CN118100309A - 一种电力系统限电原因分析方法、系统、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力系统限电原因分析方法、系统、介质及设备，获取目标新型电力系统的数据信息；根据得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；根据得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；基于得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；根据得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因，能够有益于新型电力系统的发展规划以及安全稳定经济的运行。
Description
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种电力系统限电原因分析方法、系统、介质及设备。
背景技术
截止2023年4月底，风电、太阳能发电装机容量分别约3.8亿千瓦和4.4亿千瓦，同比增长了12.2％和36.6％。说明电力系统中新能源占比正处于一个快速上升的阶段，以化石能源为主体的传统电力系统正在向清洁低碳的新型电力系统演进，而大规模新能源接入带来的不确定性将使电力系统电力电量平衡风险剧增，一旦电力无法平衡，电力系统就会实施限电措施，影响电能的可靠供应。对限电原因进行分析将有利于对电力系统进行相应的规划调整，促进其稳定可靠运行。
但是现有分析新型电力系统电力电量平衡的方法大多对电力系统整体的限电概率进行计算，少有分析发生限电的具体原因。因此针对该问题，亟需要一种适用于新型电力系统限电原因分析的方法，从而对具体电力系统进行针对性的布局规划调整，有助于实际电力系统的可靠运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电力系统限电原因分析方法、系统、介质及设备，用于解决现有有效电力系统限电原因分析方法缺失的技术问题，能够有益于新型电力系统的发展规划以及安全稳定经济运行。
本发明采用以下技术方案：
一种电力系统限电原因分析方法，包括以下步骤：
S1、获取目标新型电力系统的数据信息；
S2、根据步骤S1得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；
S3、根据步骤S2得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；
S4、基于步骤S3得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；
S5、根据步骤S4得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
优选地，目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划具体为：
S201：将预测的时序负荷曲线减去新能源预测出力值，得到时序净负荷曲线；
S202：将参与检修的水、煤电机组按容量由大到小顺序排列；
S203：从容量最大的发电机开始，找出相应维修时长内平均净负荷最小的时间段，将该台发电机安排在此时段进行检修并修正此时段的负荷，若参与检修的机组为水电机组，则在对应电力系统汛期时段的净负荷加上一个大数M，使得水电机组尽量不安排在汛期检修；
S204：重复步骤S203依次进行下一台发电机的检修安排以及净负荷修正，直到所有机组检修安排完毕。
优选地，步骤S3中，以考虑弃风弃光弃水惩罚的经济成本为目标函数，考虑各个日内及日间约束条件按日滚动进行求解，得到目标函数如下：
min[Cf+Ch+Cs+Cc]
其中，Cf为煤电机组运行总费用，Ch是水电机组运行总费用，Cs是储能机组运行总费用，Cc是切负荷、弃新能源及弃水惩罚成本。
更优选地，煤电机组运行总费用Cf为：
其中，n为煤电机组数目，CiU和CiD分别代表第i台煤电机组的启停费用；Pf,i,t表示第i台煤电机组t时刻的出力；f(Pf,i,t)表示煤电机组的运行煤耗费用函数；
水电机组运行总费用Ch为：
其中，Ph,i,t表示第i台水电机组t时刻的出力，Hi表示第i台水电机组单位出力下的可变运行成本；
储能机组运行总费用Cs为：
其中，Csc,i、Csdc,i分别表示第i台储能机组充电及放电时单位出力下的成本，Psc,i,t、Psdc,i,t分别表示第i台储能机组t时刻充电及放电出力；
切负荷、弃新能源及弃水惩罚成本Cc为：
其中，CLS表示切单位负荷时的经济损失，CNS、CHS分别表示弃新能源、弃水的单位经济损失，LSt、NSt、HSt分别表示t时刻下的切负荷、弃新能源、弃水量。
更优选地，约束条件如下：
系统约束：
