能应对新能源发电不确定性给电网带来的安全风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法和装置，以解决现有技术中由于新能源发电的不确定性，存在因新能源发电功率达不到实时计划值可能导致输电通道传输功率越安全稳定限额、电网安全风险超出可承受范围的问题。
为达到上述目的，本发明通过如下的技术方法实现：新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法，包括以下步骤：
步骤1，计算实时发电计划中设定的控制点时刻t1电网预想运行状态S下新能源场站集N中各新能源场站有功和t1时刻非新能源场站集G中各发电厂有功对t1时刻电网安全稳定监控的输电通道集T中各输电通道的有功灵敏度；
步骤2，根据S下N中各新能源场站有功和G中各发电厂有功对T中各输电通道的有功灵敏度和S下T中各输电通道的负载率，计算N中各新能源场站有功、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子；
步骤3：确定N中各新能源场站t1时刻有功取值区间上限和下限，并通过对N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，得到N中各新能源场站的有功分档区间枚举组合及其对应的概率，根据各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；
步骤4：基于所述影响因子和电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策；
新能源场站集N的获取方法为：针对参与t1时刻电网安全风险预控的新能源场站，根据新能源场站t1时刻有功累积分布函数得到累积概率等于设定的累积概率参数所对应的有功Pp，将Pp小于t1时刻有功实时计划值的所有新能源场站组成的集合作为N；
非新能源场站集G的获取方法为：将参与t1时刻电网安全风险预控的所有非新能源场站组成的集合作为G；
步骤2还包括：从N中剔除影响因子小于设定的影响因子门槛值的新能源场站，更新N，从G中剔除影响因子的相反数小于设定的影响因子门槛值的发电厂，更新G；
影响因子计算公式为：
式中，λi为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对电网安全稳定的影响因子，W为T中S下负载率与输电通道负载率最大值的比值大于设定的关键输电通道筛选门槛值的所有输电通道组成的集合，sw.i为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对W中输电通道w的有功灵敏度，αw为W中输电通道w的负载率，输电通道的负载率为输电通道有功与输电通道安全稳定限额之比，k为W中输电通道数，γ为设定参数，大于0；
N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，方法为：
通过公式(3)计算N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档数，分别按其分档数将N中各新能源场站t1时刻有功取值区间划分为区间长度相等的有功分档区间；
式中，ln为t1时刻N中新能源n有功取值区间的分档数，δP为设定的功率分档参数，Pn.u、Pn.d分别为t1时刻N中新能源n有功取值区间上限和下限，N中新能源n有功取值区间下限初始值为t1时刻N中各新能源场站的有功Pp，N中新能源n有功取值区间上限初始值为t1时刻N中各新能源场站有功实时计划值，λn为N中新能源n的有功对电网安全稳定的影响因子；
计算电网安全风险值公式为：
式中，rs为电网安全风险值，pm为采用枚举法分别从N中各新能源场站的有功分档区间中任选一个有功分档区间进行穷尽式组合生成的组合组成的集合M中组合m对应的概率，组合的概率为组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应累积概率的乘积，βm为M中组合m对应的负载率；
基于所述影响因子和电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策，方法包括步骤：
若电网安全风险值不大于设定的安全风险门槛值，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值作为考虑新能源不确定性的电网安全风险预控决策中该场站t1时刻的有功指令值；否则，
根据各组合内N中新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值确定其t1时刻有功取值区间下限，将G中各发电厂t1时刻有功实时计划值分别作为其t1时刻有功取值区间下限，并给定G中各发电厂有功取值区间上限初始值，根据电网安全风险值、安全风险门槛值和N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，确定N中新能源场站有功控制总量的范围，并基于S，建立考虑N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子及其有功控制量的优化目标，计及N中各新能源场站t1时刻有功取值区间、G中各发电厂t1时刻有功取值区间、N中新能源场站有功控制总量范围和电网安全运行约束的优化模型，通过优化计算得到N中各新能源场站、G中各发电厂的有功控制量；
