发电计划安全校核中传输电量计算和分区电量调整方法与流程

本发明属于电网中长期发电计划安全校核领域，特别涉及一种中长期发电计划安全校核中传输电量计算和分区电量调整方法。

背景技术：

电力市场是一个全新的运营机制，在电力市场运营模式中，电网调度运行将基于市场交易结果，市场交易追求经济上的最大效益成为最优先考虑的因素，而限制系统运行在最经济状态的往往是安全因素。同时伴随着系统的互联，电力系统行为变得越来越复杂，运行点越来越接近安全稳定边界，从运行和方式安排的角度而言，都对电力系统的安全校核问题提出了迫切要求。中长期发电计划安全校核主要功能是检验并调整中长期发电计划，使之满足区域间安全约束条件。而联络线族的传输电量计算和分区电量调整方法是中长期发电计划安全校核的重要组成部分，其主要任务是计算出电网安全区间联络线传输电量，对于出现联络线越限的情况，则调整机组的发电计划，使之满足区域间安全约束条件。因此，在发电计划编制过程中，尽早进行安全校核并制定针对性的策略，有利于尽早发现电网运行的薄弱环节，并及时采取控制手段，以消除安全隐患，提高电网运行水平。目前，国内外的研究集中于日发电计划的安全校核，与日发电计划相比，中长期发电计划具有时间跨度大、不确定性强的特点。从已发表的资料来看，中长期发电计划安全校核中传输电量计算和分区电量调整方面的研究较少，东北区域、安徽、山东等少数区域或省份进行初步的研究，如在文献《东北区域电力市场月电量计划的分区安全校核》(电网技术2004年28卷第10期20页)中提出了分区安全校核方法，着重介绍了分区安全校核基本模型，并提出了联络线越限条件下分区电量调整量的计算公式。上述文献阐述的联络线传输电量计算仅可用于基本理论分析，在存在互联关系的电网中并不适用，因而并不能投入实际应用，同时，该文并未提出具体计划电量调整方法，求出的分区电量调整量并不能细分至安全区内的竞价机组，因而在实际应用中并不奏效。文献《东北区域市场中长期交易安全校核改进方法》(电力系统自动化2007年第31卷第8期96页)中提出了联络线传输电量越限条件下安全分区电量调整方法，使用二次优化求解最优发电计划，但其并未提及校核分析的方法，即不能构成一个完整的安全校核体系。专利《一种中长期电量计划的安全校核方法》(申请号：201310407545.X)中着重介绍了校核分析中传输电量计算方法，利用加权马尔可夫链模型来计算计划期的联络线传输电量限值，但其并未提及校核计算的过程，且没有考虑存在越限情况时发电计划的调整的方法。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种消除安全隐患，提高电网运行水平的发电校核中传输电量计算和分区电量的调整方法。

为实现上述目的，本发明提供的发电计划安全校核中传输电量计算和分区电量调整方法，具体如下：

步骤S1，根据当地电网实际情况，对该电网进行安全区划分；

步骤S2，采集基础数据，获取安全区计划电量、安全区与相关地区交互电量和安全区预测电量数据，为后面的校核与校正奠定坚实的基础；

步骤S3，根据实际情况，设定各联络线的限值；

步骤S4，联络线传输电量计算，结合基础数据和电网网络拓扑，对联络线传输电量进行计算；

步骤S5，校核分析，判断所计算出的各联络线传输电量是否超出其限值；

步骤S6，分区电量调整，根据校核结果对各安全区机组的发电计划进行调整；

步骤S7，安全校核过程结束，获得联络线传输电量计算结果及各安全区机组发电计划调整结果。

上述步骤S5中如果各联络线传输电量是超出其限值情况，则进行步骤S6；否则，进行步骤S7；

上述步骤S4中计算联络线传输电量的具体如下：

步骤S401，对所有安全区的联络线族数进行统计形成初始序列，记为L_i(i＝1,2,...,n)，n为安全区个数。设定初始循环次数j＝s；

步骤S402，对序列L进行升序排序，根据排序后的顺序，对排序后的新序列L_i(i＝1,2,...,n)对应安全区m∈(1,2,...,n)进行校核计算；

步骤S403，对安全区m∈(1,2,...,n)的联络线族进行遍历，统计在数据库中校核期内未有计算结果的联络线族个数，记为a，判断a是否为1，若否，则先根据实际情况由用户设置各线路的传输电量占比，计算这a个联络线族的传输电量总和，根据之前所设定的占比，求得这a个联络线族的传输电量，然后根据所设定的比例分解至各联络线，并进行存储，同时设定与安全区m相连接的其他安全区对应联络线传输电量为安全区m联络线传输电量负值；