其中，表示各机组在t时刻的实际出力，/>表示各节点在t时刻的负荷，/>表示各节点在t时刻的限电大小，/>表示为节点导纳矩阵的虚部；/>表示各节点在t时刻的电压相角列向量，Pn,i,t表示第i台常规机组在t时刻的出力；Pt表示t时刻的总负荷需求，ui,t、uj,t为煤电机组和水电机组开关机状态，Pf,i,max、Ph,j,max为第i台煤电机组和第j台水电机组最大出力，ρ为系统热备用率；
机组自身条件约束：
Pf,min≤Pf,t≤Pf,max
-Rd≤Pf,t+1-Pf,t≤Ru
Ph,min≤Ph,i,t≤Ph,max，
Es,min≤Es,t≤Es,max，ns≤ns,max
其中，为新能源机组在t时刻的实际出力，/>为新能源机组t时刻的预测出力，δt ne为新能源机组在t时刻的预测误差，Pf,t表示煤电机组在t时刻出力，Pf,max、Pf,min表示煤电机组在t时刻出力上下限，Ru、Rd表示煤电机组在t时刻向上、下爬坡速率，ui,t表示煤电机组开关机状态，TS、TO分别表示煤电机组的最小关停时间、开机时间，Ph,max、Ph,min分别表示水电出力上下限，Wh,i表示第i台水电机组日水电发电量，Es,max、Es,min表示储能电池容量上、下限，ns表示储能电池一周期内充放电状态转化次数，ns,max表示储能电池一周期内充放电状态转化次数上限，Psc,max、Psdc,max表示储能电池充、放电功率上限，Psc,min、Psdc,min表示储能电池充、放电功率下限，Es,t表示储能电池t时刻容量，Psc,t、Psdc,t表示储能电池t时刻充、放电功率，SOCt表示t时刻储能电池的SOC状态，λs表示储能电池的自放电率，ηsc表示储能电池的充电效率；
网架约束：
其中，表示各节点在t时刻的电压相角列向量，/>表示线路l在t时刻的功率，nl为线路总数，MF为线路始端节点与系统节点的关联矩阵，bF为线路始端节点，MT为线路末端节点与系统节点的关联矩阵，/>分别为线路潮流上下限。
优选地，步骤S5具体为：
S501、调取对应时刻系统电力平衡情况，计算除处于检修状态以外的常规机组的总装机容量，与减去新能源出力的净负荷进行比较，若装机容量小于净负荷，则限电原因为装机容量与负荷不匹配；计算对应时刻所有支路中最小潮流约束裕度，判断限电原因是否为潮流约束限制；
S502、调取对应时刻及前一时刻的系统电力平衡情况，计算比较总净负荷变化量与机组总爬坡速率大小，若机组总爬坡速率小于总净负荷变化，则限电原因为机组爬坡容量不足；
S503、调取对应时刻及在这之前机组最小停机时间最大值一段时间内的系统电力平衡情况，计算比较对应时刻限电量与已满足最小停机时间约束的煤电机组总爬坡速率的大小，若限电量小于已满足最小停机时间约束的煤电机组总爬坡速率，则限电原因为经济性因素。
更优选地，步骤S501中，支路潮流约束裕度表征某时刻支路潮流接近极限的程度，具体如下：
其中，δl,t为支路l在t时刻的潮流约束裕度，Pl,t为支路l在t时刻的潮流，Pl,min、Pl,max为支路l的潮流上下限。
第二方面，本发明实施例提供了一种电力系统限电原因分析系统，包括：
数据模块，获取目标新型电力系统的数据信息；
编排模块，根据数据模块得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；
组合模块，根据编排模块得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；
查找模块，基于组合模块得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；
调取模块，根据查找模块得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电力系统限电原因分析方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电力系统限电原因分析方法的步骤。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
一种电力系统限电原因分析方法，利用启发式方法编排常规机组的年度检修计划表，然后根据新型电力系统的运行工作特性考虑系统约束、机组自身条件约束、网架约束进行机组组合，得到系统在全年小时级尺度下的电力平衡情况，为后续分析限电原因奠定基础；提出了一种能够分析新型电力系统限电时刻具体限电原因的方法。首先根据系统全年电力平衡情况找到发生限电的时刻，然后针对限电时刻找出前后一段时间内的运行工况信息，进而分析具体限电原因；归纳总结了新型电力系统可能发生限电的几个影响因素，包括装机容量与负荷不匹配、煤电机组爬坡容量不足、网架潮流约束限制、经济性限电，根据时序生产模拟方法调取各时刻的电力平衡情况对限电原因进行归类。
进一步的，步骤S2中采用启发式方法编排煤电、水电机组的年度检修计划表有运算速度较快且可解释性强，利用此方法安排常规机组检修能够大幅提高电力系统的可靠性。从容量最大的机组开始按照时序净负荷曲线安排检修，能充分考虑新能源机组的出力情况，并且在低负荷时段优先安排大容量机组检修可以使得该部分机组在高负荷时段投入使用，以此提高系统可靠性。此外，对于水电机组的检修，在汛期时段净负荷曲线加上一个大数M，可以尽量避免水电机组在汛期检修，从而提高水资源利用率，有助于提高该时段内电力供应能力。
