一种规划电网方案利用效率评估方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种规划电网方案利用效率评估方法和系统，包括以下步骤：1)基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；2)运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；3)根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；4)计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。本发明专利技术可以广泛应用于规划电网方案评估中。

【技术实现步骤摘要】
一种规划电网方案利用效率评估方法和系统
本专利技术属于电力系统的分析和
，特别是涉及一种基于生产运行模拟的规划电网方案利用效率评估方法和系统。
技术介绍
随着当前电网规模不断扩大和电力能源在终端消费比例的不断提升，电网承担着优化资源配置、保障能源安全、满足经济社会发展需求的作用也越来越明显，以往电网规划重点强调电网对满足电力安全、可靠、优质供应的要求，而对电网运行效率的关注度相对较少。随着电力体制改革的不断深化，企业的盈利模式按照“合理成本加准许收入”进行核对，而企业输电收入是按照输配电价乘以输配电量的方式进行计算。因此电网在一定期间内实现的输配电量成为影响企业输电收入的重要因素之一。从而在规划阶段分析电网利用效率成为电网规划的重要研究对象。在电力体制改革持续推进的背景下，为预测分析规划年电网输送电量大小和利用效率水平，对规划电网方案的经济性进行评估，将丰富规划电网方案对比方法，从而全面提升企业效益水平和电网利用水平。但目前关于规划电网利用效率计算的研究成果尚少，缺乏科学的理论指导和实际的操作方法，无法测算规划电网方案的利用效率水平，更无法实现不同规划电网方案利用效率的对比分析。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种规划电网方案利用效率评估方法和系统，该方法能够在基于仿真计算的基础上实现规划电网方案的利用效率分析，用于指导电力市场改革环境下的电网规划电网方案比选。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种规划电网方案利用效率评估方法，包括以下步骤：1)基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；2)基于步骤1)形成的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；3)根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，统计不同规划电网方案或规划工程的电网传输电量，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；4)根据得到的各规划电网方案的评价指标值，计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。所述步骤1)中，各规划电网方案下的规划年电网拓扑结构、时序负荷向量和电厂出力向量的形成方法，包括以下步骤：1.1)收集现状电网的基础数据；1.2)根据收集的现状电网的基础数据，以及各电网规划电网方案，形成考虑设备计划停运的小时级规划年电网网架结构方案；1.3)根据步骤1.2)建立的小时级规划年电网运行网架结构，构建规划年小时级电网负荷分布参数和初始状态下电厂出力参数，得到各规划年电网时序负荷向量和电厂出力向量。所述步骤1.2)中，小时级规划年电网网架结构的构建方法，包括以下步骤：1.2.1)规划年初始基础网架构建：调研收集在规划年内投产的在建的输变电工程和电源项目，明确各设备的投产时间和接入方案，按照里程碑计划确定在建项目投产时间，并在现状电网基础上，更新形成8760个小时级的规划年初始基础网架结构；1.2.2)规划目标电网方案构建：根据各电网规划电网方案，在步骤1.2.1)建立的小时级规划年初始基础网架结构的基础上，按照规划目标和投产时序，更新形成8760个小时级规划年电网目标网架结构；1.2.3)规划年设备计划检修方案构建：根据收集的自然年设备检修月份和频率，形成规划年设备检修停运设备发生的时间、持续的时间，并更新步骤1.2.2)中形成的8760个小时级规划年电网运行网架结构，得到最终的电网运行网架结构。所述步骤1.3)中，规划年电网的时序负荷向量和电厂出力向量的构建方法，包括以下步骤：1.3.1)分别计算现状电网在运变电站、在建变电站和规划电网方案变电站的年度负荷曲线，形成规划年电网的时序负荷向量，时序负荷向量包括N个变压站节点和8761个时序的负荷向量矩阵P(N，8761)，其中8760个时序负荷向量为8760小时平均下网负荷，另外1个时序负荷向量为电网最大下网负荷；对于现状电网在运变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：Pmax(j)＝Pmax-now(j)×(1+s％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，P(u,j)＝Pnow(u,j)×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，其中，Pmax(j)为规划年第j台变压器最大下网负荷，单位为万千瓦，Pmax-now