计及电量交易计划的发电厂并网有功功率实时控制方法与流程

本发明属于电力系统运行与控制技术领域，更准确地说，本发明涉及一种计及电量交易计划的发电厂并网有功功率实时控制方法。

背景技术：

随着电力改革的推进，市场化交易电量规模正在快速增长，市场化电量交易主体越来越多，不仅水电、火电等常规能源发电厂参与市场化电量交易，而且间隙性新能源发电厂也在逐步加入到市场化电量交易中。现有的应对市场化电量交易的发电调度计划管理采用的是多时间尺度滚动修正的技术方案，由年度发电调度计划管理、月度发电调度计划管理、周发电调度计划管理、日前发电调度计划管理、日内发电调度计划管理和实时发电调度计划管理组成。总体来说，这种发电调度计划管理技术方案的“计划”因素比较强。就其中单个发电调度计划管理模块来说，其目标函数中没有以量化的方式考虑不同发电厂并网有功功率控制性能之间的差异、不同间隙性新能源电站并网有功功率预测性能之间的差异，以及不同发电厂交易电量执行率的平滑处理；其有功功率平衡约束中也没有引入实时网损系数，有功功率平衡的精度不高；此外，在得不到最优解时，没有应用临时松弛有功备用的计算策略。

在市场化交易电量占总电量的比例较高、电网输电通道安全稳定限额波动比较大、间隙性新能源电力占总发电能力的比例较高、发电厂并网有功功率控制性能差异较大和间隙性新能源电站并网有功功率预测性能指标差异较大的情况下，现有的技术方案更难以实现既能够满足市场化交易电量计划的执行要求，又能保证单位发电量的经济环保综合代价最低的目的，也不能为发电厂提高并网有功功率控制水平和间隙性新能源电站提高并网有功功率的预测精度提供自发促进力。

技术实现要素：

本发明目的是：为既能满足电量交易计划执行要求、又能保证单位发电量的经济环保综合代价最低，提供一种发电厂并网有功功率实时控制的方法。

本发明的基本原理在于：在不考虑电量交易计划时，发电厂并网有功功率控制得优化模型就是在满足安全稳定、备用、发电厂有功调节能力、发电厂有功计划、电网对外输电通道有功计划和功率平衡约束要求下，实现单位发电量的经济环保综合代价最低。若要考虑发电厂的电量交易计划，则需要在目标函数中引入电量交易计划执行率指标，加大电量交易计划执行率低的发电厂的权重，以在发电厂并网有功功率控制优化决策中反映不同发电厂的电量交易计划执行率尽量一致的公平要求。此外，为提高发电厂对并网有功功率调控指令执行值的响应性能、提高并网有功功率调控指令执行值在间隙性新能源电站执行的精度，还需要在目标函数中引入发电厂的并网有功功率控制性能指标和间隙性新能源电站的并网有功功率的预测性能指标。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)当判断出当前时刻t₀为需要对发电厂进行并网有功功率实时控制的时刻时，进入步骤2)；

2)将t₀时刻参与并网有功功率实时控制的发电厂的集合记为A，将t₀时刻A中还在参与电量交易计划的发电厂的集合记为B，将A中间隙性新能源发电厂的集合记为C，将t₀时刻不参与并网有功功率实时控制的发电厂的集合记为D，将B中第i个发电厂的电量交易计划执行周期记为T_i，将距t₀时刻B中第i个发电厂电量交易计划的已执行时间记为T_C.i，将B中第i个发电厂在T_i内需要完成的交易计划电量记为W_i，统计B中第i个发电厂在距t₀时刻的T_C.i内已完成的交易电量，记为W_C.i，将通过公式(1)分别计算出的t₀时刻B中各个发电厂的交易电量完成率与其电量交易时间进度之比，作为t₀时刻相应的各个发电厂的电量交易执行率指标，通过公式(2)计算C中各个发电厂的并网有功功率预测性能指标，通过公式(3)计算A中各个发电厂的并网有功功率控制性能指标，进入步骤3)；

