CN112564092B - 一种受端电网阻塞消除方法、系统及装置 - Google Patents

一种受端电网阻塞消除方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本公开属于受端电网阻塞领域，公开了一种受端电网阻塞消除方法、系统及装置，方法包括：针对于多区域供电，采用分区备用方式，根据所述区域的日前调度模型，进行所述区域的备用配置，根据所述区域的再调度模型，进行对所述区域的备用调用产生的阻塞进行消除；可以更经济地消除输电阻塞，指导接入高比例区外来电和本地新能源的受端电网调整运行方式消除阻塞。

Description

一种受端电网阻塞消除方法、系统及装置
技术领域
本公开属于受端电网阻塞处理领域，具体涉及一种受端电网阻塞消除方法系统及装置。
背景技术
随着可再生能源的大量并网，远距离跨区输送的规模也持续增长，部分地区开始呈现出明显的高比例区外来电馈入和本地大量新能源接入的受端电网特征。当前，这种电源特性的转变正在给受端系统的安全稳定和调峰备用方面带来诸多问题。大规模的区外来电和本地新能源的接入以及落点的分布，拉大了电力调峰需求差异，需要进行调峰互济，在此过程中，时有发生电网输电断面阻塞现象。
发明内容
本公开的目的在于提供一种受端电网阻塞消除方法系统及装置。
本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
一种受端电网阻塞消除方法，所述方法包括：
针对于多区域供电，采用分区备用方式，根据所述区域的日前调度模型，进行所述区域的备用配置，根据所述区域的再调度模型，进行对所述区域的备用调用产生的阻塞进行消除。
在一些公开中，所述区域的日前调度模型，建立在所述区域的区外来电和本地可再生能源的约束下。
在一些公开中，所述区域的再调度模型，建立在所述区域的机组出力调整成本和备用调用成本之和最小的约束下。
在一些公开中，所述日前调度模型具体为：
Figure BDA0002803985810000021
式中，f为日前调度模型的目标函数，下标i表示发电机i的对应编号，下标t表示时刻t，PGi,t、Di,t、Ri,t分别为t时刻发电机i的输出功率、运行下备用功率、运行上备用功率；ai,bi分别为发电机i成本曲线系数；pi，βi，γi分别为发电机i的常温启动成本、下备用成本、上备用成本；Yi,t为t时刻发电机i的开停机0-1状态；NT为仿真时间分段数；NG为发电机总数量；
所述日前调度模型进包含以下约束条件：
a.日前调度系统功率平衡约束：
Figure BDA0002803985810000022
式中：Po,t，Pwf,t，PLf,t分别为t时刻区外来电注入功率、可再生能源预测发电功率、系统预测负荷；
b.日前调度爬坡约束：
Figure BDA0002803985810000023
式中：
Figure BDA0002803985810000024
分别是发电机i的最大向下爬坡速率和最大向上爬坡速率；
c.出力约束：
Figure BDA0002803985810000025
式中：
Figure BDA0002803985810000026
分别为发电机i的最大、最小出力；
d.日前调度网络约束：
Figure BDA0002803985810000027
Figure BDA0002803985810000028
式中：Pl max为线路l的输送功率上限；
Figure BDA0002803985810000031
为t时刻节点m的注入功率；Gl,m为支路l关于节点m的功率转移因子，G(m)是节点m所连机组的集合，Pinf,m,t、Pwf,m,t、PLf,m,t分别为t时刻节点m的区外来电注入功率、可再生能源预测发电功率、系统预测负荷；
e.日前调度最小开停机约束：
(Yi,t-Yi,t-1)+(Yi,t+τ-1-Yi,t+τ)≤1
(Yi,t-1-Yi,t)+(Yi,t+π-Yi,t+π-1)≤1
Figure BDA0002803985810000032
Figure BDA0002803985810000033
式中：TON，TOFF分别是发电机的最小开停机时间；τ，π是中间变量；
f.日前调度运行备用约束：
Figure BDA0002803985810000034
Figure BDA0002803985810000035
Figure BDA0002803985810000036