基于S，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值与其有功控制量相加，更新t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值，通过潮流计算，更新S，重新计算电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策；
将负载率大于1的所有组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值中的最大值分别作为其t1时刻有功取值区间下限；
N中新能源场站有功控制总量范围的上限为-ρPn.sum、下限为
其中，ρ为设定的控制量占比参数，大于0，Pn.sum为N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，rs.cr为设定的电网安全风险门槛值，b为设定的参数，大于0，rs为电网安全风险值；
优化目标为以N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子对其有功控制量加权和最小；
电网安全运行约束包括：N中新能源场站有功控制总量与G中发电厂有功控制总量二者之和为0，以及N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功不大于该输电通道t1时刻安全稳定限额；
计算N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功公式为：
P′t＝Pt+∑n∈N(Pc.nst.n)+∑g∈G(Pc.gst.g)，t∈T (5)
式中，P′t为N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中输电通道t的有功，Pt为S下T中输电通道t的有功，Pc.n为N中新能源场站n的有功控制量，st.n为N中新能源场站n对T中输电通道t的有功灵敏度，Pc.g为G中发电厂g的有功控制量，st.g为G中发电厂g对T中输电通道t的有功灵敏度。
新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策装置，包括：
输电通道的有功灵敏度计算模块，计算实时发电计划中设定的控制点时刻t1电网预想运行状态S下新能源场站集N中各新能源场站有功和t1时刻非新能源场站集G中各发电厂有功对t1时刻电网安全稳定监控的输电通道集T中各输电通道的有功灵敏度，其中，新能源场站集N的获取方法为：针对参与t1时刻电网安全风险预控的新能源场站，根据新能源场站t1时刻有功累积分布函数得到累积概率等于设定的累积概率参数所对应的有功Pp，将Pp小于t1时刻有功实时计划值的所有新能源场站组成的集合作为N；非新能源场站集G的获取方法为：将参与t1时刻电网安全风险预控的所有非新能源场站组成的集合作为G；
影响因子计算模块，根据S下N中各新能源场站有功和G中各发电厂有功对T中各输电通道的有功灵敏度和S下T中各输电通道的负载率，计算N中各新能源场站有功、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子，包括：从N中剔除影响因子小于设定的影响因子门槛值的新能源场站，更新N，从G中剔除影响因子的相反数小于设定的影响因子门槛值的发电厂，更新G；
影响因子计算公式为：
式中，λi为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对电网安全稳定的影响因子，W为T中S下负载率与输电通道负载率最大值的比值大于设定的关键输电通道筛选门槛值的所有输电通道组成的集合，sw.i为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对W中输电通道w的有功灵敏度，αw为W中输电通道w的负载率，输电通道的负载率为输电通道有功与输电通道安全稳定限额之比，k为W中输电通道数，γ为设定参数，大于0；
电网安全风险值计算模块：确定N中各新能源场站t1时刻有功取值区间上限和下限，并通过对N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，得到N中各新能源场站的有功分档区间枚举组合及其对应的概率，根据各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；其中，N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，方法为：
通过公式(3)计算N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档数，分别按其分档数将N中各新能源场站t1时刻有功取值区间划分为区间长度相等的有功分档区间；
式中，ln为t1时刻N中新能源n有功取值区间的分档数，δP为设定的功率分档参数，Pn.u、Pn.d分别为t1时刻N中新能源n有功取值区间上限和下限，N中新能源n有功取值区间下限初始值为t1时刻N中各新能源场站的有功Pp，N中新能源n有功取值区间上限初始值为t1时刻N中各新能源场站有功实时计划值，λn为N中新能源n的有功对电网安全稳定的影响因子；
计算电网安全风险值公式为：
