具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及电网相关【技术领域】，特别是一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法及装置，调度方法包括：从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的日前传输功率计划；求解网省协调调度优化模型，获得各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路日前传输功率计划的调整量；根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路的换流站进行调整。实现协调后的有功调度能够有效地减小整个交直流互联大电网的发电燃料消耗，具有明显的经济效益。
【专利说明】具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网相关【技术领域】，特别是一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法及装置。
【背景技术】
[0002]由于能源和负荷分布不均，远距离、大容量、超高压输电已成为我国电网的发展趋势，如南方电网、华中电网和华东电网等区域电网都已形成了大型交直流互联电网格局。而随着能源供应和环境保护问题的日益严峻，风电、太阳能发电等新能源将会大量接入电网。由于受风速变化不确定性的影响，风电场的出力具有很大的随机性，其预测误差目前高达20%-30%，这给电力系统调度控制中心有功调度决策方案的制订带来很大挑战。因此，含大型风电场的交直流互联大电网日前有功调度计划的协调优化是一个亟需解决的关键技术问题。
[0003]目前，我国各个区域电网都已建立了网、省、地、县的4级调度体系，日前有功调度主要是由网级和省级调控中心完成，一般情况是各省级调控中心确定本省机组的日前有功调度计划，网级调控中心确定各省间直流联络线的日前传输功率计划。网级调控中心根据各省间的电力交换计划及各省间交流联络断面的传输功率安全约束，再结合经验来确定各省间直流联络线的日前传输功率计划。例如，图1给出了由两个省级电网组成的大型交直流互联区域电网，网级调控中心根据两个省申报的日前电力交换计划，在确保两省之间交流联络断面的传输功率安全约束的前提下，结合各个直流联络线的传输功率范围来确定各个直流联络线的日前传输功率计划。
[0004]在这种网省分级调度模式下，只要省网间的交换电力符合联络线的安全约束要求，网级调控中心就不会干预各个省级电网内部的有功调度计划；而省级调控中心在确定本省机组的日前有功调度计划时，往往只考虑了本省电网运行的经济性。例如，当某个省(例如B省)的负荷较重、另一个省(例如A省)的负荷较轻时，省级电网日前有功调度计划中B省有很多高煤耗的机组都得参与发电以平衡负荷，而A省有很多低煤耗的机组不用参与发电就足以平衡负荷。如果此时两省之间的交直流联络线路尚有较大的可用传输容量没有得到充分利用，那对于整个区域电网而言，这样的调度方案并不经济。因此，网级调控中心在制定各省间直流联络线的日前传输功率计划时，需要在满足省网间联络线输电断面安全约束的前提下，对各个省级电网内部的有功调度计划进行适当的调整，以充分发挥各个省级电网之间电源和负荷的互补共济能力，从而获得更大的经济效益。
[0005]目前，区域电网的日前有功调度计划主要是由网级和省级调控中心制定，各省级调控中心制定本省机组的日前有功调度计划，网级调控中心制定各省间直流联络线的日前传输功率计划。网级调控中心根据各省间的电力交换计划及各省间交流联络断面的传输功率安全约束，再结合经验来编制各省间直流联络线的日前传输功率计划。
[0006]上述技术存在的缺点是:
[0007]I)网级调控中心在制定各省间直流联络线的日前传输功率计划时，没有对各个省级电网内部的有功调度计划进行适当的调整，没有发挥各个省级电网之间电源和负荷的互补共济能力，其获得的调度方案对于整个区域电网而言并不一定是经济的。
[0008]2)网级调控中心制定各省间直流联络线的日前传输功率计划是由调度人员根据经验人工编制，难以适应大型风电场出力具有很大不确定性的环境下电网调度的要求。
【发明内容】
[0009]基于此，有必要针对现有技术的调度方案对于整个区域电网而言并不经济，且难以适应具有很大不确定性的环境下电网调度的要求的技术问题，提供一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法及装置。
[0010]一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法，包括:
[0011]从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的日前传输功率计划；
[0012]根据所述省级电网的日前有功调度计划和所述各省际直流联络线的日前传输功率计划，求解网省协调调度优化模型，获得各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量；
[0013]根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路的换流站进行调整，使得需要发电出力增加的省网中参与协调的机组增加所述调整量，需要发电出力减小的省网中参与协调的机组减少所述调整量，且在满足省际联络线传输功率安全约束下需要发电出力增加的省网将所增加的所述调整量送至需要发电出力减小的省网。
[0014]一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置，包括:
[0015]获取模块，用于从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的日前传输功率计划；
[0016]模型求解模块，用于根据所述省级电网的日前有功调度计划和所述各省际直流联络线的日前传输功率计划，求解网省协调调度优化模型，获得各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量；
