一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定方法及系统与流程

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定方法及系统。

背景技术

我国风能、太阳能等新能源分布集中、与负荷中心距离较远，本地消纳规模有限，目前“三北”地区风电、太阳能等新能源的大范围消纳主要依托特高压直流通道远距离集中外送来完成。

随着新能源并网规模的日益增加，常规电源所占装机比例大幅减小，光伏和风电等新能源电源已经取代传统能源的主导地位，交直流混联电网电源结构发生了重要变化，系统抗扰动能力降低。而随着特高压直流工程的建设，交直流混联电网将转变为交直流混联电网，影响送端交直流混联电网稳定性的主要因素将聚焦于直流近区。在直流近区发生交流故障时，由于在新能源大发情况下常规电源开机受到限制，系统动态无功储备将大幅下降，且新能源机组在交流故障期间电压跌落时，将大幅增加无功损耗，故近区交流故障后极易引发直流换向失败，进而引发潮流大范围转移造成的功角、电压、频率等问题，交直流混联电网存在稳定破环的运行风险。

技术实现要素：

为了解决背景技术存在的在新能源占超高比例的交直流混联电网中在直流近区发生交流故障时交直流混联电网运行稳定性差的问题，本发明提供了一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定方法及系统，所述方法包括：

根据交直流混联电网内各发电机组特征建立bpa潮流仿真模型；所述发电机组包括新能源机组以及常规机组；所述常规机组包括水电机组以及火电机组；

确定交直流混联电网内各常规机组的原始的开机方式，并获取在所述原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率；所述开机方式包括各常规机组的开机数量；

逐一调整各常规机组的开机方式，计算在每种开机方式下的交直流混联电网的直流工程外送功率极限值，并输出对应电厂单台机组的调整影响评估指标；

根据调整影响评估指标按预设规则更新开机方式，并使用bpa潮流仿真模型在更新后的开机方式下对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估，确定最小开机方案。

进一步的，根据交直流混联电网内各发电机组的组成、交直流混联电网的特征参数搭建bpa潮流仿真模型；所述交直流混联电网的特征参数包括每个发电机组的网架结构、发电机参数、负荷参数、线路参数、变压器参数以及直流工程参数。

进一步的，所述逐一调整各常规机组的开机方式，计算在每种开机方式下的交直流混联电网的直流工程外送功率，并输出每种方式下的调整影响评估指标，包括：

在原始的开机方式的基础上，逐一关停每个常规电厂的一台机组，以交直流混联电网交流三相永久n-1故障及直流单极闭锁故障为极限限制条件，获得关停该台机组的情况下的直流工程外送功率极限值；

在关停该台机组的开机方式下，对应该电厂单台机组的调整影响评估指标的计算公式为：

其中，idci为该情况下的调整影响评估指标；pi为该情况下的直流工程外送功率极限值；pdc为原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率。

进一步的，根据关停每一个常规电厂的一单台机组输出对应每种情况的调整影响评估指标；将多个调整影响评估指标进行正序排序，获得每个常规电厂关停一单台机组对交直流混联送端电网交直流混联电网直流稳定运行的影响排序结果。

进一步的，所述根据调整影响评估指标按预设规则更新开机方式，包括：

步骤1，将当前开机方式下仅运行一台机组的常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为1；

步骤2，根据所述影响排序结果关停交直流混联电网内其余常规电厂中调整影响评估指标最大的常规电厂中的一台机组，形成发电机组开机方式的一次优化；

步骤3，对优化后的交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估；

若评估结果通过，在完成了本次优化的开机方式下返回步骤1执行；

若评估结果不通过，则将该常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为本次优化前的台数，并将该常规电厂在所述影响排序结果中删除，返回步骤2执行；

步骤4，将所有常规电厂在最小开机方案中的开机台数均设置完成后，输出最小的开机方案。

进一步的，在逐一调整各常规机组的开机方式前，所述方法包括：

使用bpa潮流仿真模型在原始的开机方式下对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估；

根据评估结果更新所述开机方式。

进一步的，使用bpa潮流仿真模型在原始的开机方式下对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估的结果为不通过时，所述方法包括：

