一种基于在线计算的电力系统最小开机方式优化方法与流程

本发明属于电网调度运行控制技术领域，具体涉及一种基于在线计算的电力系统最小开机方式优化方法。

背景技术：

当某个地区的负荷增长到一定程度时，为了维持负荷点电压在规定范围内，通常需要保持一定的开机台数和旋转备用容量，这就是地区电网最小开机方式的由来。随着特高压直流输电技术的应用和发展，直流输送的功率不断增大，其对所接入交流电网的影响也愈发明显。主要表现为特高压直流闭锁或者交流电网发生大扰动时，送端交流电网由于功率富余导致高频、高压乃至发电机组功角稳定问题，而受端交流电网由于功率缺失导致低频、低压甚至电压稳定问题。为了保障送受端交流电网的安全，在保持各地区最小开机方式的基础上，还需要在更大范围内，比如省级电网区域内，保持一定的开机台数和旋转备用容量。

目前现有技术对省级电网最小开机方式的确定，多采用离线仿真计算软件，对有限的典型运行方式进行计算分析而得。复核周期较长，通常是每半年一次。为了能够尽可能地覆盖各种运行状况，典型运行方式常选取曾出现过的最严苛运行状况组合。由此得到的最小开机方式在实际运行中往往偏于保守，在多数时间上具有优化的空间。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于在线计算的电力系统最小开机方式优化方法，可以减轻离线计算确定的最小开机方式对发电机组的约束，提升电网运行方式的灵活性和供电能力。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于在线计算的电力系统最小开机方式优化方法，包括以下步骤：

步骤1，获取电网实时运行状态数据和模型参数，形成电网在线计算数据；

步骤2，设离线计算所得最小开机方式约束的发电机组数量为n，总的旋转备用容量为p兆瓦，初始模拟停运发电机组数量为i＝1，模拟减少旋转备用容量系数为j＝1；

步骤3，从n个发电机组中选择i个发电机组进行模拟停运，并对种模拟停运方式均依据电网在线计算数据进行安全稳定评估：如果种模拟停运方式均满足安全稳定要求，则更新模拟停运发电机组数量为i＝i+1，然后重复步骤3，直到存在模拟停运方式不满足安全稳定要求时停止重复，若此时i＝1，则执行步骤4，若i＞1，则执行步骤5

步骤4，依据电网在线计算数据，将当前的n台发电机组的旋转备用容量按比例模拟减少j*δ，然后校核旋转备用容量模拟减少后的发电机组是否满足安全稳定要求：如果满足安全稳定要求，则更新模拟减少旋转备用容量系数为j＝j+1，重复步骤4，直到出现不满足安全稳定要求时执行步骤5；

步骤5，确定在线计算的电力系统最小开机方式优化结果为：发电机组开机数量为n-(i-1)，发电机组的旋转备用容量为p*(1-(j-1)*δ)兆瓦。

最小开机方式优化只考虑减少开机台数或者减少发电机组的旋转备用容量，以保留一定的安全裕度。

进一步的，所述电网实时运行状态数据包括：电网负荷、各发电机组出力、主变和线路状态，以及无功补偿设备的投切状态。

进一步的，所述模型参数包括：负荷模型参数，发电机组同步电机、励磁系统及pss、调速系统模型参数，变压器铭牌参数，线路实测或典型参数。

进一步的，δ＝10％。

进一步的，通过遍历所有的母线和主变三相故障，根据故障后的电力系统是否能够恢复稳定来判断发电机组是否满足安全稳定要求。

进一步的，每五分钟至每十五分钟执行一次最小开机方式优化。

有益效果

本发明通过定期获取电网实时运行状态，形成电网在线计算数据，从而可以定期对所关注电力系统的最小开机方式进行校核，当其具备优化空间时，从多方面对其进行调整：减少开机台数，或者减少发电机组的旋转备用容量，在保留一定的安全裕度的同时，可以提升电网运行方式的灵活性和供电能力。

附图说明

图1为本发明基于在线计算的电力系统最小开机方式优化方法的流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，对本发明的技术方案作进一步解释说明。

本发明提供一种基于在线计算的电力系统最小开机方式优化方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，定期(优化频率范围为每五分钟或每十五分钟，具体可根据实际需要选择)获取电网实时运行状态数据和模型参数，形成电网在线计算数据；