YRi,t≤Yi,t
Figure BDA0002803985810000037
Figure BDA0002803985810000038
Figure BDA0002803985810000039
YDi,t≤Yi,t
式中：λu，λd分别是系统总的上备用和下备用系数；YRi,t，YDi,t为0-1变量，分别是t时刻发电机i的运行备用状态，
Figure BDA00028039858100000310
分别为发电机i的上备用容量和下备用容量。
在一些公开中，所述再调度模型具体为：
Figure BDA0002803985810000041
式中：f为再调度模型目标函数，下标i表示发电机i的对应值，下标t表示时刻t；bi为发电机i调整出力的成本；ΔPu,Gi,t、ΔPd,Gi,t分别为t时刻发电机i的向上、下出力调整量；βi，γi分别为发电机i的下备用成本、上备用成本；ΔDi,t、ΔRi,t分别为t时刻发电机i在实时运行t时刻调用的下备用、上备用；NT为仿真时间分段数；NG为发电机总数量；
所述再调度模型包含以下约束条件：
a.系统功率平衡约束：
Figure BDA0002803985810000042
Figure BDA0002803985810000043
式中，Pre,Gi,t为t时刻发电机i的调整后出力；ΔPLf,t、ΔPwf,t为t时刻的负荷偏移和风电偏移量。
b.出力调整约束：
Figure BDA0002803985810000044
式中，ΔPGi,t为t时刻发电机i的总出力调整量。
c.调整后出力约束：
Figure BDA0002803985810000045
d.调整后爬坡约束：
Figure BDA0002803985810000046
式中，Pre,Gi,t+1为t+1时刻发电机i的调整后出力。
e.备用调用约束：
Figure BDA0002803985810000047
f.网络约束：
Figure BDA0002803985810000051
Figure BDA0002803985810000052
式中，
Figure BDA0002803985810000053
为t时刻节点m的注入功率改变量。
一种受端电网阻塞消除系统，包括日前调度模块、阻塞消除模块，所述阻塞消除系统利用阻塞消除模块调用备用资源应对系统的不确定性并调整机组出力消除调用备用导致的阻塞。
一种受端电网阻塞消除装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现以下消除方法；
针对于多区域供电，采用分区备用方式，根据所述区域的日前调度模型，进行所述区域的备用配置，根据所述区域的再调度模型，进行对所述区域的备用调用产生的阻塞进行消除。
在一些公开中，所述区域的日前调度模型，建立在所述区域的区外来电和本地可再生能源的约束下。
在一些公开中，所述区域的再调度模型，建立在所述区域的机组出力调整成本和备用调用成本之和最小的约束下。
在一些公开中，所述日前调度模型的建立具体为：
Figure BDA0002803985810000054
式中，f为日前调度模型的目标函数，下标i表示发电机i的对应编号，下标t表示时刻t，PGi,t、Di,t、Ri,t分别为t时刻发电机i的输出功率、运行下备用功率、运行上备用功率；ai,bi分别为发电机i成本曲线系数；pi，βi，γi分别为发电机i的常温启动成本、下备用成本、上备用成本；Yi,t为t时刻发电机i的开停机0-1状态；NT为仿真时间分段数；NG为发电机总数量；
所述日前调度模型包含以下约束条件：
a.日前调度系统功率平衡约束：
Figure BDA0002803985810000061
式中：Po,t，Pwf,t，PLf,t分别为t时刻区外来电注入功率、可再生能源预测发电功率、系统预测负荷；
b.日前调度爬坡约束：
Figure BDA0002803985810000062
式中：
Figure BDA0002803985810000063
分别是发电机i的最大向下爬坡速率和最大向上爬坡速率；
c.出力约束：
Figure BDA0002803985810000064
式中：
Figure BDA0002803985810000065
分别为发电机i的最大、最小出力；
d.日前调度网络约束：
Figure BDA0002803985810000066