式中，rs为电网安全风险值，pm为采用枚举法分别从N中各新能源场站的有功分档区间中任选一个有功分档区间进行穷尽式组合生成的组合组成的集合M中组合m对应的概率，组合的概率为组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应累积概率的乘积，βm为M中组合m对应的负载率；
电网安全风险预控决策获取模块：基于所述影响因子和电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策，包括：
若电网安全风险值不大于设定的安全风险门槛值，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值作为考虑新能源不确定性的电网安全风险预控决策中该场站t1时刻的有功指令值；否则，
根据各组合内N中新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值确定其t1时刻有功取值区间下限，将G中各发电厂t1时刻有功实时计划值分别作为其t1时刻有功取值区间下限，并给定G中各发电厂有功取值区间上限初始值，根据电网安全风险值、安全风险门槛值和N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，确定N中新能源场站有功控制总量的范围，并基于S，建立考虑N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子及其有功控制量的优化目标，计及N中各新能源场站t1时刻有功取值区间、G中各发电厂t1时刻有功取值区间、N中新能源场站有功控制总量范围和电网安全运行约束的优化模型，通过优化计算得到N中各新能源场站、G中各发电厂的有功控制量；
基于S，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值与其有功控制量相加，更新t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值，通过潮流计算，更新S，重新计算电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策；
将负载率大于1的所有组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值中的最大值分别作为其t1时刻有功取值区间下限；
N中新能源场站有功控制总量范围的上限为-ρPn.sum、下限为
其中，ρ为设定的控制量占比参数，大于0，Pn.sum为N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，rs.cr为设定的电网安全风险门槛值，b为设定的参数，大于0，rs为电网安全风险值；
优化目标为以N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子对其有功控制量加权和最小；
电网安全运行约束包括：N中新能源场站有功控制总量与G中发电厂有功控制总量二者之和为0，以及N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功不大于该输电通道t1时刻安全稳定限额；
计算N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功公式为：
P′t＝Pt+∑n∈N(Pc.nst.n)+∑g∈G(Pc.gst.g)，t∈T (5)
式中，P′t为N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中输电通道t的有功，Pt为S下T中输电通道t的有功，Pc.n为N中新能源场站n的有功控制量，st.n为N中新能源场站n对T中输电通道t的有功灵敏度，Pc.g为G中发电厂g的有功控制量，st.g为G中发电厂g对T中输电通道t的有功灵敏度。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明根据新能源发电预测的概率分布函数和新能源有功对电网安全稳定的影响因子，对新能源不确定性场景进行组合筛选，实现考虑新能源发电不确定性的电网安全风险快速评估；以影响因子对新能源场站、非新能源发电厂有功控制量加权和最小为优化目标，计及新能源有功控制总量占比等于设定值、电网有功平衡和输电通道有功不越限额约束，通过优化计算得到实时发电计划中新能源场站有功下调量、非新能源发电厂有功上调量，实现在实时发电计划基础上考虑新能源发电不确定性的电网安全风险预防控制优化决策，避免了事后校正控制化解不了的电网安全风险。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
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。
实施例1：
如图1所示，新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法，包括以下步骤：
步骤1：设电网实时发电计划中距当前时刻t0最近的控制点对应时刻为t1，针对参与t1时刻电网安全风险预控的新能源场站，根据新能源场站t1时刻有功累积分布函数得到累积概率等于设定的累积概率参数所对应的有功Pp，将Pp小于t1时刻有功实时计划值的所有新能源场站组成的集合记为N，将参与t1时刻电网安全风险预控的所有非新能源场站组成的集合记为G，根据与实时发电计划对应的t1时刻电网预想运行状态S的潮流方程，计算S下N中各新能源场站有功和G中各发电厂有功对t1时刻电网安全稳定监控的所有输电通道组成的集合T中各输电通道的有功灵敏度，其中，输电通道包括单一设备输电通道和多个设备组成的输电通道；
