一种电网安全约束节能调度模型的构建方法技术

本发明专利技术涉及一种电网安全约束节能调度模型的构建方法，包括：构建优化目标，对优化目标进行模型构建；对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建；构建联络线计划模型；构建直流输电系统模型；对基础数据进行处理；对业务场景进行构建。本发明专利技术的方法，涉及国调、大区、省调发电计划的具体业务，针对国(分)省不同调度机构对电力调度的使用需求，可实现跨省区的全网安全约束节能调度优化。

A construction method of energy saving scheduling model with power grid security constraints

The invention relates to a construction method of a power grid security constraint energy-saving scheduling model, which includes: constructing an optimization target, modeling the optimization target; modeling the balance strategy of multi-level scheduling in different provinces; constructing a interconnection line planning model; constructing a DC transmission system model; processing basic data; and constructing a business scenario. The method of the invention relates to the specific business of power generation plan of national dispatching, regional dispatching and provincial dispatching. According to the use demand of power dispatching by different dispatching organizations of national (sub) and provincial dispatching, it can realize the whole network security constraint energy-saving dispatching optimization across provincial areas.

【技术实现步骤摘要】
一种电网安全约束节能调度模型的构建方法
本专利技术属于电网优化调度运行的领域，具体涉及一种电网安全约束节能调度模型的构建方法。
技术介绍
电力系统是指由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统，它是将自然界的能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。电力系统的主体结构包括电源、电网和负荷中心，电源指各类发电厂、发电站，它将能源转换成电能；电网由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。为了提高电网的运行安全可靠性和节能环保性，需要对电网的供电能力和供电可靠性进行准确、及时的评估和调度。安全约束节能调度是保障电网安全经济运行的有效技术手段之一，而跨省区的大电网安全约束节能调度是一种解决大范围资源优化配置的有效技术手段。不同于省级电网优化调度，涉及跨省区的大电网安全约束节能调度不但计算规模扩大，还需考虑国(分)省各级调度运行规则和特色需求。更大的规模、更多更复杂的约束将给模型构建和求解带来不少困难，如何从优化目标选择，约束条件配置，基础数据处理等方面通过策略组合构建适用于不同场景的优化模型，从而实现求解性能与使用效果的合理匹配，是一个棘手的问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种电网安全约束节能调度模型的构建方法，其特征在于，包括：S1：构建优化目标，对优化目标进行模型构建；S2：对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建；S3：对国分业务涉及的联络线计划进行模型构建，构建联络线计划模型；S4：对国调涉及的直流联络线计划进行模型构建，构建直流输电系统模型；S5：对基础数据进行处理；S6：对业务场景进行构建，根据优化目标和约束选择，进行电网安全约束节能调度业务场景模型构建。本专利技术的电网安全约束节能调度模型的构建方法，涉及国调、大区、省调发电计划的具体业务，针对国(分)省不同调度机构对电力调度的使用需求，可实现跨省区的全网安全约束节能调度优化。电力调度在不同的应用场合下具有不同的使用目的，可以通过优化目标和约束条件的灵活配置形成按需使用的特色场景，以满足不同需求，从而既可以充分发挥大电网安全约束节能调度的大范围优化优势，又可降低模型构建难度，提升求解效率，实现求解性能与使用效果的合理匹配，为电网安全稳定运行和决策提供有效的技术支撑。附图说明图1本专利技术的方法流程图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合附图参考实施例的描述，对本专利技术的方法和系统进行进一步的说明。为了全面理解本专利技术，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本专利技术可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。参见图1所示，本专利技术提供了一种电网安全约束节能调度模型的构建方法，包括：S1：构建优化目标，对优化目标进行模型构建；S2：对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建；S3：对国分业务涉及的联络线计划进行模型构建，构建联络线计划模型；S4：对国调涉及的直流联络线计划进行模型构建，构建直流输电系统模型；S5：对基础数据进行处理；S6：对业务场景进行构建，根据优化目标和约束选择，进行电网安全约束节能调度业务场景模型构建。优选地，其中，所述S1：构建优化目标，对优化目标进行模型构建，具体包括：传统节能调度模型在现有文献中已多有描述，在此不再重复。通常节能调度模型以全网购电价格最低、煤耗最小等为优化目标。考虑到我国的实际调度情况，我国省内的节能调度优化目标多为考虑火电“三公”节能调度模式。而全网节能调度由于使用人员通常是站在全局范围内决策问题，因此除了省内“三公”优化目标外，还需要增加清洁能源最大化消纳为优化目标。构建清洁能源最大化消纳为优化目标，对清洁能源最大化消纳优化目标进行模型构建：式中，Pi,t,f为可再生清洁能源i在时刻t的预测出力，Pi,t为可再生清洁能源i在时刻t的计划出力，计划出力只削减预测出力，满足Pi,t,f≥Pi,t，Nc为可再生能源总数，Nt为时段总数。综上，根据传统模式以及本专利技术提供的方式，可供选择的优化目标可为：①成本(煤耗、购电价格等)最低；②考虑火电“三公”的节能调度；③全网清洁能源消纳最大化。优选地，其中，所述S2：对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建，具体包括：S2-1：构建以省为单位的负荷平衡策略模型，平衡方式为区域内机组总出力等于区域内负荷总需求：式中，PD,c,t为省域c在时刻t的负荷总需求，Pi,t为参与省域c负荷平衡的机组i在时刻t的计划出力，Tc,t为省域c在时刻t的外送功率；S2-2：构建全局负荷平衡策略模型，各省均采取式(2)中的平衡约束，将联络线作为待求等值电源以保留全局寻优性，采用等值方式即省对外交互的任意一条物理连接线即为一台等值机组参与分省平衡；模型中添加以下约束：①送受端耦合约束，即在忽略网络损耗的前提下送受端功率之和为0；②等值机功率不可自由控制特性，具体模型构建如下：式中，为联络线物理支路等值机，ei为决策变量，λi为支路功率分布系数，根据历史统计规律计算；S2-3：构建分省的负荷平衡策略模型，计算计划潮流分布，按照与S2-2相同的方法对联络线计划进行分解计算，得到分省的负荷平衡策略模型。对于S2-2构建全局负荷平衡策略，除了采用本专利技术提供的上述方法①联络线作为等值机参与分省平衡之外，还可采用方法②从传统的分省平衡推广到全网统一平衡，这是一种易于处理的方法，仍然采用式(2)的平衡策略将省域c直接扩展到全网范围，以各省负荷预测总加作为平衡量，全网与外网的功率传输依然可采用已知值。当优化结束后通过潮流计算即可获取Tc,t。这种处理方式策略简单，但Tc,t值可能与实际联络线计划背离甚远，因为按照传统节能优化目标，未添加电力交易相关约束时，联络线功率主要取决于互联电网各区域内机组的“经济性”。这与我国联络线计划的形成机制不符，实用性较差。以及可采用方法③添加联络线约束的全网平衡，直接添加联络线断面约束，以约束形式使联络线计划在可接受范围内，可解决上述问题，如下式所示：Tc,t,min≤Tc,t≤Tc,t,max，式中，Tc,t,min，Tc,t,max分别为省域c在时刻t可外送(受入)的最小、最大功率。这时有两个问题需在模型中给予体现：1.需要在优化模型中增加联络线断面潮流控制约束，优化模型规模增加；2.必须确保潮流计算的准确性，否则为控制联络线断面功率将致使机组出力出现较大偏差。优选地，其中，所述S3：对国分业务涉及的联络线计划进行模型构建，构建联络线计划模型，具体包括：S3-1：联络线功率组成可分为省区间电力交易和跨省跨区平衡电源两部分：式中，Ts,t为第s笔电力交易，Ns为交易总量，αs,c为交易与省份c的相关性，相关则为1，不相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电网安全约束节能调度模型的构建方法，其特征在于，包括：/nS1：构建优化目标，对优化目标进行模型构建；/nS2：对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建；/nS3：对国分业务涉及的联络线计划进行模型构建，构建联络线计划模型；/nS4：对国调涉及的直流联络线计划进行模型构建，构建直流输电系统模型；/nS5：对基础数据进行处理；/nS6：对业务场景进行构建，根据优化目标和约束选择，进行电网安全约束节能调度业务场景模型构建。/n