进一步的，步骤S3中根据年度机组检修计划计算得到各机组开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据，计算结果贴近实际。首先进行按日滚动求解的机组组合，以每日发电成本最优为目标函数，考虑系统约束、机组约束及网架约束，能够更真实地仿照实际电力系统运行过程，并且前一日机组的开机状态与预期出力将作为下一日机组组合的边界条件，实现了日与日之间的耦合联系，保证了年度机组组合结果的准确性。
进一步的，步骤S5针对某一发生限电的时刻分析对应限电原因，首先调取该时刻系统电力平衡情况，可以判断限电原因是否为装机容量与负荷不匹配或潮流约束限制；其次调取对应时刻及前一时刻的系统电力平衡情况，可以判断限电原因是否为机组爬坡容量不足；最后调取对应时刻及在这之前机组最小停机时间最大值一段时间内的系统电力平衡情况，可以判断限电原因是否为经济性因素，以此从装机容量与负荷不匹配、煤电机组爬坡容量不足、网架潮流约束限制、经济性限电四个方面对限电原因进行归类，从而完成对该时刻限电原因的准确判断，有利于新型电力系统的发展规划。
可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明能够对新型电力系统的限电原因进行较为准确的分析，有益于新型电力系统的发展规划，提升新型电力系统的可靠性，促进其后续安全稳定经济的运行。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为限电时刻前后8小时开机状态图；
图3为本发明一实施例提供的计算机设备的示意图；
图4为本发明根据一实施例提供的一种芯片的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
请参阅图1，本发明一种电力系统限电原因分析方法，首先构建一个时序生产模拟流程，作为分析具体限电原因的基础，具体步骤如下：
S1、获取目标新型电力系统的数据信息；
数据信息包括各类电源的运行及经济参数、风电光伏机组及负荷的预测出力、支路潮流限制。
S2、根据步骤S1获取的数据信息，安排目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；
具体包括如下步骤：
S201：将预测的时序负荷曲线减去新能源预测出力值，得到时序净负荷曲线；
S202：将参与检修的水、煤电机组按容量由大到小顺序排列；
S203：从容量最大的发电机开始，找出相应维修时长内平均净负荷最小的时间段，将该台发电机安排在此时段进行检修并修正此时段的负荷(在该时段内原净负荷加上该台检修发电机容量)，若参与检修的机组为水电机组，则在该电力系统汛期时段的净负荷加上一个大数M，使得水电机组尽量不安排在汛期检修；
S204：重复步骤S203依次进行下一台发电机的检修安排以及净负荷修正，直到所有机组检修安排完毕。
S3、根据步骤S2得到的常规机组年度检修计划表，计算得到全年小时级的机组组合数据，包括各机组的开停机状态与出力情况；
以考虑弃风弃光弃水惩罚的经济成本为目标函数，考虑各个日内及日间约束条件按日滚动进行求解：
具体目标函数如下：
min[Cf+Ch+Cs+Cc]
其中，Cf为煤电机组运行总费用，且n为煤电机组数目，/>和/>分别代表第i台煤电机组的启停费用；Pf,i,t表示第i台煤电机组t时刻的出力；f(Pf,i,t)表示煤电机组的运行煤耗费用函数；Ch是水电机组运行总费用，且/>Ph,i,t表示第i台水电机组t时刻的出力，Hi表示第i台水电机组单位出力下的可变运行成本；Cs是储能机组运行总费用，且/>Csc,i、Csdc,i分别表示第i台储能机组充电及放电时单位出力下的成本，Psc,i,t、Psdc,i,t分别表示第i台储能机组t时刻充电及放电出力；Cc是切负荷、弃新能源及弃水惩罚成本，且/>CLS表示切单位负荷时的经济损失，CNS、CHS分别表示弃新能源、弃水的单位经济损失，LSt、NSt、HSt分别表示t时刻下的切负荷、弃新能源、弃水量。
具体约束条件如下：
系统约束：
其中，表示各机组在t时刻的实际出力，/>ng为机组总数；表示各节点在t时刻的负荷，/>nb为节点总数；MG为发电机接入节点与系统节点关联矩阵，维度为nb×ng，/>bG为机组接入节点，bn为系统节点；表示各节点在t时刻的限电大小，/> 表示为节点导纳矩阵的虚部；/>表示各节点在t时刻的电压相角列向量，/>Pn,i,t表示第i台常规机组在t时刻的出力；Pt表示t时刻的总负荷需求；ui,t、uj,t为煤电机组和水电机组开关机状态(1表示开机、0表示关机)；Pf,i,max、Ph,j,max为第i台煤电机组和第j台水电机组最大出力；ρ为系统热备用率。
机组自身条件约束：