步骤S404，排除刚计算的安全区m，并将与m有连接的安全区联络线族数减1，构成新的序列L，并使j＝j-1；

步骤S405，判断j＝0？，若是则转至步骤S406，否则，转至步骤S402；

步骤S406，输出校核计算结果。

在一些实施方式中，步骤S402中校核计算的具体方法为：

上式中为安全区m的联络线传输电量总和，N_g为安全区m参与发电的机组数，N_b为安全区m已经过计算的联络线数，N_l为安全区m用电负荷数，N_j为与安全区m有联络线连接的其他地区个数，为安全区m第g个机组的发电量，为安全区m已经过计算的联络线中第b条的传输电量，为安全区m第l个负荷的用电量，为安全区m与和它存在连接关系的第j个其他地区之间的传输电量。另外，和均以安全区m为参考，设定电量流出的方向为正方向，而电量流入的方向为负方向。

在一些实施方式中，步骤S6中分区电量调整方法如下：

步骤S601，根据电网拓扑图求得关联矩阵B_G与B_L，其中B_G表示发电机组与安全分区之间的关联矩阵，B_G每一行对应一个安全区，每一列对应一个机组，当机组隶属于安全区时，对应的元素为1，否则为0；B_L表示联络线与安全分区之间的关联矩阵，每一行对应一个安全区，每一列对应一条联络线，当联络线与安全区存在连接关系，且电量流向指向安全区，对应元素为1，否则为-1。

步骤S602，使用线性规划求得最大能够满足安全区竞价需求的电量向量W_d＝[W_d1,W_d2,L,W_dm]；

步骤S603，判断最大满足安全区竞价需求的电量向量W_d是否等于安全区实际竞价需求的电量向量W_D，若是，跳至步骤S605，若否，跳至步骤S604；

步骤S604，将W_d赋给W_D；

步骤S605，使用线性规划求解各安全区最优竞价机组中标电量和联络线传输电量。

在一些实施方式中，步骤S602中最大满足安全区竞价需求的电量向量W_d求解方法为：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_d＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

0≤W_d≤W_D

式中，W_G＝[W_G1,W_G2,,W_Gl]^T，W_Gi(i＝1,2,L,l)为第i个竞价机组的计划电量，l为竞价机组的个数；W_L＝[W_L1,W_L2,,W_Ln]^T，W_Lj(j＝1,2,L,n)为第j条联络线的传输电量，n为联络线的条数。

在一些实施方式中，步骤S605中各安全区最优竞价机组中标电量和联络线传输电量求解方法为：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_D＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