[0017]调整模块，用于根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路的换流站进行调整，使得需要发电出力增加的省网中参与协调的机组增加所述调整量，需要发电出力减小的省网中参与协调的机组减少所述调整量，且在满足省际联络线传输功率安全约束下需要发电出力增加的省网将所增加的所述调整量送至需要发电出力减小的省网。
[0018]本发明从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的日前传输功率计划，然后通过网省协调调度优化模型，得出各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量，从而对各省内部发电机组及各省际直流输电线路的换流站进行调整。实现协调后的有功调度能够有效地减小整个交直流互联大电网的发电燃料消耗，具有明显的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1为由两个省级电网组成的大型交直流互联区域电网示意图；
[0020]图2为本发明一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法的工作流程图；
[0021]图3为本发明一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置的结构模块图；
[0022]图4a为本发明一个例子中贵州电网负荷预测数据；
[0023]图4b为本发明一个例子中广东电网负荷预测数据；
[0024]图4c为本发明一个例子中风电场功率预测数据；
[0025]图5为本发明一个例子中2013年南方电网主网架结构图；
[0026]图6为本发明一个例子中两省参与协调的发电机组的压缩选择原理图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0028]如图2所示为本发明一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法的工作流程图，包括:
[0029]步骤S201，从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的日前传输功率计划；
[0030]步骤S202，根据所述省级电网的日前有功调度计划和所述各省际直流联络线的日前传输功率计划，求解网省协调调度优化模型，获得各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量；
[0031 ] 步骤S203，根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路换流站进行调整，使得需要发电出力增加的省网中参与协调的机组增加所述调整量，需要发电出力减小的省网中参与协调的机组减少所述调整量，且在满足省际联络线传输功率安全约束下需要发电出力增加的省网将所增加的所述调整量送至需要发电出力减小的省网。
[0032]其中，步骤S203中，根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路的换流站进行调整，生成对应的各省内部发电机组的调整量和各省际直流输电线路的换流站的调整量，将各省内部发电机组日前计划的调整量下发给相应的省网中调运行人员执行，同时将各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量下发给各个换流站运行人员执行。
[0033]在其中一个实施例中，根据各省网的单位发电平均燃料耗量值的大小，将单位发电平均燃料耗量值大于预设最大阈值的电网定为需要发电出力减小的省网，单位发电平均燃料耗量值小于预设最小阈值的电网定为需要发电出力增加的省网，参与协调的机组仅包括出力减小省网的高燃料耗量微增率且存在下调出力裕度的机组和出力增加省网的低燃料耗量微增率且存在上调出力裕度的机组。
[0034]在其中一个实施例中，所述网省协调调度优化模型包括:
[0035]确定目标函数为调度周期内所有参与协调发电机组的总发电燃料耗量；
[0036]确定每个时段各个参与协调机组调整功率的平衡约束；
[0037]确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段的出力上限约束；[0038]确定发电出力减少省网中参与协调机组i在t时段的出力下限约束；
[0039]确定参与协调机组i的爬坡率约束；
[0040]确定参与协调机组i的滑坡率约束；
[0041]确定每个省网间交流联络线断面的传输功率安全约束；
[0042]确定每个直流联络线路的传输功率上限约束和下限约束；
[0043]确定需要发电出力增加的省网的正旋转备用约束；
[0044]确定需要发电出力减少的省网的负旋转备用约束；
[0045]确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段协调后的正旋转备用减少量；
[0046]确定发电出力减少省网参与协调机组i在t时段协调后的负旋转备用减少量；
[0047]确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段所能够提供的正旋转备用容量；
[0048]确定发电出力减少省网参与协调机组i在t时段所能够提供的负旋转备用容量。
[0049]在其中一个实施例中:
[0050]所述目标函数为:
[0051 ]式(I):
【权利要求】
1.一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法，其特征在于，包括: 从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的曰前传输功率计划； 根据所述省级电网的日前有功调度计划和所述各省际直流联络线的日前传输功率计划，求解网省协调调度优化模型，获得各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路日前传输功率计划的调整量； 根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路的换流站进行调整，使得需要发电出力增加的省网中参与协调的机组增加所述调整量，需要发电出力减小的省网中参与协调的机组减少所述调整量，且在满足省际联络线传输功率安全约束下需要发电出力增加的省网将所增加的所述调整量送至需要发电出力减小的省网。