Pf,min≤Pf,t≤Pf,max
-Rd≤Pf,t+1-Pf,t≤Ru
Ph,min≤Ph,i,t≤Ph,max，
Es,min≤Es,t≤Es,max，ns≤ns,max
其中，为新能源机组在t时刻的实际出力；/>为新能源机组t时刻的预测出力；为新能源机组在t时刻的预测误差，且/> 为新能源机组装机容量；Pf,t表示煤电机组在t时刻出力；Pf,max、Pf,min表示煤电机组在t时刻出力上下限；Ru、Rd表示煤电机组在t时刻向上、下爬坡速率；ui,t表示煤电机组开关机状态(1表示开机、0表示关机)；TS、TO分别表示煤电机组的最小关停时间、开机时间；Ph,max、Ph,min分别表示水电出力上下限；Wh,i表示第i台水电机组日水电发电量；Es,max、Es,min表示储能电池容量上、下限；ns表示储能电池一周期内充放电状态转化次数；ns,max表示储能电池一周期内充放电状态转化次数上限；Psc,max、Psdc,max表示储能电池充、放电功率上限；Psc,min、Psdc,min表示储能电池充、放电功率下限；Es,t表示储能电池t时刻容量；Psc,t、Psdc,t表示储能电池t时刻充、放电功率；SOCt表示t时刻储能电池的SOC状态，范围为[0，1]；λs表示储能电池的自放电率；ηsc表示储能电池的充电效率。
网架约束：
其中，表示各节点在t时刻的电压相角列向量,/> 表示线路l在t时刻的功率，/>nl为线路总数；MF为线路始端节点与系统节点的关联矩阵，维度为nl×nb，/>bF为线路始端节点；MT为线路末端节点与系统节点的关联矩阵，维度为nl×nb，/>bT为线路末端节点；/>分别为线路潮流上下限。
在约束条件下，对目标函数按日滚动进行求解，得到最终全年的机组开停机状态及出力情况。
S4、根据步骤S3得到的全年电力平衡情况，找出全年系统发生限电的所有时刻；
S5、根据步骤S4得到的系统全年发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
S501、调取该时刻系统电力平衡情况，包括该时刻机组出力、所需负荷、各支路中潮流大小信息；计算除了处于检修状态以外的常规机组的总装机容量，与减去新能源出力的净负荷进行比较，若装机容量小于净负荷，则限电原因为装机容量与负荷不匹配；计算该时刻所有支路中最小潮流约束裕度是否严格大于零来判断限电原因是否为潮流约束限制；
支路潮流约束裕度表征某时刻支路潮流接近极限的程度，用下式表示：
其中，δl,t为支路l在t时刻的潮流约束裕度；Pl,t为支路l在t时刻的潮流；Pl,min、Pl,max为支路l的潮流上下限。若存在某条支路l的潮流约束裕度为零，则限电原因为支路潮流约束限制；
S502、调取该时刻及前一时刻的系统电力平衡情况，包括机组出力、所需负荷、常规机组开停机状态等信息，计算比较总净负荷变化量与机组总爬坡速率大小，若机组总爬坡速率小于总净负荷变化，则限电原因为机组爬坡容量不足；
用下式表示：
其中，ia,t为t时刻能够运行的机组集合；Ru,i为第i台机组的爬坡速率；PJ,t为t时刻的总净负荷需求。
S503、调取该时刻及在这之前机组最小停机时间最大值一段时间内的系统电力平衡情况，包括机组出力、所需负荷、常规机组开停机状态信息，计算比较该时刻限电量与已满足最小停机时间约束的煤电机组总爬坡速率的大小，若限电量小于已满足最小停机时间约束的煤电机组总爬坡速率，则限电原因为经济性因素。
本发明再一个实施例中，提供一种电力系统限电原因分析系统，该系统能够用于实现上述电力系统限电原因分析方法，具体的，该电力系统限电原因分析系统包括数据模块、编排模块、组合模块、查找模块以及调取模块。
其中，数据模块，获取目标新型电力系统的数据信息；
编排模块，根据数据模块得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；
组合模块，根据编排模块得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；
查找模块，基于组合模块得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；
调取模块，根据查找模块得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于电力系统限电原因分析方法的操作，包括：
获取目标新型电力系统的数据信息；根据得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；根据得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；基于得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；根据得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
