一种多省区电网协调运行生产模拟方法技术

本发明专利技术提出了一种多省区电网协调运行生产模拟方法，包括1)计算各省区独立运行情况生产模拟运行方式，求得与外部电网的功率交换曲线；2)根据生产模拟计算结果，计算各省区在火电机组开机方式不变情况下，可向其他省区提供的正向和负向调节能力；3)根据独立运行情况下的功率交换需求和各省区正向和负向调节能力，采用二次规划模型，求解多省区协调运行方式；4)逐步增加各省区间断面的输电能力，重复求解步骤3)中多省区协调优化模型，计算各省区间不同输电能力约束下的多省区电网协调运行方式。采用本方法可进行适应我国省为实体的调度模式的多省区电网协调运行生产模拟，适用于我国电网调度方式安排、确定省区间联络线功率等。

【技术实现步骤摘要】
一种多省区电网协调运行生产模拟方法
本专利技术涉及电力系统规划和运行调度领域，特别涉及一种多省区电网协调运行生产模拟方法。
技术介绍
随着风电、光伏等新能源发电的大规模并网，电网的调峰压力越来越大。西北各省区由于本地消纳新能源能力不足，需依靠电力外送和多省区协调运行解决新能源弃电问题。多省区电网协调运行在理论上可以将多个省区合并为一个省区统一进行优化，但存在如下问题：(1)不符合我国以省为实体的电网调度模式；(2)多省区合并为一个省区进行生产模拟时，导致开机不均匀。(3)开机方式的不均衡导致联络线功率交换过大。因此，一种既保证各省区的运行独立性、又能实现各省区间的互济性的多省区电网协调运行方式，对于我国电网调度方式安排、确定省区间联络线功率等具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种适应我国省为实体的调度模式的多省区电网协调运行生产模拟方法。采用本方法可进行适应我国省为实体的调度模式的多省区电网协调运行生产模拟，适用于我国电网调度方式安排、确定省区间联络线功率等。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多省区电网协调运行生产模拟方法，包括以下步骤：1)计算各省区独立运行情况下的全年8760小时生产模拟运行方式，求得各省区与外部电网的功率交换曲线；2)根据各省区独立运行生产模拟计算结果，计算各省区在火电机组开机方式不变情况下，可向其他省区提供的正向和负向调节能力；3)根据各省区独立运行情况下的功率交换需求和各省区正向和负向调节能力，采用二次规划数学模型，在满足省区间断面输电能力约束下，求解各省区协调运行方式；4)逐步增加各省区间断面的输电能力，重复步骤3)中多省区协调优化模型，计算省区间不同输电能力约束下的多省区电网协调运行方式。作为本专利技术的进一步改进，步骤1)中生产模拟运行方式包括电源规划、负荷预测、新能源发电、日负荷特性曲线、年负荷特性曲线及直流送电曲线。作为本专利技术的进一步改进，步骤1)中各省区独立运行时，采用混合整数线性优化模型，求得以综合成本最低为目标函数的包含多类型电源的各省区生产模拟结果，即：式中：Cit为火电机组i在时段t的发电成本函数；Pi,t为火电机组i在时段t的有功出力；Qit,up和Qit,off分别为火电机组i在时段t的启动和停机费用；Uit和Ui,t-1分别为火电机组i在时段t和t-1的运行状态；λ1、λ2、λ3、λ4分别为弃风、弃光、弃水、以及因光热机组调峰运行而造成效率降低的惩罚因子；λ5为失负荷惩罚；λ6为失备用惩罚；Wbt为时段t内风电场b的出力；为时段t内风电场b的预测出力；Sbt为时段t内光伏电站b的出力；为时段t内光伏电站b的预测出力；Eit为水电机组i时段t的弃水；lb,t和hb,t分别为t时刻节点b的失负荷量和失备用量；Hit为光热机组i在时段t的效率；Mit,up和Mit,off分别为光热机组i在时段t的启动和停机费用；分别为光热机组i在时段t和时段t-1的运行状态为光热机组i在时段t的有功出力；G为所有火电机组的集合；M为所有水电机组的集合；N为所有光热机组的集合；T为所有时段的集合；B为所有节点的集合。作为本专利技术的进一步改进，步骤2)中，各省区独立运行情况下的正向和负向调节能力计算步骤如下：①记某省区任意时刻i的功率交换需求曲线为其中表示需送出电力；表示需受入电力；②计算任意i时刻的某省区的正向和负向调节能力：式中：uij为时刻i电源j的开机状态，为0/1变量，0表示关机，1表示开机；gij为时刻i电源j的出力；为电源j的出力上限；为电源j的出力下限；③计算某省区调度周期T内可提供的正向和负向调节能力：作为本专利技术的进一步改进，步骤3)中，采用二次规划协调各省区运行，其目标函数为：式中：ait为i省区t时刻需要送出或受入的功率；N为省区数；T为调度周期；目标函数的意义是使各省区电力盈缺最小，即使新能源弃电或电力不足最小，也就是使各省区间的功率交换需求最小。对任意时刻t约束为：式中：Oijt为t时刻i省区向j省区送出的电力；Iijt为t时刻i省区从j省区受入的电力；为t时刻i省区最大可送出电力；为t时刻i省区最大可受入电力；为t时刻i省区向j省区送电的通道输电能力；为t时刻i省区从j省区受电的通道输电能力。作为本专利技术的进一步改进，步骤4)中，通过逐步增加各省区间断面输电能力，重复进行多省区协调优化计算，从而确定各省区间联络线输电能力需求。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术的方法将多省区电网联合生产运行模拟问题，分解成各省区独立运行和多省区协调运行两个子问题。在独立运行子问题中，求出各省区独立运行方式下与外部电网的功率交换曲线和各省区的正向、负向调节能力；在协调运行子问题中，通过二次规划求得以各省区功率交换曲线最小为目标的多省区协调运行方式，考虑了省区间联络线输电能力约束、各省区可提供的正向、负向调节能力约束等。该模型既保证了各省区的运行独立性，又实现了各省区间的互济性，避免了省区间联络线功率交换过大，开机规模不均等问题。在求解方法上则大大简化，物理意义明确、操作简单。采用本方法可进行适应我国省为实体的调度模式的多省区电网协调运行生产模拟，适用于我国电网调度方式安排、确定省区间联络线功率等。附图说明图1是本专利技术的计算流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一种多省区电网协调运行生产模拟方法，包括以下步骤：1)计算各省区独立运行情况下的全年8760小时运行方式，求得各省区与外部电网的功率交换曲线。其中，对各省区进行生产运行模拟时，以系统综合成本最低为目标函数：式中：Cit为火电机组i在时段t的发电成本函数；Pi,t为火电机组i在时段t的有功出力；Qit,up和Qit,off分别为火电机组i在时段t的启动和停机费用；Uit和Ui,t-1分别为火电机组i在时段t和t-1的运行状态；λ1、λ2、λ3、λ4分别为弃风、弃光、弃水、以及因光热机组调峰运行而造成效率降低的惩罚因子；λ5为失负荷惩罚；λ6为失备用惩罚；Wbt为时段t内风电场b的出力；为时段t内风电场b的预测出力；Sbt为时段t内光伏电站b的出力；为时段t内光伏电站b的预测出力；Eit为水电机组i时段t的弃水；lb,t和hb,t分别为t时刻节点b的失负荷量和失备用量；Hit为光热机组i在时段t的效率；Mit,up和Mit,off分别为光热机组i在时段t的启动和停机费用；分别为光热机组i在时段t和时段t-1的运行状态为光热机组i在时段t的有功出力；G为所有火电机组的集合；M为所有水电机组的集合；N为所有光热机组的集合；T为所有时段的集合；B为所有节点的集合。考虑的约束条件为：①系统平衡约束：电力平衡约束、负荷备用约束、调峰平衡约束、保安开机约束等。②电站/机组运行约束：各电站/机组发电出力上和下限约束、承担系统备用容量上下限约束、水电站电量平衡约束、抽水蓄能电站日、周电量平衡约束、电站启停调峰运行时最短开机、停机时间约束等。③光热电站约束：机组热平衡约束、储热罐储/放热最大最小功率约束、汽轮机最大进气约束、机组启动热功率约束、储热周期调节约束等。④地区间联络线功率约束：暂态稳定极限约束、热稳定极限约束等。2)根据各省区独立运行生产模拟计算结果，计算各省区在火电机组开机方式不变情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多省区电网协调运行生产模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)进行各省区独立运行情况下的全年8760小时生产模拟，求得各省区与外部电网的功率交换曲线；2)根据各省区独立运行生产模拟计算结果，计算各省区在火电机组开机方式不变情况下，可向其他省区提供的正向和负向调节能力；3)根据各省区独立运行情况下的功率交换需求和各省区正向和负向调节能力，采用二次规划数学模型，在满足省区间断面输电能力约束下，求解各省区协调运行方式；4)逐步增加各省区间断面的输电能力，重复求解步骤3)中多省区协调优化模型，计算省区间不同输电能力约束下的多省区电网协调运行方式。