式中，P_i(i＝1,2,L,l)为第i个机组的电价，其他变量上文已进行叙述。

在一些实施方式中，步骤S1中，安全区的数量及每一安全分区的发电机数量及系统负荷应保持在合理的范围内，同时，电网安全区划分应该满足如下原则：

(1)根据电网供电区域及负荷特点，合理分区，形成若干个供需基本平衡的子区域，并经联络线与相邻区域相连，相邻区域之间保持互为备用；

(2)对不同电网的安全性分析应有所区别，没必要要求所有区域都有同样的安全水平，应根据各区域的实际情况，采取不同的分析方法或评估标准。

在一些实施方式中，步骤S3中设定联络线限值应综合考虑联络线历史运行状态、所连接的安全区状态等因素。

在一些实施方式中，步骤S5中校核分析应逐一判断校核计算得到的各联络线传输电量是否超过其限值，若是，则需要跳至S6进行分区电量调整，若否，则跳至步骤S7。

本发明的有益效果是具有消除安全隐患，提高电网运行水平的

搭建了一个完整的安全校核体系，其中的校核分析方法能够对较为复杂的互联电网进行计算，从而获得安全间联络线传输电量，如果出现联络线族传输电量越限的情况，则对安全区内机组发电计划进行调整，在保证安全的条件下达到效益最大化。该方法能够检验并调整中长期发电计划，使其能够满足区域间安全约束条件，有利于尽早发现电网运行的薄弱环节，并及时采取控制手段，以消除安全区隐患，提高电网运行水平。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的中传输电量基本计算模型的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中所采用的区域电网示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，为本发明发电计划安全校核中传输电量计算和分区电量调整方法具体实施例的流程图。参见图1，本具体实施例提供了一种中长期发电计划安全校核中传输电量计算及分区电量调整方法，其主要作用为检验并调整区域电网已制定好的中长期发电计划，该方法包含以下步骤：

步骤S1，根据当地电网实际情况，对该电网进行安全区划分；

步骤S2，采集基础数据，获取安全区计划电量、安全区与其他地区交互电量和安全区预测电量等数据，为后面的校核与校正奠定坚实的基础；

步骤S3，根据实际情况，设定各联络线的限值；

步骤S4，联络线传输电量计算，结合基础数据和电网网络拓扑，对联络线传输电量进行计算；

步骤S5，校核分析，判断所计算出的各联络线传输电量是否超出其限值，如果出现了越限情况，则进行步骤S6，否则进行步骤S7；

步骤S6，分区电量调整，根据校核结果对各安全区机组的发电计划进行调整；

步骤S7，安全校核过程结束，获得联络线传输电量计算结果及各安全区机组发电计划调整结果。

其中，步骤S1所述的电网安全区划分如图3所示，本实施例采用某地区电网构架及其基础数据用于分析。另外，安全区的数量及每一安全分区的发电机数量及系统负荷应保持在合理的范围内，同时，电网安全区划分应该满足如下原则：

(1)根据电网供电区域及负荷特点，合理分区，形成若干个供需基本平衡的子区域，并经联络线与相邻区域相连，相邻区域之间保持互为备用；

(2)对不同电网的安全性分析应有所区别，没必要要求所有区域都有同样的安全水平，应根据各区域的实际情况，采取不同的分析方法或评估标准。。

本实施例中，步骤S2所采集的数据为某地区某个月份的基础数据，具体包括安全区计划电量、安全区与其他地区交互电量和安全区预测电量等数据。

本实施例中，步骤S3中设定联络线限值应综合考虑联络线历史运行状态、所连接的安全区状态等因素。

本实施例中，步骤S4包括：

步骤S401，对所有安全区的联络线族数进行统计形成初始序列，记为L_i(i＝1,2,...,n)，n为安全区个数。设定初始循环次数j＝s；

步骤S402，对序列L进行升序排序，根据排序后的顺序，对排序后的新序列L_i(i＝1,2,...,n)对应安全区m∈(1,2,...,n)进行校核计算；

步骤S403，对安全区m∈(1,2,...,n)的联络线族进行遍历，统计在数据库中校核期内未有计算结果的联络线族个数，记为a，判断a是否为1，若否，则先根据实际情况由用户设置各线路的传输电量占比，计算这a个联络线族的传输电量总和，根据之前所设定的占比，求得这a个联络线族的传输电量，然后根据所设定的比例分解至各联络线，并进行存储，同时设定与安全区m相连接的其他安全区对应联络线传输电量为安全区m联络线传输电量负值；

步骤S404，排除刚计算的安全区m，并将与m有连接的安全区联络线族数减1，构成新的序列L，并使j＝j-1；

步骤S405，判断j＝0？，若是则转至步骤S406，否则，转至步骤S402；

步骤S406，输出校核计算结果。

本实施例中，步骤S4的子步骤S402中校核计算基本模型如图2，其具体计算方法为：

上式中为安全区m的联络线传输电量总和，N_g为安全区m参与发电的机组数，N_b为安全区m已经过计算的联络线数，N_l为安全区m用电负荷数，N_j为与安全区m有联络线连接的其他地区个数，为安全区m第g个机组的发电量，为安全区m已经过计算的联络线中第b条的传输电量，为安全区m第l个负荷的用电量，为安全区m与和它存在连接关系的第j个其他地区之间的传输电量。另外，和均以安全区m为参考，设定电量流出的方向为正方向，而电量流入的方向为负方向。

