CN113240546B - 密集水电地区的机组月度调度方法 - Google Patents

密集水电地区的机组月度调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种密集水电地区的机组月度调度方法，包括获取目标密集水电地区的机组数据和预挂牌月偏差平衡机制相关数据；将各机组的月度电量分解到日；在每个调度日前制定日前机组出力计划；在调度日当天实时调整机组出力；将当日的偏差电量平均分配到当月剩余的每日的计划电量当中；重复上述步骤完成密集水电地区的机组月度调度。本发明将月度合约电量分解到日，作为机组初始日计划电量，以机组日偏差平衡最小为目标进行调度，并将日偏差电量在月内滚动的方法可以实现预挂牌平衡机制下月度偏差平衡最小，通过日偏差电量的滚动使得机组偏差电量在月内自行抵消，灵活性较高，可适用于来水、负荷等预测偏差较大的情况，而且可靠性高、实用性好。

Description

密集水电地区的机组月度调度方法
技术领域
本发明属于电网调度领域，具体涉及一种密集水电地区的机组月度调度方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，电力系统的稳定可靠运行，就成为了电力系统最重要的任务之一。
目前，随着电网技术的发展和管理水平的提高，预挂牌月偏差平衡机制已经开始应用于电网运行阶段，从而通过调整电源侧出力来确保供需平衡。但是，预挂牌月偏差平衡机制加入和执行，加强了月度合同刚性执行的力度。因此，该机制对调度机构提出了更高的要求，需要调度机构寻求一种切实可行的调度方法以适应这种偏差平衡机制，从而减小系统偏差。
但是，在密集水电地区，水电可用出力很大程度上取决于天气、来水等因素，随机性较强，会造成很大的发电量偏差。因此，对于密集水电地区，亟需提供一种月度调度方法，以确保有效减少月度电量偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、实用性好且能够有效减少月度电量偏差的密集水电地区的机组月度调度方法。
本发明提供的这种密集水电地区的机组月度调度方法，包括如下步骤：
S1.获取目标密集水电地区的机组数据和预挂牌月偏差平衡机制相关数据；
S2.根据步骤S1获取的数据，将各机组的月度电量分解到日；
S3.在每个调度日前制定日前机组出力计划；
S4.根据步骤S3制定的日前机组出力计划，在调度日当天实时调整机组出力；
S5.采用步骤S4完成机组的当日实时出力调整后，将当日的偏差电量平均分配到当月剩余的每日的计划电量当中；
S6.重复步骤S3～S5，完成密集水电地区的机组月度调度。
步骤S2所述的将各机组的月度电量分解到日，具体为采用如下步骤进行分解：
A.针对火电机组，采用二次规划法，以各机组的合约完成进度偏差最小为目标构建目标函数；
B.针对水电机组，以日分解电量与水电预测出力方差最小为目标构建目标函数；
C.构造约束条件；
D.在步骤C构造的约束条件下，求解火电机组的目标函数和水电机组的目标函数，从而将各机组的月度电量分解到日。
步骤A所述的针对火电机组，采用二次规划法，以各机组的合约完成进度偏差最小为目标构建目标函数，具体为采用如下算式构建目标函数：
Figure BDA0003060656310000021
式中T为火电部分目标函数；X为当月的天数；I为火电机组总数；ci,x为火电机组i在第x天的合约电量完成进度，且
Figure BDA0003060656310000022
Figure BDA0003060656310000023
为火电机组i的第x天的分解电量，
Figure BDA0003060656310000031
为火电机组i第x天以前已经完成的电量且
Figure BDA0003060656310000032
为火电机组i在第d天完成的电量，1≤d≤x-1，
Figure BDA0003060656310000033
为火电机组i的月度合约电量；
Figure BDA0003060656310000034
为所有火电机组平均进度且
Figure BDA0003060656310000035
步骤B所述的针对水电机组，以日分解电量与水电预测出力方差最小为目标构建目标函数，具体为采用如下算式构建目标函数：
Figure BDA0003060656310000036
式中H为水电部分目标函数；Qmax,j,x为水电机组j在第x天的最大发电能力；
Figure BDA0003060656310000037
为水电机组j在第x天的分解电量；J为水电机组总数。