【技术特征摘要】
1.一种多省区电网协调运行生产模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)进行各省区独立运行情况下的全年8760小时生产模拟，求得各省区与外部电网的功率交换曲线；2)根据各省区独立运行生产模拟计算结果，计算各省区在火电机组开机方式不变情况下，可向其他省区提供的正向和负向调节能力；3)根据各省区独立运行情况下的功率交换需求和各省区正向和负向调节能力，采用二次规划数学模型，在满足省区间断面输电能力约束下，求解各省区协调运行方式；4)逐步增加各省区间断面的输电能力，重复求解步骤3)中多省区协调优化模型，计算省区间不同输电能力约束下的多省区电网协调运行方式。2.根据权利要求1所述的一种多省区电网协调运行生产模拟方法，其特征在于，步骤1)中生产模拟运行方式包括电源规划、负荷预测、新能源发电、日负荷特性曲线、年负荷特性曲线及直流送电曲线。3.根据权利要求1所述的一种多省区电网协调运行生产模拟方法，其特征在于，步骤1)中各省区独立运行时，采用混合整数线性优化模型，求得以综合成本最低为目标函数的包含多类型电源的各省区生产模拟结果，即：式中：Cit为火电机组i在时段t的发电成本函数；Pi,t为火电机组i在时段t的有功出力；Qit,up和Qit,off分别为火电机组i在时段t的启动和停机费用；Uit和Ui,t-1分别为火电机组i在时段t和t-1的运行状态；λ1、λ2、λ3、λ4分别为弃风、弃光、弃水、以及因光热机组调峰运行而造成效率降低的惩罚因子；λ5为失负荷惩罚；λ6为失备用惩罚；Wbt为时段t内风电场b的出力；为时段t内风电场b的预测出力；Sbt为时段t内光伏电站b的出力；为时段t内光伏电站b的预测出力；Eit为水电机组i时段t的弃水；lb,t和hb,t分别为t时刻节点b的失负荷量和失备...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅旭，孙沛，许美朋，李富春，李丁，王昭，范丽霞，杨攀峰，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61