本实施例中，步骤S5中校核分析应逐一判断校核计算得到的各联络线传输电量是否超过其限值，若是，则需要跳至S6进行分区电量调整，若否，则跳至步骤S7。

本实施例中，步骤S6包括：

步骤S601，根据电网拓扑图求得关联矩阵B_G与B_L，其中B_G表示发电机组与安全分区之间的关联矩阵，B_G每一行对应一个安全区，每一列对应一个机组，当机组隶属于安全区时，对应的元素为1，否则为0；B_L表示联络线与安全分区之间的关联矩阵，每一行对应一个安全区，每一列对应一条联络线，当联络线与安全区存在连接关系，且电量流向指向安全区，对应元素为1，否则为-1；

步骤S602，使用线性规划求得最大能够满足安全区竞价需求的电量向量W_d＝[W_d1,W_d2,L,W_dm]；

步骤S603，判断最大满足安全区竞价需求的电量向量W_d是否等于安全区实际竞价需求的电量向量W_D，若是，跳至步骤S605，若否，跳至步骤S604。

步骤S604，将W_d赋给W_D；

步骤S605，使用线性规划求解各安全区最优竞价机组中标电量和联络线传输电量。

上述的方案中，所述步骤S6的子步骤S602中最大满足安全区竞价需求的电量向量W_d求解方法为：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_d＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

0≤W_d≤W_D

式中，W_G＝[W_G1,W_G2,,W_Gl]^T，W_Gi(i＝1,2,L,l)为第i个竞价机组的计划电量，l为竞价机组的个数；W_L＝[W_L1,W_L2,,W_Ln]^T，W_Lj(j＝1,2,L,n)为第j条联络线的传输电量，n为联络线的条数。

上述的方案中，所述步骤S6的子步骤S605中各安全区最优竞价机组中标电量和联络线传输电量求解方法为：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_D＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

式中，P_i(i＝1,2,L,l)为第i个机组的电价，其他变量上文已进行叙述，此处不再赘述。

以下通过实例说明，对本发明做进一步阐述。

步骤S1，电网安全区划分结果如图2所示；

步骤S2，采集基础数据，本实施例中，采用某地区某月份安全区计划电量、安全区与其他地区交互电量和安全区预测电量等数据，如下表所示：

表1某地区某月安全区基础数据

单位：MWh

各安全区内部电厂的基础数据如表2所示：

表2某地区某月安全区内电厂基础数据单位：MWh，元/MWh，元

续表

注：此处电厂发电下限都设定为0

步骤S3，结合该地区实际情况，可设定安全区间各联络线限值如下表所示：

表3安全区间各联络线族传输电量限值

单位：MWh

步骤S4，通过计算可得到校核月份联络线传输电量如下表所示：

表4安全区间各联络线族校核月份传输电量限值

单位：MWh

步骤S5，通过比较校核月份实际传输电量与该月份传输电量限值，可得到校核结果如表4所示，不难看出，联络线存在越限问题，则跳至步骤S6；

步骤S6，利用所提出的电量调整方法对发电计划进行调整，得到结果如表5、6和表7所示；

表5某地区某月安全区最大竞价需求

单位：MWh

表6某地区某月安全区电量调整结果单位：MWh，元/MWh，元

续表

表7某地区某月安全区电量调整结果

单位：MWh

步骤S7，安全校核过程结束，获得联络线传输电量计算结果及各安全区机组发电计划调整结果如表6、7所示。

通过上述仿真算例可以看到，本仿真算例结果是可行的，不仅能够有效地解决联络线越限的问题，还能够大大减少电网公司的购电成本，实现了中长期发电计划与购电成本的协调优化，提高了决策的科学性和有效性，达到了发明的有益效果。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。