步骤C所述的构造约束条件，具体为采用如下算式作为约束条件：
Figure BDA0003060656310000038
Figure BDA0003060656310000039
Figure BDA00030606563100000310
式中
Figure BDA00030606563100000311
为火电机组i的第x天的分解电量；
Figure BDA00030606563100000312
为火电机组i的第x天的分解电量的最小值；
Figure BDA00030606563100000313
为火电机组i的第x天的分解电量的最大值；
Figure BDA00030606563100000314
为水电机组j在第x天的分解电量；
Figure BDA00030606563100000315
为水电机组j在第x天的分解电量的最小值；
Figure BDA0003060656310000041
为水电机组j在第x天的分解电量的最大值；
Figure BDA0003060656310000042
为火电机组i的月度合约电量；
Figure BDA0003060656310000043
为水电机组j的月度合约电量；Dx为第x天的负荷需求；X为当月的天数；I为火电机组总数；J为水电机组总数。
步骤S3所述的在每个调度日前制定日前机组出力计划，具体为采用如下步骤制定计划：
a.采用如下算式构建偏差平衡目标函数：
Figure BDA0003060656310000044
式中Ninc为参与上调的机组数；Eu为参与上调的机组的机组日实发电量；Eu,day为参与上调的机组的日计划电量；Cu,inc为机组上调报价；Ndec为参与下调的机组数；Ev,day为参与下调的机组的日计划电量；Ev为参与下调的机组的机组日实发电量；Cv,dec为机组下调报价；
b.采用如下算式构建节能降耗目标函数：
min f2＝fT+fH
式中fT为火电煤耗且
Figure BDA0003060656310000045
T为调度周期，I为火电机组总数，ai、bi和ci均为火电机组i的煤耗系数，δi,t为火电机组i在t时刻的机组启停状态，且若机组开启δi,t＝1，否则δi,t＝0，Pi,t为火电机组i在t时刻的出力；
Figure BDA0003060656310000046
为机组启动煤耗，
Figure BDA0003060656310000047
为机组停机煤耗；fH为水电机组弃水成本且
Figure BDA0003060656310000048
η为水煤折算系数，djt为水电机组j在t时刻弃水流量；
c.采用如下算式构建约束条件：
节点功率平衡约束：
Figure BDA0003060656310000051
备用约束：
Figure BDA0003060656310000052
线路传输约束：
Figure BDA0003060656310000053
火电机组约束：
Figure BDA0003060656310000054
水电机组约束：
Figure BDA0003060656310000055
式中N为电网节点总数；A为机组-节点关联矩阵；Pn,t为t时刻机组n出力；Ln,t为t时刻节点n的负荷；M为电网支路总数；B为支路-节点关联矩阵；FL.t为t时刻支路m的潮流功率；I为火电机组总数；Pi,max为火电机组i在t时刻最大可用出力；δi,t为火电机组t时刻开停机状态；J为水电机组总数；Pj,t,max为水电机组j在t时刻最大可用出力；L为系统内负荷节点数量；Pl,t为t时刻节点l的负荷；S为备用要求；FLbt为支路b在t时刻功率潮流；θp为支路b在节点p的相角；θq为支路b在节点q的相角；xpq为支路b的电抗；FLbmin为支路b的功率下限值；FLbmax为支路b的功率上限值；θpt为节点p在t时刻相角；θpmin为节点p的相角下限；θpmax为节点p的相角上限；θref为平衡节点相角；Ii,t为火电机组i在t时刻开停机状态；Pi,min为火电机组i的出力下限；Pi,t为火电机组i在t时刻的出力值；Pi,max为火电机组i的出力上限；RUi为机组爬坡限制；RDi为机组爬坡限制；
Figure BDA0003060656310000061
为火电机组i在t-1时刻的机组持续运行时间；
Figure BDA0003060656310000062
为火电机组i在t-1时刻的机组持续停机时间；
Figure BDA0003060656310000063
为火电机组i在t时刻的机组允许最小运行时间；