请参阅图3，终端设备为计算机设备，该实施例的计算机设备60包括：处理器61、存储器62以及存储在存储器62中并可在处理器61上运行的计算机程序63，该计算机程序63被处理器61执行时实现实施例中的储层改造井筒中流体组成计算方法，为避免重复，此处不一一赘述。或者，该计算机程序63被处理器61执行时实现实施例电力系统限电原因分析系统中各模型/单元的功能，为避免重复，此处不一一赘述。
计算机设备60可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机设备60可包括，但不仅限于，处理器61、存储器62。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是计算机设备60的示例，并不构成对计算机设备60的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器61可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器62可以是计算机设备60的内部存储单元，例如计算机设备60的硬盘或内存。存储器62也可以是计算机设备60的外部存储设备，例如计算机设备60上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
进一步地，存储器62还可以既包括计算机设备60的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器62用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其它程序和数据。存储器62还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
请参阅图4，终端设备为芯片，该实施例的芯片600包括处理器622，其数量可以为一个或多个，以及存储器632，用于存储可由处理器622执行的计算机程序。存储器632中存储的计算机程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理器622可以被配置为执行该计算机程序，以执行上述的电力系统限电原因分析方法。
另外，芯片600还可以包括电源组件626和通信组件650，该电源组件626可以被配置为执行芯片600的电源管理，该通信组件650可以被配置为实现芯片600的通信，例如，有线或无线通信。此外，该芯片600还可以包括输入/输出接口658。芯片600可以操作基于存储在存储器632的操作系统。
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(Non-VolatileMemory)，例如至少一个磁盘存储器。
可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关电力系统限电原因分析方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：
获取目标新型电力系统的数据信息；根据得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；根据得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；基于得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；根据得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
使用某实际电力系统未来某水平年作为算例来验证所提出的适用于新型电力系统的限电原因分析方法的可行性。该系统煤电装机31000MW；水电装机18000MW；风电、光伏的装机分别为12000MW、13000MW；储能装机4000MW，新能源装机比例达到33.8％。
计算的边界条件如下：
该电网年负荷8760小时时序数据中，各个节点各个时刻的负荷预测值已知，年总最大负荷值为51500MW。
煤电机组参数信息如表1所示，表中统计煤电机组共32台：
表1煤电机组参数
每台煤电机组的检修周期为4周，最小开机时间和最小停机时间均为8小时，每台煤电机组的运行成本计算公式为：
其中，ai为第i台煤电机组的满出力时可变运行费用；bi为第i台煤电机组的最低出力时可变运行费用，单位为万元/MWh。
水电参数信息如表2所示，表中统计水电机组投运21台。
表2水电机组参数
水电三段式出力中最大允许出力设置为在12月、1月、2月、3月时为机组容量的75％，其余月份为机组容量的100％；平均出力由月水径流量确定，该电网在4、5、6月时为汛期，因此在该时段平均出力较高；最小出力设定为零。
各个节点新能源8760小时时序预测出力、外送8760小时预测传输功率、网架中各条支路容量限制已知。设置限电惩罚成本为1.528万元/MWh；弃新能源成本为0.025万元/MWh；弃水成本为0.020万元/MWh。