(j)为现状年第j台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，s％为现状年至规划年变电站所在供电区最大下网负荷平均增速，P(u,j)为规划年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，Pnow(u,j)为现状年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，v％为现状年至规划年变电站所在供电区用电量平均增速，Yp为规划年，Ynow为现状年，n为现状电网在运变压器台数，m为规划年内计算时刻在建变电站变压器台数，k为规划电网方案中计算时刻变压器台数，j为地区内现状年在运的第j台变压器；对于规划年内在建变电站和规划电网方案中的变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：Pmax(x)＝[∑Pmax-now×(1+s％)(Yp-Ynow-1)-∑Pmax(j)]/(m+k)，Pp1(x)＝∑Pnow(u，j)/n×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×(m+k)/(n+m+k)，式中，Pmax(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，x为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器；Pp1(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的平均下网负荷，Pnow(u，j)为第j台变压器在第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦；1.3.2)确定规划年各电厂的初始出力，对规划年各电厂的机组出力进行优化分析，并以步骤1.3.1)得到的规划年电网的时序负荷向量为基础，计算得到规划年电网的时序电厂出力向量。所述步骤1.3.2)中，规划年电网的时序电厂出力向量的计算方法为：a)按照现状电网在运电厂最后时刻的实际出力为参考，对新增电厂按90％出力做为参考，作为规划年电网中各电厂的初始出力；b)以系统发电成本、系统启动成本最低为优化目标，含机组出力、电网功率平衡、机组爬坡速度、最小停运时间和最小启动运行实际等为约束，建立机组出力优化方程，用于计算规划年电网各电厂的出力向量；目标函数：约束：Pgi,min≤xi，t≤Pgi,max，0≤xi,t-xi-1,t≤Pup-ior0≤xi-1,t-xi,t≤Pdown-i，Toff(i)≤tt-off,i，Ton(i)≤tt-on,i，xi，t＝0,t∈(U1i，U2i)，式中，C(xi,t)、sit分别为第i个小时电厂出力向量为xgi时对应的电厂发电成本和启停成本，表示优化目标是发电成本和启停成本尽量低，M是电厂总个数；Pgi,max、Pgi,min分别为发电机的最大、最小出力限值，表示发电机出力的上下界约束；xdi为发电机实际出力,P(u,j)为u时刻下j负荷点负荷水平，表示发电与负荷功率平衡；Pup-i为第i台机组每小时爬坡限制速度，Pdown-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于包括以下步骤：基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；基于形成的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，统计不同规划电网方案或规划工程的电网传输电量，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；根据得到的各规划电网方案的评价指标值，计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。

【技术特征摘要】
1.一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于包括以下步骤：基于预先收集的现状电网的基础数据，考虑规划年内电网负荷增长幅度和新投产电力设备，按照各规划电网方案投产时序形成规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量；基于形成的规划年电网拓扑结构、负荷向量和电厂出力向量，运用潮流计算开展电网生产运行模拟，得到各规划电网方案下电网的生产运行模拟结果数据；根据得到的各规划电网方案的生产运行模拟数据以及预先建立的电网利用效率评价指标，统计不同规划电网方案或规划工程的电网传输电量，计算得到各规划电网方案的电网利用效率评价指标值；根据得到的各规划电网方案的评价指标值，计算各规划电网方案效率效益提升得分，根据得分情况对不同规划电网方案进行评估，获得效率效益最优的规划电网方案。2.如权利要求1所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：所述各规划电网方案下的规划年电网拓扑结构、时序负荷向量和电厂出力向量的形成方法，包括以下步骤：收集现状电网的基础数据；根据收集的现状电网的基础数据，以及各电网规划方案，形成考虑设备计划停运的小时级规划年电网网架结构方案；根据建立的小时级规划年电网运行网架结构，构建规划年小时级电网负荷分布参数和初始状态下电厂出力参数，得到各规划年电网时序负荷向量和电厂出力向量。3.