Figure BDA0002803985810000067
式中：Pl max为线路l的输送功率上限；
Figure BDA0002803985810000068
为t时刻节点m的注入功率；Gl,m为支路l关于节点m的功率转移因子，G(m)是节点m所连机组的集合，Pinf,m,t、Pwf,m,t、PLf,m,t分别为t时刻节点m的区外来电注入功率、可再生能源预测发电功率、系统预测负荷；
e.日前调度最小开停机约束：
(Yi,t-Yi,t-1)+(Yi,t+τ-1-Yi,t+τ)≤1
(Yi,t-1-Yi,t)+(Yi,t+π-Yi,t+π-1)≤1
Figure BDA0002803985810000071
Figure BDA0002803985810000072
式中：TON，TOFF分别是发电机的最小开停机时间；τ，π是中间变量；
f.日前调度运行备用约束：
Figure BDA0002803985810000073
Figure BDA0002803985810000074
Figure BDA0002803985810000075
YRi,t≤Yi,t
Figure BDA0002803985810000076
Figure BDA0002803985810000077
Figure BDA0002803985810000078
YDi,t≤Yi,t
式中：λu，λd分别是系统总的上备用和下备用系数；YRi,t，YDi,t为0-1变量，分别是t时刻发电机i的运行备用状态，
Figure BDA0002803985810000079
分别为发电机i的上备用容量和下备用容量。
在一些公开中，所述再调度模型具体为：
Figure BDA00028039858100000710
式中：f为再调度模型目标函数，下标i表示发电机i的对应值，下标t表示时刻t；bi为发电机i调整出力的成本；ΔPu,Gi,t、ΔPd,Gi,t分别为t时刻发电机i的向上、下出力调整量；βi，γi分别为发电机i的下备用成本、上备用成本；ΔDi,t、ΔRi,t分别为t时刻发电机i在实时运行t时刻调用的下备用、上备用；NT为仿真时间分段数；NG为发电机总数量；
所述再调度模型包含以下约束条件：
a.系统功率平衡约束：
Figure BDA0002803985810000081
Figure BDA0002803985810000082
式中，Pre,Gi,t为t时刻发电机i的调整后出力；ΔPLf,t、ΔPwf,t为t时刻的负荷偏移和风电偏移量。
b.出力调整约束：
Figure BDA0002803985810000083
式中，ΔPGi,t为t时刻发电机i的总出力调整量。
c.调整后出力约束：
Figure BDA0002803985810000084
d.调整后爬坡约束：
Figure BDA0002803985810000085
式中，Pre,Gi,t+1为t+1时刻发电机i的调整后出力。
e.备用调用约束：
Figure BDA0002803985810000086
f.网络约束：
Figure BDA0002803985810000087
Figure BDA0002803985810000088
式中，
Figure BDA0002803985810000089
为t时刻节点m的注入功率改变量。
本公开的有益效果：
在实时运行过程中即时、可以更经济地消除重要输电断面的阻塞；能够有效指导电力企业合理优化配置资源，从而消除区域输电阻塞问题。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例模拟的受端电网受端电网简洁化网架图；
图2为本实施例模拟的江南净负荷向上偏移3％，江北不变的调度结果展示图；
图3为本实施例模拟的江南不变，江北向下新能源大发3％的调度结果展示图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
如图1所示，基于的模拟的受端电网受端电网简洁化网架，阐释本公开的消除方法的有效性和经济性，其中以I EEE-14节点代替该受端电网，节点1-节点5代表江北，节点6-节点14代表江南，线路5-6，4-7，4-9代表过江断面输电通道。
假定受端电网的电源和负荷分布结构，南北功率分配情况如表1，江南机组运行和备用成本略低于江北机组。过江通道总容量为27000MW，负荷和可再生能源预测偏差均设定为6％。
表1