2.根据权利要求1所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法，其特征在于，根据各省网的单位发电平均燃料耗量值的大小，将单位发电平均燃料耗量值大于预设最大阈值的电网定为需要发电出力减小的省网，单位发电平均燃料耗量值小于预设最小阈值的电网定为需要发电出力增加的省网，参与协调的机组仅包括出力减小省网的高燃料耗量微增率且存在下调出力裕度的机组和出力增加省网的低燃料耗量微增率且存在上调出力裕度的机组。
3.根据权利要求1所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法，其特征在于，所述网省协调调度优化模型包括: 确定目标函数为调 度周期内所有参与协调发电机组的总发电燃料耗量； 确定每个时段各个参与协调机组调整功率的平衡约束； 确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段的出力上限约束； 确定发电出力减少省网中参与协调机组i在t时段的出力下限约束； 确定参与协调机组i的爬坡率约束； 确定参与协调机组i的滑坡率约束； 确定每个省网间交流联络线断面的传输功率安全约束； 确定每个直流联络线路的传输功率上限约束和下限约束； 确定需要发电出力增加的省网的正旋转备用约束； 确定需要发电出力减少的省网的负旋转备用约束； 确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段协调后的正旋转备用减少量； 确定发电出力减少省网参与协调机组i在t时段协调后的负旋转备用减少量； 确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段所能够提供的正旋转备用容量； 确定发电出力减少省网参与协调机组i在t时段所能够提供的负旋转备用容量。
4.根据权利要求3所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法，其特征在于: 所述目标函数为:?+ 靜-)++ aV)
πι?η ,|1, *“所述每个时段各个参与协调机组调整功率的平衡约束为:
5.根据权利要求4所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法，其特征在于，所述t时段每个省网间交流联络线断面的传输功率安全约束中: 玉.=三)其中等号右边的第一项为协 y -.-' 1V >，调前第i个省际交流联络线输电断面在t时刻的传输功率，第二项表示成发电机调整量Λ Pgit和直流线路调整量APdit的线性函数，具体为:
6.一种具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置，其特征在于，包括: 获取模块，用于从各个省级调控中心获得省级电网的日前有功调度计划，并获得各省际直流联络线的日前传输功率计划； 模型求解模块，用于根据所述省级电网的日前有功调度计划和所述各省际直流联络线的日前传输功率计划，求解网省协调调度优化模型，获得各省内部发电机组日前计划的调整量和各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量； 调整模块，用于根据所述各省内部发电机组日前计划的调整量对各省内部发电机组进行调整，以及根据所述各省际直流输电线路的日前传输功率计划的调整量对各省际直流输电线路的换流站进行调整，使得需要发电出力增加的省网中参与协调的机组增加所述调整量，需要发电出力减小的省网中参与协调的机组减少所述调整量，且在满足省际联络线传输功率安全约束下需要发电出力增加的省网将所增加的所述调整量送至需要发电出力减小的省网。
7.根据权利要求6所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置，其特征在于，根据各省网的单位发电平均燃料耗量值的大小，将单位发电平均燃料耗量值大于预设最大阈值的电网定为需要发电出力减小的省网，单位发电平均燃料耗量值小于预设最小阈值的电网定为需要发电出力增加的省网，参与协调的机组仅包括出力减小省网的高燃料耗量微增率且存在下调出力裕度的机组和出力增加省网的低燃料耗量微增率且存在上调出力裕度的机组。
8.根据权利要求7所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置，其特征在于，所述网省协调调度优化模型包括: 确定目标函数为调度周期内所有参与协调发电机组的总发电燃料耗量； 确定每个时段各个参与协调机组调整功率的平衡约束； 确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段的出力上限约束； 确定发电出力减少省网中参与协调机组i在t时段的出力下限约束； 确定参与协调机组i的爬坡率约束； 确定参与协调机组i的滑坡率约束； 确定每个省网间交流联络线断面的传输功率安全约束； 确定每个直流联络线路的传输功率上限约束和下限约束； 确定需要发电出力增加的省网的正旋转备用约束； 确定需要发电出力减少的省网的负旋转备用约束； 确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段协调后的正旋转备用减少量； 确定发电出力减少省网参与协调机组i在t时段协调后的负旋转备用减少量； 确定发电出力增加省网参与协调机组i在t时段所能够提供的正旋转备用容量； 确定发电出力减少省网参与协调机组i在t时段所能够提供的负旋转备用容量。
9.根据权利要求8所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置，其特征在于: 所述目标函数为:
10.根据权利要求9所述的具有风电场的交直流互联大电网网省调度装置，其特征在于，所述t时段每个省网间交流联络线断面的传输功率安全约束中:
【文档编号】G06Q50/06GK103761680SQ201410021394
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】林舜江, 陆文甜, 刘明波, 杨柳青 申请人:华南理工大学