如权利要求2所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：所述小时级规划年电网网架结构的构建方法，包括以下步骤：规划年初始基础网架构建：调研收集在规划年内投产的在建的输变电工程和电源项目，明确各设备的投产时间和接入方案，按照里程碑计划确定在建项目投产时间，并在现状电网基础上，更新形成8760个小时级的规划年初始基础网架结构；规划目标电网方案构建：根据各电网规划电网方案，在建立的小时级规划年初始基础网架结构的基础上，按照规划目标和投产时序，更新形成8760个小时级规划年电网目标网架结构；规划年设备计划检修方案构建：根据收集的自然年设备检修月份和频率，形成规划年设备检修停运设备发生的时间、持续的时间，对形成的8760个小时级规划年电网运行网架结构进行更新，得到最终的电网运行网架结构。4.如权利要求2所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：规划年电网的时序负荷向量和电厂出力向量的构建方法，包括以下步骤：分别计算现状电网在运变电站、规划年内在建变电站和规划电网方案变电站的年度负荷曲线，形成规划年电网的时序负荷向量，时序负荷向量包括N个变压站节点和8761个时序的负荷向量矩阵P(N，8761)，其中8760个时序负荷向量为8760小时平均下网负荷，另外1个时序负荷向量为电网最大下网负荷；对于现状电网在运变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：Pmax(j)＝Pmax-now(j)×(1+s％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，P(u,j)＝Pnow(u,j)×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×n/(n+m+k)，其中，Pmax(j)为规划年第j台变压器最大下网负荷，单位为万千瓦，Pmax-now(j)为现状年第j台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，s％为现状年至规划年变电站所在供电区最大下网负荷平均增速，P(u,j)为规划年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，Pnow(u,j)为现状年第j台变压器第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦，v％为现状年至规划年变电站所在供电区用电量平均增速，Yp为规划年，Ynow为现状年，n为现状电网在运变压器台数，m为规划年内计算时刻在建变电站变压器台数，k为规划电网方案中计算时刻变压器台数，j为地区内现状年在运的第j台变压器；对于规划年内在建变电站和规划电网方案中的变电站，其最大下网负荷和平均下网负荷的计算公式分别为：Pmax(x)＝[∑Pmax-now×(1+s％)(Yp-Ynow-1)-∑Pmax(j)]/(m+k)，Pp1(x)＝∑Pnow(u，j)/n×(1+v％)(Yp-Ynow-1)×(m+k)/(n+m+k)，式中，Pmax(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的最大下网负荷，单位为万千瓦，x为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器；Pp1(x)为规划年内在建或规划电网方案中第x台变压器的平均下网负荷，Pnow(u，j)为第j台变压器在第u小时的平均下网负荷，单位为万千瓦；确定规划年各电厂的初始出力，对规划年各电厂的机组出力进行优化分析，并以得到的规划年电网的时序负荷向量为基础，计算得到规划年电网的时序电厂出力向量。5.如权利要求4所述的一种规划电网方案利用效率评估方法，其特征在于：规划年电网的时序电厂出力向量的计算方法为：按照现状电网在运电厂最后时刻的实际出力为参考，对新增电厂按90％出力做为参考，作为规划年电网中各电厂的初始出力；以系统发电成本、系统启动成本最低为优化目标，含机组出力、电网功率平衡、机组爬坡速度、最小停运时间和最小启动运行实际等为约束，建立机组出力优化方程，用于计算规划年电网各电厂的出力向量；目标函数：约束：0≤xi,t-xi-1,t≤Pup-ior0≤xi-1,t-xi,t≤Pdown-i，Toff(i)≤tt-off,i，Ton(i)≤tt-on,i，xi，t＝0,t∈(U1i，U2i)，式中，C(xi,t)、sit分别为第i个小时电厂出力向量为xgi时对应的电厂发电成本和启停成本，表示优化目标是发电成本和启停成本尽量低，M是电厂总个数；Pgi,max、Pgi,min分别为发电机的最大、最小出力限值，表示发电机出力的上下界约束；xdi为发电机实际出力,P(u,j)为u时刻下j负荷点负荷水平，表示发电与负荷功率平衡；Pup-i为第i台机组每小时爬坡限制速度，Pdown-i为第i台机组每小时降出力限制速度，表示第i台机组第t小时与第t-1小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘尔生，韩丰，李晖，彭冬，龙望成，田宏心，刘树勇，刘丽霞，孔祥玉，薛雅玮，赵朗，王雪莹，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网经济技术研究院有限公司，天津大学，国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11