一种年度发电计划滚动分解优化方法技术

本发明专利技术公开了一种年度发电计划滚动分解优化方法，包括步骤：(1)确定需要进行年度发电计划滚动分解优化的计划时段和计划参数；(2)建立适用年度发电计划滚动分解的安全约束机组组合优化模型；(3)采用混合整数线性规划算法计算出机组在各计划时段启停状态、计划负荷率以及高峰低谷有功出力；(4)进行安全校核，判断是否满足所有安全约束，如满足所有安全约束，则转向步骤(5)；如不满足所有安全约束，则新增越限元件，并计算新增越限元件的灵敏度信息，转向步骤(2)。本发明专利技术滚动优化编制机组启停计划和机组平均计划负荷率，制定电厂月周日发电量计划；保障年度发电量计划的执行和节能减排目标的实现。

【技术实现步骤摘要】
一种年度发电计划滚动分解优化方法
本专利技术涉及一种年度发电计划滚动分解优化方法，属于电力系统调度自动化

技术介绍
随着智能电网建设的推进，对电网资源优化配置的要求不断增强，这对调度运行和调度计划提出了更高的要求。目前国内网省级电网发电计划的编制是首先由政府主管部门根据下年度经济增长预期和电力电量平衡，综合考虑国家节能减排、资源优化配置等政策和机组运行等条件制定确定年度电厂(或者机组)发电量计划；电力调度机构电网负荷需求预测，编制电网年、月、周及日运行方式，将年度发电量计划分解执行。随着节能减排和新能源消纳问题受到政府的日益重视和公众的广泛关注，年度发电量计划分解与执行已经成为网省级电网计划编制重点关注的问题之一。目前国内电力调度机构制定年、月、周运行方式时，一般是基于年度发电量完成情况，根据运行经验，人工编制发电机组运行方式和发电量分解计划，难以保证各发电机组年度发电量计划完成进度的一致性，在实际应用中也不能充分反映后续机组检修计划、冬季供热和新能源季节性出力波动对年度发电量计划执行的影响。同时，经验调度无法有效考虑电网安全，得到的机组运行计划需要在运行中反复调整，从而难以保证调度运行的安全性和经济性，也给运行人员带来了巨大的工作量。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种年度发电计划滚动分解优化方法，以年度电量计划完成率偏差最小和计划负荷率均衡为优化目标，综合考虑电网各计划计划时段高峰、低谷负荷和备用需求、电厂和机组运行条件、电网安全等因素，滚动优化编制机组启停计划和机组平均计划负荷率，并制定电厂月周日发电量计划；从而，保障年度发电量计划的执行和节能减排目标的实现。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：本专利技术的一种年度发电计划滚动分解优化方法，具体包括以下几个步骤：(1)确定需要进行年度发电计划滚动分解优化的计划时段，获取未来计划时段的最大负荷、最小负荷预测、备用需求、月或者周电量需求预测，获取年内未来时间内的检修计划、联络线交换计划、新能源出力计划；统计年度发电量计划完成情况，计算各电厂/机组的剩余年度发电量计划，设置年度发电计划滚动分解的机组计划负荷率范围、网络监视元件、需要考虑的约束条件，根据电网拓扑模型和参数计算机组对网络监视元件的灵敏度信息；(2)以年度电量计划完成率偏差最小和各计划时段机组计划负荷率均衡为优化目标，综合考虑电网各计划计划时段高峰负荷需求、低谷负荷需求、备用需求、电厂与机组运行条件、月度发电量需求、电网安全，建立适用年度发电计划滚动分解的安全约束机组组合优化模型；(3)采用混合整数线性规划算法计算出年度未来时间机组在各计划时段启停状态、计划负荷率以及高峰低谷有功出力；(4)根据步骤(3)求解获得各计划时段机组启停状态和高峰低谷有功出力，并进行安全校核，根据电网拓扑模型和参数，计算电网内稳定断面和主要元件的计划潮流，判断断面和元件计划潮流是否越限，如果所有断面和元件计划潮流不越限，则转向步骤(5)；如果有断面或元件计划潮流越限，则新增越限元件，并计算新增越限元件的灵敏度信息，转向步骤(2)；(5)迭代结束，生成未来计划周期内发电机组的启停计划、计划负荷率、各月/周/日电厂的发电量计划。步骤(1)中，年度发电计划滚动分解优化的计划时段按照如下方式确定：以单日或者连续多日作为一个优化时段，每个优化时段分别考虑电网高峰和低谷时刻的负荷平衡及备用需求约束。步骤(2)中，建立适用年度发电计划滚动分解的安全约束机组组合优化模型需要考虑优化目标和约束条件；所述优化目标包括年度电量计划完成率偏差和各时段机组计划负荷率均衡；所述约束条件包括系统负荷平衡约束、系统备用约束、月/周电量计划约束、机组计划负荷率区间约束、机组运行约束、机组最小开停机时间约束、机组固定出力约束、全厂出力约束、电厂运行机组数约束、电网潮流安全约束。