Figure BDA0003060656310000064
为火电机组i在t时刻的机组允许最小停机时间；Vj,t为水电机组j在t时刻的出力值；
Figure BDA0003060656310000065
为水电机组j在t时刻的入库流量；qjt为水电机组j在t时刻的发电流量；djt为水电机组j在t时刻的弃水流量；Vj,min为水电机组j的最小出力值；Vj,max为水电机组j的最大出力值；qj,max为水电机组j在t时刻的最大发电流量；Pj,t为水电机组j在t时刻的可用出力；Pj,max为水电机组j的最大可用出力；ρj为水电机组j的发电耗水率；
d.在步骤c构建的约束条件下，求解步骤a和步骤b构建的目标函数，从而制定日前机组出力计划。
步骤S4所述的在调度日当天实时调整机组出力，具体为求解如下目标函数，从而实时调整机组出力：
Figure BDA0003060656310000066
式中N′inc为参与上调的机组总数；Iu,t为机组t时刻开停机状态；P′u,t为日内调度t时刻机组u的实际出力；Pu,t为日前计划中t时刻机组u的出力；Cu,inc为机组u上调报价；N′dec为参与下调的机组总数；Iv,t为机组t时刻开停机状态；Pv,t为日前计划中t时刻机组v的出力；P′v,t为日内调度t时刻机组v的实际出力；Cv,dec为机组v下调的报价。
本发明提供的这种密集水电地区的机组月度调度方法，将月度合约电量分解到日，作为机组初始日计划电量，以机组日偏差平衡最小为目标进行调度，并将日偏差电量在月内滚动的方法可以实现预挂牌平衡机制下月度偏差平衡最小，通过日偏差电量的滚动使得机组偏差电量在月内自行抵消，灵活性较高，可适用于来水、负荷等预测偏差较大的情况，而且可靠性高、实用性好。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种密集水电地区的机组月度调度方法，包括如下步骤：
S1.获取目标密集水电地区的机组数据和预挂牌月偏差平衡机制相关数据；
S2.根据步骤S1获取的数据，将各机组的月度电量分解到日；具体为采用如下步骤进行分解：
A.针对火电机组，采用二次规划法，以各机组的合约完成进度偏差最小为目标构建目标函数；具体为采用如下算式构建目标函数：
Figure BDA0003060656310000071
式中T为火电部分目标函数；X为当月的天数；I为火电机组总数；ci,x为火电机组i在第x天的合约电量完成进度，且
Figure BDA0003060656310000072
为火电机组i的第x天的分解电量，
Figure BDA0003060656310000073
为火电机组i第x天以前已经完成的电量且
Figure BDA0003060656310000074
为火电机组i在第d天完成的电量，1≤d≤x-1，
Figure BDA0003060656310000075
为火电机组i的月度合约电量；
Figure BDA0003060656310000081
为所有火电机组平均进度且
Figure BDA0003060656310000082
B.针对水电机组，以日分解电量与水电预测出力方差最小为目标构建目标函数；具体为采用如下算式构建目标函数：
Figure BDA0003060656310000083
式中H为水电部分目标函数；Qmax,j,x为水电机组j在第x天的最大发电能力；
Figure BDA0003060656310000084
为水电机组j在第x天的分解电量；J为水电机组总数；
C.构造约束条件；具体为采用如下算式作为约束条件：
Figure BDA0003060656310000085
Figure BDA0003060656310000086
Figure BDA0003060656310000087
式中
Figure BDA0003060656310000088
为火电机组i的第x天的分解电量；
Figure BDA0003060656310000089
为火电机组i的第x天的分解电量的最小值；
Figure BDA00030606563100000810
为火电机组i的第x天的分解电量的最大值；
Figure BDA00030606563100000811
为水电机组j在第x天的分解电量；
Figure BDA00030606563100000812
为水电机组j在第x天的分解电量的最小值；
Figure BDA00030606563100000813
为水电机组j在第x天的分解电量的最大值；
Figure BDA00030606563100000814