其中，α_i为B中第i个电量交易发电厂的电量交易执行率指标，M_1.i为C中第i个发电厂在距t₀时刻最近的设定周期内的并网有功功率不受限时间段内并网有功功率的预测曲线的数据抽样点总数，和分别为C中第i个发电厂的第m₁个数据抽样点的并网有功功率预测值、并网有功功率实际值和开机容量，β_i为C中第i个发电厂的并网有功功率预测性能指标，M_2.i为A中第i个发电厂在距t₀时刻最近的设定周期内的并网有功功率受限时间段中并网有功功率的调控指令曲线的数据抽样点总数，和分别为A中第i个发电厂的第m₂个数据抽样点的并网有功功率的调控指令执行值、并网有功功率实际值和开机容量，γ_i为A中第i个发电厂的并网有功功率控制性能指标；

所述并网有功功率不受限时间段是指其并网有功功率的调控指令执行值等于其(t₀+Δt)时刻的并网有功功率预测值的时间段，其中，Δt为设定的发电厂并网有功功率实时控制周期；

所述并网有功功率受限时间段是指其并网有功功率的调控指令执行值小于其(t₀+Δt)时刻的并网有功功率预测值的时间段；

对于A中不属于C的发电厂，将其并网有功功率预测性能指标设置为1，对于A中不属于B的发电厂，将其电量交易执行率指标设置为1；

3)采用线性规划方法求解公式(4)表示的优化模型，若能够得到最优解P'_n.i(i∈C)和P'_i(i∈A且)，则将其分别作为A中相应的发电厂的并网有功功率的调控指令执行值，返回步骤1)；

否则，当采用线性规划方法求解公式(5)表示的优化模型，能够得到最优解P'_n.i(i∈C)和P_i'(i∈A且)，则将其分别作为A中相应的发电厂的并网有功功率的调控指令执行值，返回步骤1)；当采用线性规划方法求解公式(5)表示的优化模型，得不到P'_n.i和P'_i的最优解，则将t₀时刻A中各个发电厂的并网有功功率实际值分别作为其并网有功功率的调控指令执行值，返回步骤1)。

其中，P'_n.i、α_n.i、β_n.i、γ_n.i和λ_n.i分别为C中第i个发电厂的并网有功功率调控指令执行值、电量交易执行率指标、并网有功功率预测性能指标、并网有功功率控制性能指标和计及单位电量的经济环保性能综合指标，P'_i、α_i、β_i、γ_i和λ_i分别为A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率调控指令执行值、电量交易执行率指标、并网有功功率预测性能指标、并网有功功率控制性能指标和计及单位电量的经济环保性能综合指标，P_pre.i为(t₀+Δt)时刻C中第i个发电厂的并网有功功率预测值，ρ为设定的参数，ρP_pre.i用于表示(t₀+Δt)时刻C中第i个发电厂并网有功功率可调区间的下限，P_i.max、P_i.min分别为A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率最大值和最小值，P_i为t₀时刻A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率实际值，a为t₀时刻A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率调节速度，P'_g.i为(t₀+Δt)时刻D中第i个发电厂的并网有功功率计划值，T为调控管辖电网的对外输电通道数，P'_t.i为(t₀+Δt)时刻对外输电通道中第i个通道的有功功率计划值，注入调控管辖电网为正，b为t₀时刻调控管辖电网的网损系数，L为调控管辖电网中负荷数，P'_l.i为(t₀+Δt)时刻调控管辖电网中第i个负荷的有功功率预测值，J为调控管辖电网中用于安全稳定监视的断面数，P_tl.j、P_tl.j.max分别为t₀时刻安全稳定监视断面中第i个断面的有功功率实际值和安全稳定限额，S_0.j.i为t₀时刻C中第i个发电厂的并网有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_n.i为t₀时刻C中第i个发电厂的并网有功功率实际值，S_1.j.i为t₀时刻A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，S_2.j.i为t₀时刻D中第i个发电厂的并网有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_g.i为t₀时刻D中第i个发电厂的并网有功功率实际值，S_3.j.i为t₀时刻对外输电通道中第i个通道的有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_t.i为t₀时刻对外输电通道中第i个通道的并网有功功率实际值，S_4.j.i为t₀时刻调控管辖电网中第i个负荷的有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_l.i为t₀时刻调控管辖电网中第i个负荷的有功功率实际值，c₁、c₂分别为根据电网调度运行控制规程设置的正备用系数和负备用系数，d为相对于非间隙性新能源的发电厂，设定的间隙性新能源发电厂在有功备用方面的比例系数，μ为设定的用于放松有功备用约束的参数。