其中，根据N中新能源场站有功预测精度均值(根据历史信息统计得到，均值是N中新能源场站有功预测精度的平均值)设置设定的累积概率参数，精度越高，该参数取值越大，通常可设置为0.85×有功预测精度均值。
步骤2：分别将S下T中各输电通道有功与其t1时刻安全稳定限额的比值作为S下T中各输电通道的负载率，根据S下N中各新能源场站有功和G中各发电厂有功对T中各输电通道的有功灵敏度和S下T中各输电通道的负载率，计算N中各新能源场站有功、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子；
其中，通过公式(1)计算N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子，
式中，λi为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对电网安全稳定的影响因子，W为T中S下负载率与输电通道负载率最大值的比值大于设定的关键输电通道筛选门槛值(通常可设置为0.9)的所有输电通道组成的集合，sw.i为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对W中输电通道w的有功灵敏度，αw为W中输电通道w的负载率，k为W中输电通道数，γ为设定参数，大于0，通常可设置为2。
步骤3：从N中剔除影响因子小于设定的影响因子门槛值(通常可设置为0.5)的新能源场站，更新N，并分别将t1时刻N中各新能源场站的有功Pp作为其t1时刻有功取值区间下限；
从G中剔除影响因子的相反数小于设定的影响因子门槛值的发电厂，更新G，并分别根据G中各发电厂t0时刻有功、有功调节速度和t1时刻发电能力，确定其t1时刻有功取值区间上限；
其中，通过公式(2)确定G中各发电厂t1时刻有功取值区间上限，
Pg.u＝min[Pg.0+vg.0(t1-t0)，Pg.1.max]，g∈G (2)
式中，Pg.u为t1时刻G中发电厂g的有功上限，Pg.0为t0时刻G中发电厂g的有功，vg.0为t0时刻G中发电厂g的有功调节速度，Pg.1.max为t1时刻G中发电厂g的发电能力。
步骤4：分别将t1时刻N中各新能源场站有功实时计划值作为其t1时刻有功取值区间上限，并通过对N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，得到N中各新能源场站的有功分档区间枚举组合及其对应的概率，基于S，以有功分档区间的有功期望值作为新能源场站的有功，通过计及频率调节特性的潮流计算得到各组合对应的电网运行状态，将T中输电通道负载率最大值作为各组合对应的负载率，根据各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；
具体包括以下步骤：
步骤4-1：分别针对N中各新能源场站，根据该新能源场站有功对电网安全稳定的影响因子和设定的功率分档参数，对其t1时刻有功取值区间进行均匀分档，得到该新能源场站有功的分档区间，根据其t1时刻有功预测的概率密度函数，计算该新能源场站各个有功分档区间对应的累积概率和有功期望值；
其中，根据N中新能源场站有功实时计划均值设置功率分档参数，通常可设置为0.05×有功实时计划均值，N中各新能源场站t1时刻有功取值区间进行均匀分档，具体为，
通过公式(3)计算N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档数，分别按其分档数将N中各新能源场站t1时刻有功取值区间划分为区间长度相等的有功分档区间；
式中，ln为t1时刻N中新能源n有功取值区间的分档数，δP为设定的功率分档参数，Pn.u、Pn.d分别为t1时刻N中新能源n有功取值区间上限和下限，λn为N中新能源n的有功对电网安全稳定的影响因子，λmax为N中新能源场站有功对电网安全稳定影响因子中的最大值。
步骤4-2：采用枚举法分别从N中各新能源场站的有功分档区间中任选一个有功分档区间进行穷尽式组合，将生成的所有组合组成的集合记为M，分别将M中各组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应累积概率的乘积作为该组合对应的概率；
若因N中各新能源场站的有功分档区间数过多造成组合爆炸，可以返回步骤4-1，通过增大功率分档参数，减少新能源有功分档区间数，使得步骤4-2生成的M中组合数降低到设定的范围内。
步骤4-3：针对M中各组合，基于S，分别将N中各新能源场站的有功设置为其在该组合中所对应的有功分档区间的有功期望值，通过计及频率调节特性的潮流计算生成该组合对应的电网运行状态；
其中，所述计及频率调节特性的潮流计算是指针对N中新能源场站有功减少引发的电网频率下降，在潮流计算中考虑t1时刻电网中所有参与一次调频的新能源场站、非新能源发电厂频率控制模型参数，以及负荷频率特性模型参数和直流系统频率调制策略，此过程为现有技术。
步骤4-4：针对M中各组合，分别将该组合所对应电网运行状态下T中各输电通道有功与其t1时刻安全稳定限额的比值作为该组合对应的T中各输电通道的负载率，并将该组合对应的T中输电通道负载率最大值作为其对应的负载率；
步骤4-5：从M中剔除负载率小于等于1的组合，更新M，根据M中各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；