年度发电计划分解执行要保证电厂年度发电量计划的完成率，完成率偏高或者偏低都有违公平调度和节能减排原则，对电厂g，有：Q(i,t)＝H(i,t)·η(i,t)·Cap(i)(1)式中，T为计划时段集合；Q(i,t)为机组i在t时段的发电量分解计划；Q(g)为年末电厂g年度分解计划完成电量，Q'(g)为截止到滚动计划开始时间电厂g已经实际完成的发电量；H(i,t)为机组i在t时段的运行时间长度，Cap(i)为机组i的额定装机容量；η(i,t)为机组i在t时段的计划负荷率；电厂g年度电量计划完成率偏差Δl(g)可表示为：Δl(g)＝Q(g)/Q0(g)-1(3)式中，Q0(g)为政府主管部门批复的电厂g年度发电量计划；偏差罚函数D(g)：D(g)＝C(|Δl(g)|)(4)式中，C(|Δl(g)|)为完成率偏差绝对值的罚函数，随着电厂电量计划完成率偏差绝对量的增大而急剧增加，以达到电厂年度计划电量完成率偏差最小。引入机组计划负荷率与后续计划平均负荷率偏差罚函数F(i,t)来实现机组计划负荷率均衡控制：式中，为机组后续计划平均负荷率；为计划负荷率偏差绝对值的罚函数，随着机组计划负荷率偏差的绝对量的增大而急剧增加；年度计划分解优化的首要目标是保证电厂年度计划完成率，其次是机组计划负荷率均衡；根据多目标优化理论年度计划分解的优化目标可采用多目标加权优化的方式表示为：式中,M为优化目标权重因子，取大整数M>＝106，从而使电量计划完成率偏差对总目标的影响远大于机组负荷率偏差的影响，实现对首要目标和次要目标的协调优化；G为所有电厂集合，I为所有发电机组集合。①系统负荷平衡约束式中：pd(t)为系统在t时段的高峰、低谷发电口径负荷,事先扣减高峰、低谷时段的联络线交换功率；p(i,t)为机组i在t时段的高峰、低谷计划出力；②系统备用约束式中：IS为电网可提供备用的机组集合；和r(i,t)是机组i在t时段可以提供的上旋、下旋备用；和R(t)为系统t时段上旋、下旋备用需求；③月发电电量计划约束式中，m为月份，α(m)为系统m月电量需求预测与系统全年未来时段电量需求预测总和的比例，通过中长期电量需求预测结果计算出；④机组计划负荷率区间约束式中，u(i,t)为机组i在t时段是否运行标志，η(i,t)为机组i在t时段平均计划负荷率上、下限；和P(i,t)为机组i在时段t的高峰、低谷固定出力计划，Cap(i)为机组i的额定装机容量；α(i)为机组计划负荷率修正系数；⑤机组运行约束：Pmin(i,t)·u(i,t)≤p(i,t)-r(i,t)(16)p(i,t)≤Pmax(i,t)·u(i,t)(17)式中：Pmin(i,t)和Pmax(i,t)分别为机组i在t时段可调出力的上下限；⑥机组最小开停机时间约束式中：τ为计划时段；UTi和DTi分别为机组i的最小开机时间和最小停机时间；y(i,τ)、z(i,τ)为机组i在时段τ是否有开机、停机行为的标志变量；⑦机组固定出力约束式中：和P(i,t)为机组i在时段t的高峰、低谷固定出力计划；Φplan为固定出力机组时段集合；⑧全厂出力约束，全厂出力约束将降低机组实际提供备用的能力，因此：式中：PG(g,t)表电厂g全厂t时段出力上、下限；⑨电厂运行机组数约束：式中：U(g,t)、为电厂g在t时段最少、最多运行机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑计划完成率和负荷率均衡的年度发电计划滚动分解优化方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：(1)确定需要进行年度发电计划滚动分解优化的计划时段，获取未来计划时段的最大负荷、最小负荷预测、备用需求、月或者周电量需求预测，获取年内未来时间内的检修计划、联络线交换计划、新能源出力计划；统计年度发电量计划完成情况，计算各电厂/机组的剩余年度发电量计划，设置年度发电计划滚动分解的机组计划负荷率范围、网络监视元件、需要考虑的约束条件，根据电网拓扑模型和参数计算机组对网络监视元件的灵敏度信息；(2)以年度电量计划完成率偏差最小和各计划时段机组计划负荷率均衡为优化目标，综合考虑电网各计划计划时段高峰负荷需求、低谷负荷需求、备用需求、电厂与机组运行条件、月度发电量需求、电网安全，建立适用年度发电计划滚动分解的安全约束机组组合优化模型；(3)采用混合整数线性规划算法计算出年度未来时间机组在各计划时段启停状态、计划负荷率以及高峰低谷有功出力；(4)根据步骤(3)求解获得各计划时段机组启停状态和高峰低谷有功出力，并进行安全校核，根据电网拓扑模型和参数，计算电网内稳定断面和主要元件的计划潮流，判断断面和元件计划潮流是否越限，如果所有断面和元件计划潮流不越限，则转向步骤(5)；如果有断面或元件计划潮流越限，则新增越限元件，并计算新增越限元件的灵敏度信息，转向步骤(2)；(5)迭代结束，生成未来计划周期内发电机组的启停计划、计划负荷率、各月/周/日电厂的发电量计划。...