为火电机组i的月度合约电量；
Figure BDA00030606563100000815
为水电机组j的月度合约电量；Dx为第x天的负荷需求；X为当月的天数；I为火电机组总数；J为水电机组总数；
D.在步骤C构造的约束条件下，求解火电机组的目标函数和水电机组的目标函数，从而将各机组的月度电量分解到日；
S3.在每个调度日前制定日前机组出力计划；具体为采用如下步骤制定计划：
a.采用如下算式构建偏差平衡目标函数：
Figure BDA0003060656310000095
式中Ninc为参与上调的机组数；Eu为参与上调的机组的机组日实发电量；Eu,day为参与上调的机组的日计划电量；Cu,inc为机组上调报价；Ndec为参与下调的机组数；Ev,day为参与下调的机组的日计划电量；Ev为参与下调的机组的机组日实发电量；Cv,dec为机组下调报价；
b.采用如下算式构建节能降耗目标函数：
min f2＝fT+fH
式中fT为火电煤耗且
Figure BDA0003060656310000091
T为调度周期，I为火电机组总数，ai、bi和ci均为火电机组i的煤耗系数，δi,t为火电机组i在t时刻的机组启停状态，且若机组开启δi,t＝1，否则δi,t＝0，Pi,t为火电机组i在t时刻的出力；
Figure BDA0003060656310000092
为机组启动煤耗，
Figure BDA0003060656310000093
为机组停机煤耗；fH为水电机组弃水成本且
Figure BDA0003060656310000094
η为水煤折算系数，djt为水电机组j在t时刻弃水流量；
c.采用如下算式构建约束条件：
节点功率平衡约束：
Figure BDA0003060656310000101
备用约束：
Figure BDA0003060656310000102
线路传输约束：
Figure BDA0003060656310000103
火电机组约束：
Figure BDA0003060656310000104
水电机组约束：
Figure BDA0003060656310000105
式中N为电网节点总数；A为机组-节点关联矩阵；Pn,t为t时刻机组n的出力；Ln,t为t时刻节点n的负荷；M为电网支路总数；B为支路-节点关联矩阵；FL.t为t时刻支路m的潮流功率；I为火电机组总数；Pi,max为火电机组i在t时刻最大可用出力；δi,t为火电机组t时刻开停机状态；J为水电机组总数；Pj,t,max为水电机组j在t时刻最大可用出力；L为系统内负荷节点数量；Pl,t为t时刻节点l的负荷；S为备用要求；FLbt为支路b在t时刻功率潮流；θp为支路b在节点p的相角；θq为支路b在节点q的相角；xpq为支路b的电抗；FLbmin为支路b的功率下限值；FLbmax为支路b的功率上限值；θpt为节点p在t时刻相角；θpmin为节点p的相角下限；θpmax为节点p的相角上限；θref为平衡节点相角；Ii,t为火电机组i在t时刻开停机状态；Pi,min为火电机组i的出力下限；Pi,t为火电机组i在t时刻的出力值；Pi,max为火电机组i的出力上限；RUi为机组爬坡限制；RDi为机组爬坡限制；
Figure BDA0003060656310000111
为火电机组i在t-1时刻的机组持续运行时间；
Figure BDA0003060656310000112
为火电机组i在t-1时刻的机组持续停机时间；
Figure BDA0003060656310000113
为火电机组i在t时刻的机组允许最小运行时间；
Figure BDA0003060656310000114
为火电机组i在t时刻的机组允许最小停机时间；Vj,t为水电机组j在t时刻的出力值；
Figure BDA0003060656310000115
为水电机组j在t时刻的入库流量；qjt为水电机组j在t时刻的发电流量；djt为水电机组j在t时刻的弃水流量；Vj,min为水电机组j的最小出力值；Vj,max为水电机组j的最大出力值；qj,max为水电机组j在t时刻的最大发电流量；Pj,t为水电机组j在t时刻的可用出力；Pj,max为水电机组j的最大可用出力；ρj为水电机组j的发电耗水率；
d.在步骤c构建的约束条件下，求解步骤a和步骤b构建的目标函数，从而制定日前机组出力计划；
S4.根据步骤S3制定的日前机组出力计划，在调度日当天实时调整机组出力；具体为求解如下目标函数，从而实时调整机组出力：
Figure BDA0003060656310000116