步骤1，将当前开机方式下所有机组全部运行的常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为其对应的全部机组台数；

步骤2，根据所述影响排序结果开启交直流混联电网内其余常规电厂中调整影响评估指标最大的常规电厂中的一台机组，形成发电机组开机方式的一次优化；

步骤3，对优化后的交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估；

若评估结果通过，则将该常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为本次优化前的台数，并将该常规电厂在所述影响排序结果中删除，返回步骤2执行；

若评估结果不通过，在完成了本次优化的开机方式下返回步骤1执行；

步骤4，将在所有各常规电厂在最小开机方案中的开机台数均设置完成后，筛除所有机组已全部运行的常规电厂，从剩余电厂中选取单台机组容量最小的电厂，将其最小开机台数增加一台，其余电厂最小开机台数则保持不变，并输出全部常规电厂的最小的开机方案。

进一步的，所述对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估，包括：

根据bpa潮流仿真模型仿真计算交直流混联电网主网架线路、主变三相永久n-1短路故障，仿真计算交直流混联电网直流单级闭锁故障；

按照预先设定的机组功角、系统电压、系统频率稳定判据，对故障后交直流混联电网的暂态稳定水平进行判定。

所述一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定系统，所述系统包括：

仿真模型建立单元，所述仿真模型建立单元用于根据交直流混联电网内各发电机组特征建立bpa潮流仿真模型；所述发电机组包括新能源机组以及常规机组；所述常规机组包括水电机组以及火电机组；

开机方式调整单元，所述开机方式调整单元确定交直流混联电网内各常规机组的原始的开机方式，并获取在所述原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率；所述开机方式包括各常规机组的开机数量；

所述开机方式调整单元逐一调整各常规机组的开机方式，计算在每种开机方式下的交直流混联电网的直流工程外送功率极限值，并输出对应电厂单台机组的调整影响评估指标；

开机方式优化单元，根据调整影响评估指标按预设规则更新开机方式，确定最小开机方案；

稳定性评估单元，所述稳定性评估单元用于使用仿真模型建立单元建立的bpa潮流仿真模型对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估。

进一步的，所述仿真模型建立单元根据交直流混联电网内各发电机组的组成、交直流混联电网的特征参数搭建bpa潮流仿真模型；所述交直流混联电网的特征参数包括每个发电机组的网架结构、发电机参数、负荷参数、线路参数、变压器参数以及直流工程参数。

进一步的，所述开机方式调整单元用于在原始的开机方式的基础上，逐一关停每个常规电厂的一台机组，以交直流混联电网交流三相永久n-1故障及直流单极闭锁故障为极限限制条件，获得关停该台机组的情况下的直流工程外送功率极限值；

在关停该台机组的开机方式下，开机方式调整单元计算对应该电厂单台机组的调整影响评估指标的计算公式为：

其中，idci为该情况下的调整影响评估指标；pi为该情况下的直流工程外送功率极限值；pdc为原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率。

进一步的，所述开机方式调整单元根据关停每一个常规电厂的一单台机组输出对应每种情况的调整影响评估指标；将多个调整影响评估指标进行正序排序，获得每个常规电厂关停一台机组对交直流混联送端电网交直流混联电网直流稳定运行的影响排序结果。

进一步的，所述开机方式优化单元用于设置交直流混联电网最小开机方案中每一个常规电厂中常规机组的开机台数；所述开机方式优化单元通过与根据所述开机方式调整单元以及稳定性评估单元通信，实时获得所需的影响排序结果以及稳定性评估结果。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定方法及系统，所述方法及系统通过对交直流混联电网建立仿真模型监控各种开机方案下的电网安全稳定性，根据获得的各机组调整影响指标确认在电网安全稳定前提下的最小开机方案，所述方法及系统较为直观地反映出常规机组开机与新能源消纳、直流输送功率之间的关系，提升了大规模新能源特高压直流外送电网的调度灵活性，对电力系统运行人员具有实际较好的实际指导意义和应用价值。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定方法的流程图；如图1所示，所示方法包括：