【技术特征摘要】
1.一种年度发电计划滚动分解优化方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：(1)确定需要进行年度发电计划滚动分解优化的计划时段，获取未来计划时段的最大负荷、最小负荷预测、备用需求、月或者周电量需求预测，获取年内未来时间内的检修计划、联络线交换计划、新能源出力计划；统计年度发电量计划完成情况，计算各电厂/机组的剩余年度发电量计划，设置年度发电计划滚动分解的机组计划负荷率范围、网络监视元件、需要考虑的约束条件，根据电网拓扑模型和参数计算机组对网络监视元件的灵敏度信息；(2)以年度电量计划完成率偏差最小和各计划时段机组计划负荷率均衡为优化目标，综合考虑电网各计划计划时段高峰负荷需求、低谷负荷需求、备用需求、电厂与机组运行条件、月度发电量需求、电网安全，建立适用年度发电计划滚动分解的安全约束机组组合优化模型；步骤(2)中，建立适用年度发电计划滚动分解的安全约束机组组合优化模型需要考虑优化目标和约束条件；所述优化目标包括年度电量计划完成率偏差和各时段机组计划负荷率均衡；所述约束条件包括系统负荷平衡约束、系统备用约束、月/周电量计划约束、机组计划负荷率区间约束、机组运行约束、机组最小开停机时间约束、机组固定出力约束、全厂出力约束、电厂运行机组数约束、电网潮流安全约束；(3)采用混合整数线性规划算法计算出年度未来时间机组在各计划时段启停状态、计划负荷率以及高峰低谷有功出力；(4)根据步骤(3)求解获得各计划时段机组启停状态和高峰低谷有功出力，并进行安全校核，根据电网拓扑模型和参数，计算电网内稳定断面和主要元件的计划潮流，判断断面和元件计划潮流是否越限，如果所有断面和元件计划潮流不越限，则转向步骤(5)；如果有断面或元件计划潮流越限，则新增越限元件，并计算新增越限元件的灵敏度信息，转向步骤(2)；(5)迭代结束，生成未来计划周期内发电机组的启停计划、计划负荷率、各月/周/日电厂的发电量计划。2.根据权利要求1所述的年度发电计划滚动分解优化方法，其特征在于，步骤(1)中，年度发电计划滚动分解优化的计划时段按照如下方式确定：以单日或者连续多日作为一个优化时段，每个优化时段分别考虑电网高峰和低谷时刻的负荷平衡及备用需求约束。3.根据权利要求1所述的年度发电计划滚动分解优化方法，其特征在于，年度发电计划分解执行要保证电厂年度发电量计划的完成率，完成率偏高或者偏低都有违公平调度和节能减排原则，对电厂g，有：Q(i,t)＝H(i,t)·η(i,t)·Cap(i)(1)式中，T为计划时段集合；Q(i,t)为机组i在t时段的发电量分解计划；Q(g)为年末电厂g年度分解计划完成电量，Q'(g)为截止到滚动计划开始时间电厂g已经实际完成的发电量；H(i,t)为机组i在t时段的运行时间长度，Cap(i)为机组i的额定装机容量；η(i,t)为机组i在t时段的计划负荷率；电厂g年度电量计划完成率偏差Δl(g)可表示为：Δl(g)＝Q(g)/Q0(g)-1(3)式中，Q0(g)为政府主管部门批复的电厂g年度发电量计划；偏差罚函数D(g)：D(g)＝C(|Δl(g)|)(4)式中，C(|Δl(g)|)为完成率偏差绝对值的罚函数，随着电厂电量计划完成率偏差绝对量的增大而急剧增加，以达到电厂年度计划电量完成率偏差最小。4.根据权利要求3所述的年度发电计划滚动分解优化方法，其特征在于，引入机组计划负荷率与后续计划平均负荷率偏差罚函数F(i,t)来实现机组计划负荷率均衡控制：式中，为机组后续计划平均负荷率；为计划负荷率偏差绝对值的罚函数，随着机组计划负荷率偏差的绝对量的增大而急剧增加；年度计划分解优化的首要目标是保证电厂年度计划完成率，其次是机组计划负荷率均衡；根据多目标优化理论年度计划分解的优化目标可采用多目标加权优化的方式表示为：式中,M为优化目标权重因子，取大整数M>＝106，从而使电量计划完成率偏差对总目标的影响远大于机组负荷率偏差的影响，实现对首要目标和次要目标的协调优化；G为所有电厂集合，I为所有发电机组集合。5.根据权利要求4所述的年度发电计划滚动分解优化方法，其特征在于，①系统负荷平衡约束

【专利技术属性】
技术研发人员：涂孟夫，郭登峰，江长明，刘军，张涛，汪洋，张贲，陈之栩，苏峰，史沛然，胡劲，丁恰，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国家电网公司华北分部，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32