Figure BDA0002803985810000101
设置系统总备用和分区备用两种备用方式作为对比方案。
系统总备用方式，在调度安排时仅考虑系统总的负荷备用约束，系统总的上备用系数λu设为3％，下备用系数λd设为3％。
系统分区备用方式，在调度安排时分区域备用，对江南江北分别设置相同的备用系数，上备用系数λu设为3％，下备用系数λd设为3％。
系统统一备用方式下，备用主要由江北机组承担，分区备用下由江南江北分别提供备用。不同净负荷变化情况下两种备用方式调度结果如下：
(1)江南净负荷向上偏移3％，江北不变(两种方式均阻塞)
再调度结果见图2。系统统一备用方式下，备用主要由江北机组承担，当江南净负荷向上偏移时，调用江北备用应对负荷变化，导致过江潮流越限，江南机组增加出力，江北机组减小出力，机组出力调整量较大；分区备用下，江南江北分别备用，由于江北机组便宜，所以江南负荷向上偏移时，在满足潮流约束的情况下，仍然会调用江北的上备用。
不同备用方式下再调度成本见表2。可见在分区备用方式下，再调度成本较低。
表2 单位：元
多付成本 补偿成本 再调度成本
统一备用 5156575 22193 5178768
分区备用 840582 6721 847303
(2)江南不变，江北向下，新能源大发3％(两种方式均阻塞)
再调度结果见图3。系统统一备用方式下，备用主要由江北机组承担，当江北新能源大发，净负荷向下偏移时，调用江北备用应对负荷变化，导致过江潮流越限，江南机组增加出力，江北机组减小出力，由于引起潮流越限的原因并非备用的传输，而是由节点出力变化叠加导致，因此调整量相对较小；分区备用下，江南江北分别备用，江北新能源大发时，仍调用江北备用，与统一备用情况类似，需要通过机组出力调整解决过江断面潮流越限的问题。
不同备用方式下再调度成本见表3。可见在分区备用方式下，再调度成本较低。
表3 单位：元
多付成本 补偿成本 再调度成本
统一备用 4486 29 4515
分区备用 4427 27 4454
(3)各种净负荷变化情况下阻塞情况
统一备用与分区备用在各种净负荷变化情况下过江断面阻塞情况见表4、表5。对各种场景下的再调度成本进行剖析，如表6所示，可以发现分区备用下的再调度可以更经济的消除输电线路阻塞。
表4
Figure BDA0002803985810000121
表5
分区备用 江北向上 江北向下 江北不变
江南向上 √ √ √
江南向下 × √ ×
江南不变 √ √ ×
表6 单位：元
统一备用 分区备用
江南不变，江北向上 26782 1654
江南向下，江北向下 0 1583359
江南向上，江北向下 5178484 843961
江南向上，江北向上 5190823 1612915
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。

Claims (3)

1.一种受端电网阻塞消除方法，其特征在于，所述方法包括：
针对于多区域供电，采用分区备用方式，根据所述区域的日前调度模型，进行所述区域的备用配置，根据所述区域的再调度模型，进行对所述区域的备用调用产生的阻塞进行消除；
所述区域的日前调度模型，建立在所述区域的区外来电和本地可再生能源的约束下；
所述区域的再调度模型，建立在所述区域的机组出力调整成本和备用调用成本之和最小的约束下；
所述日前调度模型具体为：
Figure FDA0003675277390000011
式中，f为日前调度模型的目标函数，下标i表示发电机i的对应编号，下标t表示时刻t，PGi,t、Di,t、Ri,t分别为t时刻发电机i的输出功率、运行下备用功率、运行上备用功率；ai,bi分别为发电机i成本曲线系数；pi，βi，γi分别为发电机i的常温启动成本、下备用成本、上备用成本；Yi,t为t时刻发电机i的开停机0-1状态；NT为仿真时间分段数；NG为发电机总数量；
所述日前调度模型包含以下约束条件：
a.日前调度系统功率平衡约束：
Figure FDA0003675277390000012
式中：Po,t，Pwf,t，PLf,t分别为t时刻区外来电注入功率、可再生能源预测发电功率、系统预测负荷；
b.日前调度爬坡约束：
Figure FDA0003675277390000021
式中：
Figure FDA0003675277390000022
分别是发电机i的最大向下爬坡速率和最大向上爬坡速率；
c.出力约束：