步骤110，根据交直流混联电网内各发电机组特征建立bpa潮流仿真模型；所述发电机组包括新能源机组以及常规机组；所述常规机组包括水电机组以及火电机组；

具体的，本发明所提供的常规机组最小开机方案确定方法，主要应用于交直流混联电网的送端电网；根据交直流混联电网内各发电机组的组成、交直流混联电网的特征参数搭建bpa潮流仿真模型；所述交直流混联电网的特征参数包括每个发电机组的网架结构、发电机参数、负荷参数、线路参数、变压器参数以及直流工程参数。

步骤120，确定交直流混联电网内各常规机组的原始的开机方式，并获取在所述原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率；所述开机方式包括各常规机组的开机数量；

所述交直流混联电网内各常规机组的原始的开机方式可以为最小开机方案确定前的现有的开机方式，所述开机方式具体包括多个常规电厂(如水电厂、火电厂等)中的每一个内的一个或多个常规机组的开机数量；

步骤130，逐一调整各常规机组的开机方式，计算在每种开机方式下的交直流混联电网的直流工程外送功率极限值，并输出对应每种方式下的调整影响评估指标；

具体的，在原始的开机方式的基础上，逐一关停每个常规电厂的一台机组，即为一种开机方式，以交直流混联电网交流三相永久n-1故障及直流单极闭锁故障为极限限制条件，获得关停该台机组的情况下的直流工程外送功率极限值；依次往复，即可获得对应每种开机方式对应的调整影楼评估指标；

在关停该台机组的开机方式下，对应该电厂单台机组的调整影响评估指标的计算公式为：

其中，idci为该情况下的调整影响评估指标；pi为该情况下的直流工程外送功率极限值；pdc为原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率。

根据关停每一个常规电厂的一单台机组输出对应每种情况的调整影响评估指标；将多个调整影响评估指标进行正序排序，获得每个常规电厂关停一单台机组对交直流混联送端电网交直流混联电网直流稳定运行的影响排序结果。步骤140，根据调整影响评估指标按预设规则更新开机方式，并使用bpa潮流仿真模型在更新后的开机方式下对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估，确定最小开机方案。

确定的所述最小开机方案，是保证所述交直流混联电网直流稳定运行的最低标准；

进一步的，根据调整影响评估指标按预设规则更新开机方式，包括：

步骤1411，将当前开机方式下仅运行一台机组的常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为1；

在这些常规电厂中，如果再关停机组则该常规电厂没有电力输出，会对电网存在额外的影响，为了保证电网运行稳定性，每个常规电厂最小的开机台数即为1台，以保证所有常规电厂都可投入电网中，当达到最小的开机台数时就将该常规电厂的开机数量固定，不再参与后续关停试验；

步骤1412，根据所述影响排序结果关停交直流混联电网内其余常规电厂中调整影响评估指标最大的常规电厂中的一台机组，形成发电机组开机方式的一次优化；

通过每个常规电厂关停一台机组对交直流混联电网直流稳定运行的影响排序结果，选出影响最大的常规电厂，将其的机组关停一台使得较快的向最小开机方案靠近；

步骤1413，对优化后的交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估；

所述安全稳定性评估根据bpa潮流仿真模型仿真计算交直流混联电网主网架线路、主变三相永久n-1短路故障，仿真计算交直流混联电网直流单级闭锁故障；

按照预先设定的机组功角、系统电压、系统频率稳定判据，对故障后交直流混联电网的暂态稳定水平进行判定。

若评估结果通过，在完成了本次优化的开机方式下返回步骤1411执行；

所述评估结果通过，则说明在关停该机组的开机方式下，系统仍处于稳定状态，可以以此次开机方式为现有开机方式继续进行后续方案确定，在此，因本次优化而关停的机组对应的常规电厂在完成本次关停后，有仅存一组机组的可能性，故需在步骤1411继续进行；

若评估结果不通过，则将该常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为本次优化前的台数，并将该常规电厂在所述影响排序结果中删除，返回步骤1412执行；

所述评估不通过，说明该关停机组对整个电网的影响已经造成了电网的不稳定；不能对该机组进行关停，而该机组对应的常规电厂的开机台数也不能再关停，其开机台数固定设置为本次优化前的台数；