式中N′inc为参与上调的机组总数；Iu,t为机组t时刻开停机状态；P′u,t为日内调度t时刻机组u的实际出力；Pu,t为日前计划中t时刻机组u的出力；Cu,inc为机组u上调报价；N′dec为参与下调的机组总数；Iv,t为机组t时刻开停机状态；Pv,t为日前计划中t时刻机组v的出力；P′v,t为日内调度t时刻机组v的实际出力；Cv,dec为机组v下调的报价；
S5.采用步骤S4完成机组的当日实时出力调整后，将当日的偏差电量平均分配到当月剩余的每日的计划电量当中；具体实施时，当进行到该月的最后一日调度完成时，最后一日机组的实发电量和该日机组的计划发电量的差就等于该机组的月度总偏差电量，调度机构再根据机组上下调价低优先原则安排机组出力则可以实现月偏差平衡最小；
S6.重复步骤S3～S5，完成密集水电地区的机组月度调度。

Claims (2)

1.一种密集水电地区的机组月度调度方法，包括如下步骤：
S1.获取目标密集水电地区的机组数据和预挂牌月偏差平衡机制相关数据；
S2.根据步骤S1获取的数据，将各机组的月度电量分解到日；具体为采用如下步骤进行分解：
A.针对火电机组，采用二次规划法，以各机组的合约完成进度偏差最小为目标构建目标函数；具体为采用如下算式构建目标函数：
Figure FDA0003562322420000011
式中T为火电部分目标函数；X为当月的天数；I为火电机组总数；ci,x为火电机组i在第x天的合约电量完成进度，且
Figure FDA0003562322420000012
Figure FDA0003562322420000013
为火电机组i的第x天的分解电量，
Figure FDA0003562322420000014
为火电机组i第x天以前已经完成的电量且
Figure FDA0003562322420000015
Figure FDA0003562322420000016
为火电机组i在第d天完成的电量，1≤d≤x-1，
Figure FDA0003562322420000017
为火电机组i的月度合约电量；
Figure FDA0003562322420000018
为所有火电机组平均进度且
Figure FDA0003562322420000019
B.针对水电机组，以日分解电量与水电预测出力方差最小为目标构建目标函数；具体为采用如下算式构建目标函数：
Figure FDA00035623224200000110
式中H为水电部分目标函数；Qmax,j,x为水电机组j在第x天的最大发电能力；
Figure FDA00035623224200000111
为水电机组j在第x天的分解电量；J为水电机组总数；
C.构造约束条件；具体为采用如下算式作为约束条件：
Figure FDA0003562322420000021
Figure FDA0003562322420000022
Figure FDA0003562322420000023
式中
Figure FDA0003562322420000024
为火电机组i的第x天的分解电量；
Figure FDA0003562322420000025
为火电机组i的第x天的分解电量的最小值；
Figure FDA0003562322420000026
为火电机组i的第x天的分解电量的最大值；
Figure FDA0003562322420000027
为水电机组j在第x天的分解电量；
Figure FDA0003562322420000028
为水电机组j在第x天的分解电量的最小值；
Figure FDA0003562322420000029
为水电机组j在第x天的分解电量的最大值；
Figure FDA00035623224200000210
为火电机组i的月度合约电量；
Figure FDA00035623224200000211
为水电机组j的月度合约电量；Dx为第x天的负荷需求；X为当月的天数；I为火电机组总数；J为水电机组总数；
D.在步骤C构造的约束条件下，求解火电机组的目标函数和水电机组的目标函数，从而将各机组的月度电量分解到日；
S3.在每个调度日前制定日前机组出力计划；具体为采用如下步骤制定计划：
a.采用如下算式构建偏差平衡目标函数：
Figure FDA00035623224200000212
式中Ninc为参与上调的机组数；Eu为参与上调的机组的机组日实发电量；Eu,day为参与上调的机组的日计划电量；Cu,inc为机组上调报价；Ndec为参与下调的机组数；Ev,day为参与下调的机组的日计划电量；Ev为参与下调的机组的机组日实发电量；Cv,dec为机组下调报价；