通过采用上述技术方案，本发明取得了下述技术效果：

与现有的发电调度计划管理技术方案的效果相比，本发明在发电厂并网有功功率实时控制优化模型的目标函数中除考虑了发电厂单位发电量的经济环保性能指标，还引入了发电厂的电量交易计划执行率指标、发电厂的并网有功功率控制性能指标和间隙性新能源电站的并网有功功率的预测性能指标，能够更好地满足电量交易计划执行要求、又能保证单位发电量的经济环保综合代价最低，还能够为发电厂提高并网有功功率控制水平和间隙性新能源电站提高并网有功功率的预测精度提供自发促进力；在有功功率平衡约束中引入实时网损系数，提高了有功功率平衡的精度；在得不到最优解时，应用临时松弛有功备用的计算策略，提高了发电厂并网有功功率实时控制决策优化的可靠性。

附图说明

图1为本发明方法的步骤1-步骤3的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

图1中步骤1：当判断出当前时刻t₀为需要对发电厂进行并网有功功率实时控制的时刻时，进入步骤2。

图1中步骤2：将t₀时刻参与并网有功功率实时控制的发电厂的集合记为A，将t₀时刻A中还在参与电量交易计划的发电厂的集合记为B，将A中间隙性新能源发电厂的集合记为C，将t₀时刻不参与并网有功功率实时控制的发电厂的集合记为D，将B中第i个发电厂的电量交易计划执行周期记为T_i，将距t₀时刻B中第i个发电厂电量交易计划的已执行时间记为T_C.i，将B中第i个发电厂在T_i内需要完成的交易计划电量记为W_i，统计B中第i个发电厂在距t₀时刻的T_C.i内已完成的交易电量，记为W_C.i，将通过公式(1)分别计算出的t₀时刻B中各个发电厂的交易电量完成率与其电量交易时间进度之比，作为t₀时刻相应的各个发电厂的电量交易执行率指标，通过公式(2)计算C中各个发电厂的并网有功功率预测性能指标，通过公式(3)计算A中各个发电厂的并网有功功率控制性能指标，进入步骤3；

其中，α_i为B中第i个电量交易发电厂的电量交易执行率指标，M_1.i为C中第i个发电厂在距t₀时刻最近的设定周期(通常可设置为1个月)内的并网有功功率不受限时间段内并网有功功率的预测曲线的数据抽样点总数，和分别为C中第i个发电厂的第m₁个数据抽样点的并网有功功率预测值、并网有功功率实际值和开机容量，β_i为C中第i个发电厂的并网有功功率预测性能指标，M_2.i为A中第i个发电厂在距t₀时刻最近的设定周期(通常可设置为1个月)内的并网有功功率受限时间段中并网有功功率的调控指令曲线的数据抽样点总数，和分别为A中第i个发电厂的第m₂个数据抽样点的并网有功功率的调控指令执行值、并网有功功率实际值和开机容量，γ_i为A中第i个发电厂的并网有功功率控制性能指标；

所述并网有功功率不受限时间段是指其并网有功功率的调控指令执行值等于其(t₀+Δt)时刻的并网有功功率预测值的时间段，其中，Δt为设定的发电厂并网有功功率实时控制周期，通常可设置为5分钟；