Figure FDA0003675277390000023
式中：
Figure FDA0003675277390000024
分别为发电机i的最大、最小出力；
d.日前调度网络约束：
Figure FDA0003675277390000025
Figure FDA0003675277390000026
式中：Pl max为线路l的输送功率上限；
Figure FDA0003675277390000027
为t时刻节点m的注入功率；Gl,m为支路l关于节点m的功率转移因子，G(m)是节点m所连机组的集合，Pinf,m,t、Pwf,m,t、PLf,m,t分别为t时刻节点m的区外来电注入功率、可再生能源预测发电功率、系统预测负荷；
e.日前调度最小开停机约束：
(Yi,t-Yi,t-1)+(Yi,t+τ-1-Yi,t+τ)≤1
(Yi,t-1-Yi,t)+(Yi,t+π-Yi,t+π-1)≤1
Figure FDA0003675277390000028
Figure FDA0003675277390000029
式中：TON，TOFF分别是发电机的最小开停机时间；τ，π是中间变量；
f.日前调度运行备用约束：
Figure FDA00036752773900000210
Figure FDA00036752773900000211
Figure FDA00036752773900000212
YRi,t≤Yi,t
Figure FDA0003675277390000031
Figure FDA0003675277390000032
Figure FDA0003675277390000033
YDi,t≤Yi,t
式中：λu，λd分别是系统总的上备用和下备用系数；YRi,t，YDi,t为0-1变量，分别是t时刻发电机i的运行备用状态，
Figure FDA0003675277390000034
分别为发电机i的上备用容量和下备用容量；
所述再调度模型具体为：
Figure FDA0003675277390000035
式中：f为再调度模型目标函数，下标i表示发电机i的对应值，下标t表示时刻t；bi为发电机i调整出力的成本；ΔPu,Gi,t、ΔPd,Gi,t分别为t时刻发电机i的向上、下出力调整量；βi，γi分别为发电机i的下备用成本、上备用成本；ΔDi,t、ΔRi,t分别为t时刻发电机i在实时运行t时刻调用的下备用、上备用；NT为仿真时间分段数；NG为发电机总数量；
所述再调度模型包含以下约束条件：
a.系统功率平衡约束：
Figure FDA0003675277390000036
Figure FDA0003675277390000037
式中，Pre,Gi,t为t时刻发电机i的调整后出力；ΔPLf,t、ΔPwf,t为t时刻的负荷偏移和风电偏移量；
b.出力调整约束：
Figure FDA0003675277390000038
式中，ΔPGi,t为t时刻发电机i的总出力调整量；
c.调整后出力约束：
Figure FDA0003675277390000041
d.调整后爬坡约束：
Figure FDA0003675277390000042
式中，Pre,Gi,t+1为t+1时刻发电机i的调整后出力；
e.备用调用约束：
Figure FDA0003675277390000043
f.网络约束：
Figure FDA0003675277390000044
Figure FDA0003675277390000045
式中，
Figure FDA0003675277390000046
为t时刻节点m的注入功率改变量。
2.根据权利要求1所述的消除方法的受端电网阻塞消除系统，其特征在于，包括日前调度模块、阻塞消除模块，所述阻塞消除系统利用阻塞消除模块调用备用资源应对系统的不确定性并调整机组出力消除调用备用导致的阻塞。
3.一种受端电网阻塞消除装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现权利要求1所述的消除方法。
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CN111900728A (zh) * 2020-07-16 2020-11-06 江苏电力交易中心有限公司 基于区块链的配电网阻塞消除方法及系统

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