其中，通过公式(4)计算电网安全风险值，
rs＝∑m∈M[pm(βm-1)] (4)
式中，rs为电网安全风险值，pm为M中组合m对应的概率，βm为M中组合m对应的负载率。
步骤5：若电网安全风险值不大于设定的安全风险门槛值，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值作为考虑新能源不确定性的电网安全风险预控决策中该场站t1时刻的有功指令值，结束本方法；其中，根据t1时刻制约M中各组合对应的T中负载率最大的输电通道输电能力的故障概率和安全稳定类别，以及电网供电可靠性指标设置安全风险门槛值，故障概率越高、安全稳定类别越紧急，供电可靠性指标越高，该门槛值取值越小。
步骤6：根据各组合内N中新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值确定其t1时刻有功取值区间下限，将G中各发电厂t1时刻有功实时计划值分别作为其t1时刻有功取值区间下限，根据电网安全风险值、安全风险门槛值和N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，确定N中新能源场站有功控制总量的范围，并基于S，建立考虑N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子及其有功控制量的优化目标，计及N中各新能源场站t1时刻有功取值区间、G中各发电厂t1时刻有功取值区间、N中新能源场站有功控制总量范围和电网安全运行约束的优化模型，通过优化计算得到N中各新能源场站、G中各发电厂的有功控制量；
其中，将负载率大于1的所有组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值中的最大值分别作为其t1时刻有功取值区间新的下限；优化目标为以N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子对其有功控制量加权和最小；N中新能源场站有功控制总量范围的上限为-ρPn.sum、下限为
ρ为设定的控制量占比参数，大于0，通常可设置为0.01，Pn.sum为N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，rs.cr为设定的电网安全风险门槛值，b为设定的参数，大于0，通常可设置为0.5。
电网安全运行约束包括：N中新能源场站有功控制总量与G中发电厂有功控制总量二者之和为0，以及N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功不大于该输电通道t1时刻安全稳定限额。通过公式(5)计算N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功，
P′t＝Pt+∑n∈N(Pc.nst.n)+∑g∈G(Pc.gst.g)，t∈T (5)
式中，P′t为N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中输电通道t的有功，Pt为S下T中输电通道t的有功，Pc.n为N中新能源场站n的有功控制量，st.n为N中新能源场站n对T中输电通道t的有功灵敏度，Pc.g为G中发电厂g的有功控制量，st.g为G中发电厂g对T中输电通道t的有功灵敏度。
步骤7：基于S，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值与其有功控制量相加，更新t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值，通过潮流计算，更新S，返回步骤4。
实施例2：
新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策装置，包括：
输电通道的有功灵敏度计算模块，计算实时发电计划中最新的控制点时刻t1电网预想运行状态S下参与电网安全风险预控且有功实时计划值大于设定的累积概率参数所对应有功Pp的新能源场站集N中各新能源场站有功和t1时刻参与电网安全风险预控的非新能源场站集G中各发电厂有功对t1时刻电网安全稳定监控的输电通道集T中各输电通道的有功灵敏度；
有功取值区间确定模块：分别将t1时刻N中各新能源场站的有功Pp作为其t1时刻有功取值区间下限，分别根据G中各发电厂当前t0时刻有功、有功调节速度和t1时刻发电能力，确定其t1时刻有功取值区间上限；
电网安全风险值计算模块：分别将t1时刻N中各新能源场站有功实时计划值作为其t1时刻有功取值区间上限，并通过对N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，得到N中各新能源场站的有功分档区间枚举组合及其对应的概率，基于S，以有功分档区间的有功期望值作为新能源场站的有功，通过计及频率调节特性的潮流计算得到各组合对应的电网运行状态，将T中输电通道负载率最大值作为各组合对应的负载率，根据各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；
优化计算模块：若电网安全风险值不大于设定的安全风险门槛值，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值作为考虑新能源不确定性的电网安全风险预控决策中该场站t1时刻的有功指令值，结束本方法；否则，根据各组合内N中新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值确定其t1时刻有功取值区间下限，将G中各发电厂t1时刻有功实时计划值分别作为其t1时刻有功取值区间下限，通过优化计算得到N中各新能源场站、G中各发电厂的有功控制量；