因本次优化没有涉及到某一机组的关停，故无需再执行1411，直接执行1412即可；

步骤1414，将所有常规电厂在最小开机方案中的开机台数均设置完成后，输出最小的开机方案；

通过上述循环执行后，直至遍历所有能源厂后，获得最终的优化开机方案为最小开机方案。

进一步的，在逐一调整各常规机组的开机方式前，所述方法包括：

使用bpa潮流仿真模型在原始的开机方式下对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估；

根据评估结果更新所述开机方式；

若所述原始的开机方式下，评估结果通过，说明在现有的开机方式下存在可优化的空间，即可按照上述步骤1411～步骤1414；

若所述原始的开机方式下，评估结果不通过，则所述方法包括：

步骤1421，将当前开机方式下所有机组全部运行的常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为其对应的全部机组台数；

步骤1422，根据所述影响排序结果开启交直流混联电网内其余常规电厂中调整影响评估指标最大的常规电厂中的一台机组，形成发电机组开机方式的一次优化；

步骤1423，对优化后的交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估；

若评估结果通过，则将该常规电厂在最小开机方案中开机台数设置为本次优化前的台数，并将该常规电厂在所述影响排序结果中删除，返回步骤1422执行；

若评估结果不通过，在完成了本次优化的开机方式下返回步骤1421执行；

步骤1424，将在所有各常规电厂在最小开机方案中的开机台数均设置完成后，筛除所有机组已全部运行的常规电厂，从剩余电厂中选取单台机组容量最小的电厂，将其最小开机台数增加一台，其余电厂最小开机台数则保持不变，并输出全部常规电厂的最小的开机方案。

图2为本发明具体实施方式的一种交直流混联电网内常规机组最小开机方案确定系统的结构图。如图2所示，所述系统包括：

仿真模型建立单元210，所述仿真模型建立单元210用于根据交直流混联电网内各发电机组特征建立bpa潮流仿真模型；所述发电机组包括新能源机组以及常规机组；所述常规机组包括水电机组以及火电机组；

进一步的，所述仿真模型建立单元210根据交直流混联电网内各发电机组的组成、交直流混联电网的特征参数搭建bpa潮流仿真模型；所述交直流混联电网的特征参数包括每个发电机组的网架结构、发电机参数、负荷参数、线路参数、变压器参数以及直流工程参数。

开机方式调整单元220，所述开机方式调整单元220确定交直流混联电网内各常规机组的原始的开机方式，并获取在所述原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率；所述开机方式包括各常规机组内的开机数量；

所述开机方式调整单元220逐一调整各常规机组的开机方式，计算在每种开机方式下的交直流混联电网的直流工程外送功率极限值，并输出对应电厂单台机组的调整影响评估指标；

进一步的，所述开机方式调整单元220用于在原始的开机方式的基础上，逐一关停每个常规电厂的一台机组，以交直流混联电网交流三相永久n-1故障及直流单极闭锁故障为极限限制条件，获得关停该台机组的情况下的直流工程外送功率极限值；

在关停该台机组的开机方式下，开机方式调整单元220计算对应该电厂单台机组的调整影响评估指标的计算公式为：

其中，idci为该情况下的调整影响评估指标；pi为该情况下的直流工程外送功率极限值；pdc为原始的开机方式下交直流混联电网的直流工程外送功率。

进一步的，所述开机方式调整单元220根据关停每一个常规电厂的一单台机组输出对应每种情况的调整影响评估指标；将多个调整影响评估指标进行正序排序，获得每个常规电厂关停一台机组对交直流混联送端电网交直流混联电网直流稳定运行的影响排序结果。

开机方式优化单元230，根据调整影响评估指标按预设规则更新开机方式，确定最小开机方案；

进一步的，所述开机方式优化单元230用于设置交直流混联电网最小开机方案中每一个常规电厂中常规机组的开机台数；所述开机方式优化单元230通过与根据所述开机方式调整单元220以及稳定性评估单元通信，实时获得所需的影响排序结果以及稳定性评估结果。

稳定性评估单元240，所述稳定性评估单元240用于使用仿真模型建立单元210建立的bpa潮流仿真模型对交直流混联电网n-1安全稳定性进行评估。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。