b.采用如下算式构建节能降耗目标函数：
min f2＝fT+fH
式中fT为火电煤耗且
Figure FDA0003562322420000031
T为调度周期，I为火电机组总数，ai、bi和ci均为火电机组i的煤耗系数，δi,t为火电机组i在t时刻的机组启停状态，且若机组开启δi,t＝1，否则δi,t＝0，Pi,t为火电机组i在t时刻的出力；
Figure FDA0003562322420000032
为机组启动煤耗，
Figure FDA0003562322420000033
为机组停机煤耗；fH为水电机组弃水成本且
Figure FDA0003562322420000034
η为水煤折算系数，djt为水电机组j在t时刻弃水流量；
c.采用如下算式构建约束条件：
节点功率平衡约束：
Figure FDA0003562322420000035
备用约束：
Figure FDA0003562322420000036
线路传输约束：
Figure FDA0003562322420000037
火电机组约束：
Figure FDA0003562322420000041
水电机组约束：
Figure FDA0003562322420000042
式中N为电网节点总数；A为机组-节点关联矩阵；Pn,t为t时刻机组n出力；Ln,t为t时刻节点n的负荷；M为电网支路总数；B为支路-节点关联矩阵；FL.t为t时刻支路m的潮流功率；I为火电机组总数；Pi,max为火电机组i在t时刻最大可用出力；δi,t为火电机组t时刻开停机状态；J为水电机组总数；Pj,t,max为水电机组j在t时刻最大可用出力；L为系统内负荷节点数量；Pl,t为t时刻节点l的负荷；S为备用要求；FLbt为支路b在t时刻功率潮流；θp为支路b在节点p的相角；θq为支路b在节点q的相角；xpq为支路b的电抗；FLbmin为支路b的功率下限值；FLbmax为支路b的功率上限值；θpt为节点p在t时刻相角；θpmin为节点p的相角下限；θpmax为节点p的相角上限；θref为平衡节点相角；Ii,t为火电机组i在t时刻开停机状态；Pi,min为火电机组i的出力下限；Pi,t为火电机组i在t时刻的出力值；Pi,max为火电机组i的出力上限；RUi为机组爬坡限制；RDi为机组爬坡限制；
Figure FDA0003562322420000043
为火电机组i在t-1时刻的机组持续运行时间；
Figure FDA0003562322420000044
为火电机组i在t-1时刻的机组持续停机时间；
Figure FDA0003562322420000045
为火电机组i在t时刻的机组允许最小运行时间；
Figure FDA0003562322420000051
为火电机组i在t时刻的机组允许最小停机时间；Vj,t为水电机组j在t时刻的出力值；
Figure FDA0003562322420000052
为水电机组j在t时刻的入库流量；qjt为水电机组j在t时刻的发电流量；djt为水电机组j在t时刻的弃水流量；Vj,min为水电机组j的最小出力值；Vj,max为水电机组j的最大出力值；qj,max为水电机组j在t时刻的最大发电流量；Pj,t为水电机组j在t时刻的可用出力；Pj,max为水电机组j的最大可用出力；ρj为水电机组j的发电耗水率；
d.在步骤c构建的约束条件下，求解步骤a和步骤b构建的目标函数，从而制定日前机组出力计划；
S4.根据步骤S3制定的日前机组出力计划，在调度日当天实时调整机组出力；
S5.采用步骤S4完成机组的当日实时出力调整后，将当日的偏差电量平均分配到当月剩余的每日的计划电量当中；
S6.重复步骤S3～S5，完成密集水电地区的机组月度调度。
2.根据权利要求1所述的密集水电地区的机组月度调度方法，其特征在于步骤S4所述的在调度日当天实时调整机组出力，具体为求解如下目标函数，从而实时调整机组出力：
Figure FDA0003562322420000053
式中N′inc为参与上调的机组总数；Iu,t为机组t时刻开停机状态；P′u,t为日内调度t时刻机组u的实际出力；Pu,t为日前计划中t时刻机组u的出力；Cu,inc为机组u上调报价；N′dec为参与下调的机组总数；Iv,t为机组t时刻开停机状态；Pv,t为日前计划中t时刻机组v的出力；P′v,t为日内调度t时刻机组v的实际出力；Cv,dec为机组v下调的报价。
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