更新模块，基于S，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值与其有功控制量相加，更新t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值，通过潮流计算，更新S，返回电网安全风险值计算模块。
本发明根据新能源发电预测的概率分布函数和新能源有功对电网安全稳定的影响因子，对新能源不确定性场景进行组合筛选，实现考虑新能源发电不确定性的电网安全风险快速评估；以影响因子对新能源场站、非新能源发电厂有功控制量加权和最小为优化目标，计及新能源有功控制总量占比等于设定值、电网有功平衡和输电通道有功不越限额约束，通过优化计算得到实时发电计划中新能源场站有功下调量、非新能源发电厂有功上调量，实现在实时发电计划基础上考虑新能源发电不确定性的电网安全风险预防控制优化决策，避免了事后校正控制化解不了的电网安全风险。
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 (2)
1.新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，计算实时发电计划中设定的控制点时刻t1电网预想运行状态S下新能源场站集N中各新能源场站有功和t1时刻非新能源场站集G中各发电厂有功对t1时刻电网安全稳定监控的输电通道集T中各输电通道的有功灵敏度；
步骤2，根据S下N中各新能源场站有功和G中各发电厂有功对T中各输电通道的有功灵敏度和S下T中各输电通道的负载率，计算N中各新能源场站有功、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子；
步骤3：确定N中各新能源场站t1时刻有功取值区间上限和下限，并通过对N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，得到N中各新能源场站的有功分档区间枚举组合及其对应的概率，根据各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；
步骤4：基于所述影响因子和电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策；
新能源场站集N的获取方法为：针对参与t1时刻电网安全风险预控的新能源场站，根据新能源场站t1时刻有功累积分布函数得到累积概率等于设定的累积概率参数所对应的有功Pp，将Pp小于t1时刻有功实时计划值的所有新能源场站组成的集合作为N；
非新能源场站集G的获取方法为：将参与t1时刻电网安全风险预控的所有非新能源场站组成的集合作为G；
步骤2还包括：从N中剔除影响因子小于设定的影响因子门槛值的新能源场站，更新N，从G中剔除影响因子的相反数小于设定的影响因子门槛值的发电厂，更新G；
影响因子计算公式为：
式中，λi为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对电网安全稳定的影响因子，W为T中S下负载率与输电通道负载率最大值的比值大于设定的关键输电通道筛选门槛值的所有输电通道组成的集合，sw.i为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对W中输电通道w的有功灵敏度，αw为W中输电通道w的负载率，输电通道的负载率为输电通道有功与输电通道安全稳定限额之比，k为W中输电通道数，γ为设定参数，大于0；
N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，方法为：
通过公式(3)计算N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档数，分别按其分档数将N中各新能源场站t1时刻有功取值区间划分为区间长度相等的有功分档区间；
式中，ln为t1时刻N中新能源n有功取值区间的分档数，δP为设定的功率分档参数，Pn.u、Pn.d分别为t1时刻N中新能源n有功取值区间上限和下限，N中新能源n有功取值区间下限初始值为t1时刻N中各新能源场站的有功Pp，N中新能源n有功取值区间上限初始值为t1时刻N中各新能源场站有功实时计划值，λn为N中新能源n的有功对电网安全稳定的影响因子；
计算电网安全风险值公式为：
式中，rs为电网安全风险值，pm为采用枚举法分别从N中各新能源场站的有功分档区间中任选一个有功分档区间进行穷尽式组合生成的组合组成的集合M中组合m对应的概率，组合的概率为组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应累积概率的乘积，βm为M中组合m对应的负载率；
基于所述影响因子和电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策，方法包括步骤：
若电网安全风险值不大于设定的安全风险门槛值，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值作为考虑新能源不确定性的电网安全风险预控决策中该场站t1时刻的有功指令值；否则，