【技术特征摘要】
1.一种电网安全约束节能调度模型的构建方法，其特征在于，包括：
S1：构建优化目标，对优化目标进行模型构建；
S2：对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建；
S3：对国分业务涉及的联络线计划进行模型构建，构建联络线计划模型；
S4：对国调涉及的直流联络线计划进行模型构建，构建直流输电系统模型；
S5：对基础数据进行处理；
S6：对业务场景进行构建，根据优化目标和约束选择，进行电网安全约束节能调度业务场景模型构建。


2.根据权利要求1的方法，其中，所述S1：构建优化目标，对优化目标进行模型构建，具体包括：
构建清洁能源最大化消纳为优化目标，对清洁能源最大化消纳优化目标进行模型构建：



式中，Pi,t,f为可再生清洁能源i在时刻t的预测出力，Pi,t为可再生清洁能源i在时刻t的计划出力，计划出力只削减预测出力，满足Pi,t,f≥Pi,t，Nc为可再生能源总数，Nt为时段总数。


3.根据权利要求1的方法，其中，所述S2：对国分省多级调度的平衡策略进行模型构建，具体包括：
S2-1：构建以省为单位的负荷平衡策略模型，平衡方式为区域内机组总出力等于区域内负荷总需求：



式中，PD,c,t为省域c在时刻t的负荷总需求，Pi,t为参与省域c负荷平衡的机组i在时刻t的计划出力，Tc,t为省域c在时刻t的外送功率；
S2-2：构建全局负荷平衡策略模型，各省均采取式(2)中的平衡约束，将联络线作为待求等值电源以保留全局寻优性，采用等值方式即省对外交互的任意一条物理连接线即为一台等值机组参与分省平衡；模型中添加以下约束：①送受端耦合约束，即在忽略网络损耗的前提下送受端功率之和为0；②等值机功率不可自由控制特性，具体模型构建如下：



式中，为联络线物理支路等值机，ei为决策变量，λi为支路功率分布系数，根据历史统计规律计算；
S2-3：构建分省的负荷平衡策略模型，计算计划潮流分布，按照与S2-2相同的方法对联络线计划进行分解计算，得到分省的负荷平衡策略模型。


4.根据权利要求1的方法，其中，所述S3：对国分业务涉及的联络线计划进行模型构建，构建联络线计划模型，具体包括：
联络线功率组成可分为省区间电力交易和跨省跨区平衡电源两部分：



式中，Ts,t为第s笔电力交易，Ns为交易总量，αs,c为交易与省份c的相关性，相关则为1，不相关则为0，Tu,t为跨省跨区电源出力，Nu为电源总数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丹，宋少群，林毅，项康利，丁强，黄国栋，蔡帜，崔晖，戴赛，韩彬，张传成，李伟刚，燕京华，张加力，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11