采用本发明方法对以上边界条件进行分析：
该新型电力系统经过时序生产模拟所得全年可靠性计算情况如表3所示，可以看到电力系统全年产生了一定的限电，缺电概率为0.034％，期望缺供电量为66.89MWh。
表3全年可靠性计算情况
根据算例的时序生产模拟结果，系统全年在8月以及12月产生了共3次限电情况，其中8月中有2次限电，分别为8月24日的5：00、17：00，12月中有1次限电，发生在12月21日的18：00。以8月24日17：00为例分析限电原因：
首先调取该时刻电力平衡情况，如表4所示。
表4 8月24日17：00电力平衡情况
/>
该电力系统此时处于检修状态以外的常规机组总装机容量为49000MW，超过了39577.32MW的净负荷需求，因此限电原因不是装机容量与负荷不匹配。
并且该时刻最低支路潮流约束裕度为0.24，严格大于0，因此限电原因不是支路潮流约束限制。
然后调取该时刻及前一时刻系统电力平衡情况，如表5所示。
表5 8月24日16：00-17：00电力平衡情况
/>
从表中看到该时刻净负荷变化量为1481.76MW，而此时能开机机组总爬坡速率达8560MW，超过该时刻净负荷变化，因此限电原因不是机组爬坡速率不足。
由于该算例中所有煤电机组最小停机时间均为8小时，因此调取该限电时刻前后8小时的系统电力平衡情况。图2展示了该限电时刻前后8小时所有煤电机组的开机状态。图中横坐标为时序，纵坐标为煤电机组的编号，绿色表示机组处于开机状态，红色表示机组处于关机状态。黄色表示机组已满足最小停机时间约束可以开机但未开机的状态。
从图中可以发现在这段时间中所有煤电机组的开停机状态均没有发生变化，且限电时刻处于关机状态的机组都已满足最小停机时间约束可以进行开机。由限电惩罚成本参数可计算得该时刻由于限电造成的损失共54.78万元，而可以开机的机组中最小的启停费用为99万元，即启停费用高于限电带来的经济损失。因此，虽然该时刻可以通过增开一台煤电机组来满足负荷需求，但在综合考虑机组开机、运行费用以及限电损失的经济因素下，并未选择增开机组而是做出了限电的选择。综上所述，该时刻限电的原因为经济性因素。
综上所述，本发明一种电力系统限电原因分析方法、系统、介质及设备，能够对电力系统的限电原因进行较为准确的分析，从而有利于电力系统的发展规划，提升电力系统的可靠性，保证电力系统安全稳定经济的运行。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等，需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备、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。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力系统限电原因分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取目标新型电力系统的数据信息；
S2、根据步骤S1得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；
S3、根据步骤S2得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；
S4、基于步骤S3得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；
S5、根据步骤S4得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
2.根据权利要求1所述的电力系统限电原因分析方法，其特征在于，目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划具体为：
S201：将预测的时序负荷曲线减去新能源预测出力值，得到时序净负荷曲线；
S202：将参与检修的水、煤电机组按容量由大到小顺序排列；
S203：从容量最大的发电机开始，找出相应维修时长内平均净负荷最小的时间段，将该台发电机安排在此时段进行检修并修正此时段的负荷，若参与检修的机组为水电机组，则在对应电力系统汛期时段的净负荷加上一个大数M，使得水电机组尽量不安排在汛期检修；
S204：重复步骤S203依次进行下一台发电机的检修安排以及净负荷修正，直到所有机组检修安排完毕。
3.根据权利要求1所述的电力系统限电原因分析方法，其特征在于，步骤S3中，以考虑弃风弃光弃水惩罚的经济成本为目标函数，考虑各个日内及日间约束条件按日滚动进行求解，得到目标函数如下：
min[Cf+Ch+Cs+Cc]
其中，Cf为煤电机组运行总费用，Ch是水电机组运行总费用，Cs是储能机组运行总费用，Cc是切负荷、弃新能源及弃水惩罚成本。
4.根据权利要求3所述的电力系统限电原因分析方法，其特征在于，煤电机组运行总费用Cf为：