根据各组合内N中新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值确定其t1时刻有功取值区间下限，将G中各发电厂t1时刻有功实时计划值分别作为其t1时刻有功取值区间下限，并给定G中各发电厂有功取值区间上限初始值，根据电网安全风险值、安全风险门槛值和N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，确定N中新能源场站有功控制总量的范围，并基于S，建立考虑N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子及其有功控制量的优化目标，计及N中各新能源场站t1时刻有功取值区间、G中各发电厂t1时刻有功取值区间、N中新能源场站有功控制总量范围和电网安全运行约束的优化模型，通过优化计算得到N中各新能源场站、G中各发电厂的有功控制量；
基于S，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值与其有功控制量相加，更新t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值，通过潮流计算，更新S，重新计算电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策；
将负载率大于1的所有组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值中的最大值分别作为其t1时刻有功取值区间下限；
N中新能源场站有功控制总量范围的上限为-ρPn.sum、下限为
其中，ρ为设定的控制量占比参数，大于0，Pn.sum为N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，rs.cr为设定的电网安全风险门槛值，b为设定的参数，大于0，rs为电网安全风险值；
优化目标为以N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子对其有功控制量加权和最小；
电网安全运行约束包括：N中新能源场站有功控制总量与G中发电厂有功控制总量二者之和为0，以及N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功不大于该输电通道t1时刻安全稳定限额；
计算N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功公式为：
P't＝Pt+∑n∈N(Pc.nst.n)+∑g∈G(Pc.gst.g),t∈T (5)
式中，P't为N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中输电通道t的有功，Pt为S下T中输电通道t的有功，Pc.n为N中新能源场站n的有功控制量，st.n为N中新能源场站n对T中输电通道t的有功灵敏度，Pc.g为G中发电厂g的有功控制量，st.g为G中发电厂g对T中输电通道t的有功灵敏度。
2.新能源发电不确定性的电网安全风险预控决策装置，其特征在于，包括：
输电通道的有功灵敏度计算模块，计算实时发电计划中设定的控制点时刻t1电网预想运行状态S下新能源场站集N中各新能源场站有功和t1时刻非新能源场站集G中各发电厂有功对t1时刻电网安全稳定监控的输电通道集T中各输电通道的有功灵敏度，其中，新能源场站集N的获取方法为：针对参与t1时刻电网安全风险预控的新能源场站，根据新能源场站t1时刻有功累积分布函数得到累积概率等于设定的累积概率参数所对应的有功Pp，将Pp小于t1时刻有功实时计划值的所有新能源场站组成的集合作为N；非新能源场站集G的获取方法为：将参与t1时刻电网安全风险预控的所有非新能源场站组成的集合作为G；
影响因子计算模块，根据S下N中各新能源场站有功和G中各发电厂有功对T中各输电通道的有功灵敏度和S下T中各输电通道的负载率，计算N中各新能源场站有功、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子，包括：从N中剔除影响因子小于设定的影响因子门槛值的新能源场站，更新N，从G中剔除影响因子的相反数小于设定的影响因子门槛值的发电厂，更新G；
影响因子计算公式为：
式中，λi为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对电网安全稳定的影响因子，W为T中S下负载率与输电通道负载率最大值的比值大于设定的关键输电通道筛选门槛值的所有输电通道组成的集合，sw.i为N∪G中新能源场站或发电厂i有功对W中输电通道w的有功灵敏度，αw为W中输电通道w的负载率，输电通道的负载率为输电通道有功与输电通道安全稳定限额之比，k为W中输电通道数，γ为设定参数，大于0；
电网安全风险值计算模块：确定N中各新能源场站t1时刻有功取值区间上限和下限，并通过对N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，得到N中各新能源场站的有功分档区间枚举组合及其对应的概率，根据各组合所对应的概率和负载率，计算电网安全风险值；其中，N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档，方法为：
通过公式(3)计算N中各新能源场站t1时刻有功取值区间的分档数，分别按其分档数将N中各新能源场站t1时刻有功取值区间划分为区间长度相等的有功分档区间；