所述并网有功功率受限时间段是指其并网有功功率的调控指令执行值小于其(t₀+Δt)时刻的并网有功功率预测值的时间段；

对于A中不属于C的发电厂，将其并网有功功率预测性能指标设置为1，对于A中不属于B的发电厂，将其电量交易执行率指标设置为1。

图1中步骤3：采用线性规划方法求解公式(4)表示的优化模型，若能够得到最优解P'_n.i(i∈C)和P'_i(i∈A且)，则将其分别作为A中相应的发电厂的并网有功功率的调控指令执行值，返回步骤1；

否则，当采用线性规划方法求解公式(5)表示的优化模型，能够得到最优解P'_n.i(i∈C)和P'_i(i∈A且)，则将其分别作为A中相应的发电厂的并网有功功率的调控指令执行值，返回步骤1；当采用线性规划方法求解公式(5)表示的优化模型，得不到P'_n.i和P'_i的最优解，则将t₀时刻A中各个发电厂的并网有功功率实际值分别作为其并网有功功率的调控指令执行值，返回步骤1。

其中，P'_n.i、α_n.i、β_n.i、γ_n.i和λ_n.i分别为C中第i个发电厂的并网有功功率调控指令执行值、电量交易执行率指标、并网有功功率预测性能指标、并网有功功率控制性能指标和计及单位电量的经济环保性能综合指标，P'_i、α_i、β_i、γ_i和λ_i分别为A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率调控指令执行值、电量交易执行率指标、并网有功功率预测性能指标、并网有功功率控制性能指标和计及单位电量的经济环保性能综合指标，P_pre.i为(t₀+Δt)时刻C中第i个发电厂的并网有功功率预测值，ρ为设定的参数(通常可设置为0.1)，ρP_pre.i用于表示(t₀+Δt)时刻C中第i个发电厂并网有功功率可调区间的下限，P_i.max、P_i.min分别为A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率最大值和最小值，P_i为t₀时刻A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率实际值，a为t₀时刻A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率调节速度，P'_g.i为(t₀+Δt)时刻D中第i个发电厂的并网有功功率计划值，T为调控管辖电网的对外输电通道数(将注入调控管辖电网中同一个计算节点的支路集作为一个对外输电通道)，P'_t.i为(t₀+Δt)时刻对外输电通道中第i个通道的有功功率计划值，注入调控管辖电网为正，b为t₀时刻调控管辖电网的网损系数，L为调控管辖电网中负荷数，P'_l.i为(t₀+Δt)时刻调控管辖电网中第i个负荷的有功功率预测值，J为调控管辖电网中用于安全稳定监视的断面数，P_tl.j、P_tl.j.max分别为t₀时刻安全稳定监视断面中第i个断面的有功功率实际值和安全稳定限额，S_0.j.i为t₀时刻C中第i个发电厂的并网有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_n.i为t₀时刻C中第i个发电厂的并网有功功率实际值，S_1.j.i为t₀时刻A中不属于C的第i个发电厂的并网有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，S_2.j.i为t₀时刻D中第i个发电厂的并网有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_g.i为t₀时刻D中第i个发电厂的并网有功功率实际值，S_3.j.i为t₀时刻对外输电通道中第i个通道的有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_t.i为t₀时刻对外输电通道中第i个通道的并网有功功率实际值，S_4.j.i为t₀时刻调控管辖电网中第i个负荷的有功功率对安全稳定监视断面中第j个断面有功功率的灵敏度，P_l.i为t₀时刻调控管辖电网中第i个负荷的有功功率实际值，c₁、c₂分别为根据电网调度运行控制规程设置的正备用系数和负备用系数，d为相对于非间隙性新能源的发电厂设定的间隙性新能源发电厂在有功备用方面的比例系数(通常可设置为0.2)，μ为设定的用于放松有功备用约束的参数(通常可设置为0.8)。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。