其中，电网实时运行状态数据包括：电网负荷、各发电机组出力、主变和线路状态，以及无功补偿设备的投切状态；模型参数包括：负荷模型参数，发电机组同步电机、励磁系统及pss、调速系统模型参数，变压器铭牌参数，线路实测或典型参数。

步骤2，设离线计算所得最小开机方式约束的发电机组数量为n，总的旋转备用容量为p兆瓦，初始模拟停运发电机组数量为i＝1，模拟减少旋转备用容量系数为j＝1；其中，离线计算所得最小开机方式约束的发电机组数量，是采用现有的离线仿真计算软件计算得到；

步骤3，从n个发电机组中选择i个发电机组进行模拟停运，并对种模拟停运方式均依据电网在线计算数据进行安全稳定评估：如果种模拟停运方式均满足安全稳定要求，则更新模拟停运发电机组数量为i＝i+1，然后重复步骤3，直到存在模拟停运方式不满足安全稳定要求时停止重复，若此时i＝1，则执行步骤4，若i＞1，则执行步骤5；

步骤4，依据电网在线计算数据，将当前的n台个发电机组的旋转备用容量按比例模拟减少j*δ，然后校核旋转备用容量模拟减少后的发电机组是否满足安全稳定要求：如果满足安全稳定要求，则更新模拟减少旋转备用容量系数为j＝j+1，重复步骤4，直到出现不满足安全稳定要求时执行步骤5；其中，δ的取值可以为δ＝10％；

步骤5，确定在线计算的电力系统最小开机方式优化结果为：发电机组开机数量为n-(i-1)，发电机组的旋转备用容量为p*(1-(j-1)*δ)兆瓦。

其中，步骤3和步骤5涉及到的安全稳定评估，均可采用现有技术中在线计算软件的暂态稳定校核方法，通过遍历所有的母线和主变三相故障，根据故障后的电力系统是否能够恢复稳定来判断发电机组是否满足安全稳定要求。

以下部分以某省级电网为例，该省级电网有特高压直流送入，因电压稳定问题，需要在不同的负荷水平，根据特高压直流输送功率大小，保持负荷中心火电机组一定的最小开机台数和旋转备用容量。离线计算所得的最小开机方式要求如表1所示。

表1某省级电网离线计算所得最小开机方式要求

实施例1：

若预测某日最大负荷为2100万千瓦，为了保障清洁能源的消纳，火电机组开机通常在直流最大功率所要求的最小开机台数基础上多开1台机，以保障任意一台火电机组故障跳闸后不影响直流的输送功率。按照表1要求，则该日火电机组将会开19台，直流最大输送功率可达400万千瓦。

若该日实际负荷因气温偏高而超出预测负荷达到2150万千瓦时，按照表1的要求，在此档负荷水平下，负荷中心火电机组最小开机为19台时，直流输送最大功率只有300万千瓦。因此，需要将直流输送功率从400万千瓦降至300万千瓦。

若应用本发明的最小开机方式优化方法，当实际负荷超出2100万千瓦时，获取电网实时运行状态数据和模型参数，形成电网在线计算数据，对此时电网最小开机方式进行校核，评估离线计算所得的最小开机方式是否具备优化空间。若直流输送400万千瓦时的火电机组最小开机方式可以从20台降至19台，那么就不需要将直流输送功率从400万千瓦降至300万千瓦了。从而维持了该省级电网外受电能力不下降，保障了电网平稳运行。

实施例2：

若某负荷高峰时段该省级电网负荷水平达到3100万千瓦，直流输送功率为400万千瓦，供电压力较大。按表1要求负荷中心火电机组最小开机台数为24台，最小旋转备用容量为300万千瓦。

应用本发明的最小开机方式优化方法，获取电网实时运行状态数据和模型参数，形成电网在线计算数据，对此时电网最小开机方式进行校核，评估离线计算所得的最小开机方式是否具备优化空间。若此时最小旋转备用容量可以从300万千瓦降至270万千瓦，则可以将受限机组的出力提高30万千瓦，从而提升电网供电能力30万千瓦，缓解供电压力。

以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。