式中，ln为t1时刻N中新能源n有功取值区间的分档数，δP为设定的功率分档参数，Pn.u、Pn.d分别为t1时刻N中新能源n有功取值区间上限和下限，N中新能源n有功取值区间下限初始值为t1时刻N中各新能源场站的有功Pp，N中新能源n有功取值区间上限初始值为t1时刻N中各新能源场站有功实时计划值，λn为N中新能源n的有功对电网安全稳定的影响因子；
计算电网安全风险值公式为：
式中，rs为电网安全风险值，pm为采用枚举法分别从N中各新能源场站的有功分档区间中任选一个有功分档区间进行穷尽式组合生成的组合组成的集合M中组合m对应的概率，组合的概率为组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应累积概率的乘积，βm为M中组合m对应的负载率；
电网安全风险预控决策获取模块：基于所述影响因子和电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策，包括：
若电网安全风险值不大于设定的安全风险门槛值，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值作为考虑新能源不确定性的电网安全风险预控决策中该场站t1时刻的有功指令值；否则，
根据各组合内N中新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值确定其t1时刻有功取值区间下限，将G中各发电厂t1时刻有功实时计划值分别作为其t1时刻有功取值区间下限，并给定G中各发电厂有功取值区间上限初始值，根据电网安全风险值、安全风险门槛值和N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，确定N中新能源场站有功控制总量的范围，并基于S，建立考虑N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子及其有功控制量的优化目标，计及N中各新能源场站t1时刻有功取值区间、G中各发电厂t1时刻有功取值区间、N中新能源场站有功控制总量范围和电网安全运行约束的优化模型，通过优化计算得到N中各新能源场站、G中各发电厂的有功控制量；
基于S，分别将t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值与其有功控制量相加，更新t1时刻N中各新能源场站、G中各发电厂有功实时计划值，通过潮流计算，更新S，重新计算电网安全风险值，获取电网安全风险预控决策；
将负载率大于1的所有组合内N中各新能源场站有功分档区间所对应的有功期望值中的最大值分别作为其t1时刻有功取值区间下限；
N中新能源场站有功控制总量范围的上限为-ρPn.sum、下限为
其中，ρ为设定的控制量占比参数，大于0，Pn.sum为N中新能源场站t1时刻有功实时计划值总和，rs.cr为设定的电网安全风险门槛值，b为设定的参数，大于0，rs为电网安全风险值；
优化目标为以N中各新能源场站、G中各发电厂有功对电网安全稳定的影响因子对其有功控制量加权和最小；
电网安全运行约束包括：N中新能源场站有功控制总量与G中发电厂有功控制总量二者之和为0，以及N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功不大于该输电通道t1时刻安全稳定限额；
计算N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中各输电通道有功公式为：
P't＝Pt+∑n∈N(Pc.nst.n)+∑g∈G(Pc.gst.g),t∈T (5)
式中，P't为N中新能源场站、G中发电厂有功控制量实施后T中输电通道t的有功，Pt为S下T中输电通道t的有功，Pc.n为N中新能源场站n的有功控制量，st.n为N中新能源场站n对T中输电通道t的有功灵敏度，Pc.g为G中发电厂g的有功控制量，st.g为G中发电厂g对T中输电通道t的有功灵敏度。
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| CN110555785A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-12-10 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种月度计划安全稳定校核方法及系统 |
| CN111130149A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-05-08 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种考虑性能分布特性的电网发电有功控制方法及系统 |
| CN111130100A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-08 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 考虑新能源不确定性的日内计划安全稳定校核方法及系统 |
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2020
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