其中，n为煤电机组数目，和/>分别代表第i台煤电机组的启停费用；Pf,i,t表示第i台煤电机组t时刻的出力；f(Pf,i,t)表示煤电机组的运行煤耗费用函数；
水电机组运行总费用Ch为：
其中，Ph,i,t表示第i台水电机组t时刻的出力，Hi表示第i台水电机组单位出力下的可变运行成本；
储能机组运行总费用Cs为：
其中，Csc,i、Csdc,i分别表示第i台储能机组充电及放电时单位出力下的成本，Psc,i,t、Psdc,i,t分别表示第i台储能机组t时刻充电及放电出力；
切负荷、弃新能源及弃水惩罚成本Cc为：
其中，CLS表示切单位负荷时的经济损失，CNS、CHS分别表示弃新能源、弃水的单位经济损失，LSt、NSt、HSt分别表示t时刻下的切负荷、弃新能源、弃水量。
5.根据权利要求3所述的电力系统限电原因分析方法，其特征在于，约束条件如下：
系统约束：
其中，表示各机组在t时刻的实际出力，/>表示各节点在t时刻的负荷，/>表示各节点在t时刻的限电大小，/>表示为节点导纳矩阵的虚部；/>表示各节点在t时刻的电压相角列向量，Pn,i,t表示第i台常规机组在t时刻的出力；Pt表示t时刻的总负荷需求，ui,t、uj,t为煤电机组和水电机组开关机状态，Pf,i,max、Ph,j,max为第i台煤电机组和第j台水电机组最大出力，ρ为系统热备用率；
机组自身条件约束：
Pf,min≤Pf,t≤Pf,max
-Rd≤Pf,t+1-Pf,t≤Ru
Es,min≤Es,t≤Es,max，ns≤ns,max
其中，为新能源机组在t时刻的实际出力，/>为新能源机组t时刻的预测出力，/>为新能源机组在t时刻的预测误差，Pf,t表示煤电机组在t时刻出力，Pf,max、Pf,min表示煤电机组在t时刻出力上下限，Ru、Rd表示煤电机组在t时刻向上、下爬坡速率，ui,t表示煤电机组开关机状态，TS、TO分别表示煤电机组的最小关停时间、开机时间，Ph,max、Ph,min分别表示水电出力上下限，Wh,i表示第i台水电机组日水电发电量，Es,max、Es,min表示储能电池容量上、下限，ns表示储能电池一周期内充放电状态转化次数，ns,max表示储能电池一周期内充放电状态转化次数上限，Psc,max、Psdc,max表示储能电池充、放电功率上限，Psc,min、Psdc,min表示储能电池充、放电功率下限，Es,t表示储能电池t时刻容量，Psc,t、Psdc,t表示储能电池t时刻充、放电功率，SOCt表示t时刻储能电池的SOC状态，λs表示储能电池的自放电率，ηsc表示储能电池的充电效率；
网架约束：
其中，表示各节点在t时刻的电压相角列向量，/>表示线路l在t时刻的功率，nl为线路总数，MF为线路始端节点与系统节点的关联矩阵，bF为线路始端节点，MT为线路末端节点与系统节点的关联矩阵，/>分别为线路潮流上下限。
6.根据权利要求1所述的电力系统限电原因分析方法，其特征在于，步骤S5具体为：
S501、调取对应时刻系统电力平衡情况，计算除处于检修状态以外的常规机组的总装机容量，与减去新能源出力的净负荷进行比较，若装机容量小于净负荷，则限电原因为装机容量与负荷不匹配；计算对应时刻所有支路中最小潮流约束裕度，判断限电原因是否为潮流约束限制；
S502、调取对应时刻及前一时刻的系统电力平衡情况，计算比较总净负荷变化量与机组总爬坡速率大小，若机组总爬坡速率小于总净负荷变化，则限电原因为机组爬坡容量不足；
S503、调取对应时刻及在这之前机组最小停机时间最大值一段时间内的系统电力平衡情况，计算比较对应时刻限电量与已满足最小停机时间约束的煤电机组总爬坡速率的大小，若限电量小于已满足最小停机时间约束的煤电机组总爬坡速率，则限电原因为经济性因素。
7.根据权利要求6所述的电力系统限电原因分析方法，其特征在于，步骤S501中，支路潮流约束裕度表征某时刻支路潮流接近极限的程度，具体如下：
其中，δl,t为支路l在t时刻的潮流约束裕度，Pl,t为支路l在t时刻的潮流，Pl,min、Pl,max为支路l的潮流上下限。
8.一种电力系统限电原因分析系统，其特征在于，包括：
数据模块，获取目标新型电力系统的数据信息；
编排模块，根据数据模块得到的目标新型电力系统的数据信息，确定目标新型电力系统中水电机组和煤电机组的检修计划；
组合模块，根据编排模块得到的水电机组和煤电机组的检修计划计算得到包括各机组的开停机状态与出力情况的全年小时级机组组合数据；
查找模块，基于组合模块得到的全年小时级机组组合数据，找出全年系统发生限电的所有时刻；
调取模块，根据查找模块得到的全年系统发生限电的所有时刻，选择某一时刻按照分析对应限电原因。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行权利要求1至7任一所述的方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至7任一所述方法中的步骤。
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