互联电网发电与备用联合优化方法、系统及存储介质技术方案

一种互联电网发电与备用联合优化方法、系统及存储介质，方法包括根据互联电网发电

Joint optimization method, system and storage medium of power generation and standby in interconnected power grid

【技术实现步骤摘要】
互联电网发电与备用联合优化方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术属于电网调度
，具体涉及一种互联电网发电与备用联合优化方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]为了保证系统频率波动在正常范围内，电力系统调度机构除了需保持发电和负荷之间的实时平衡外，还必须预留足够的旋转备用容量，并使其在发电机组之间合理分配，以更好应对负荷、新能源波动及系统随机故障。
[0003]对电力系统备用的研究主要分为两大类：一类是确定并优化保障系统可靠运行所需要的备用总容量，另一类则重点关注备用总容量在发电机组之间的最优分配。工程上，备用容量需求一般按照最大单机容量、负荷百分比、直流双极闭锁或者多因素相结合的方式确定。例如，《电力系统技术导则》结合系统最大负荷百分比与全网最大单机容量两种方式对电力系统的备用容量预留做出了明确规定。由于确定性方法简单易行，各地电网普遍采用该模式预留系统备用容量。
[0004]随着新能源并网规模的不断扩大，由于新能源难以准确预测并具有随机波动特性，因此备用容量应具备平抑新能源波动的能力。备用容量总需求确定后，由于备用和发电是相互耦合的，因此现有技术大多通过发电和备用联合优化实现在单一平衡控制区内各个机组备用容量的最优化分配。然而，由于新能源及负荷波动、系统故障均存在一定的随机性，因此备用调用时系统的潮流分布是难以预估的。从而应该基于备用分配结果，针对备用调用场景开展安全校核，以确定各机组预留的备用是否能够被有效调用。另一方面，互联电网之间的余缺互济有利于消纳更多的风光新能源，并尽可能发挥廉价机组的经济价值，因此有必要将当前针对单一平衡区的发电
‑
备用联合优化拓展至互联电网发电
‑
备用联合优化，并计及安全风险对发电
‑
备用计划的影响。
[0005]现有技术中，文献“梁访，潘毅，许丹，周京阳.基于极限场景分析的电力系统有功功率和备用协调调度[J].电力系统自动化，2019，43(22)：101
‑
109”提出了一种基于单一平衡区的有功功率和备用协调调度方法，该方法在考虑负荷、新能源的随机波动性的基础上，实现了发电
‑
备用联合优化。文献“卓映君，管霖，陈亦平，方必武，孙成，郭梦轩.基于精细化备用需求评估和跨省区备用均衡的大电网优化调度模型[J].电网技术，2021，45(04)：1438
‑
1450.”以及“周华锋，胡亚平，聂涌泉，何锡祺，赵化时，夏清，赖晓文，董成.区域互联电网电能量与备用辅助服务联合优化模型研究[J].电网技术，2020，44(03)：991
‑
1001”将单一平衡区内的发电
‑
备用联合优化扩展到了互联电网发电
‑
备用资源联合优化，实现了互联电网发电
‑
备用计划的联合编制。现有技术对发电
‑
备用的风险评估均针对单一平衡区电网，在多区域互联电网的发电
‑
备用联合优化中对网络约束的考虑较为简单，且不涉及风险评估。即便是单一平衡区电网的风险评估，也因为采用的是极端场景及C&CG算法，导致风险评估结果不客观、算法效率低下等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种互联电网发电与备用联合优化方法、系统及存储介质，设计了多区域电网备用共享机制，采用多场景模拟法开展风险评估，实现了计及安全风险的多区域发电
‑
备用联合优化，并且计算效率高。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0008]第一方面，提供一种互联电网发电与备用联合优化方法，包括以下步骤：
[0009]根据预先建立的互联电网发电
‑
备用联合优化模型进行对发电与备用计划的联合优化，判断是否包含迭代反馈的约束；若是，则直接进行不同场景下的备用可用性检验，若否，则生成备用调用场景，进行场景筛选和压缩，再进行不同场景下的备用可用性检验；
[0010]判断备用计划能否通过不同场景下的备用可用性检验以及是否不具备调整空间：若二者满足其一，则结束优化，否则构建所有不可行场景下的备用约束添加至互联电网发电
‑
备用联合优化模型；
[0011]利用添加了备用约束的互联电网发电
‑
备用联合优化模型再次进行联合优化，循环迭代，直至不存在风电和常规负荷的削减补偿，或者不再具备新的投运机组为止。
[0012]作为一种优选方案，所述根据预先建立的互联电网发电
‑
备用联合优化模型进行对发电与备用计划的联合优化的步骤中，所述互联电网发电
‑
备用联合优化模型的表达式如下：
[0013][0014]式中，T为规划周期内的总时段；N为机组总数；S
i,t
为机组i在时段t的状态，为决策变量，S
i,t
为1表示开机，S
i,t
为0表示停机；p
i,t
为机组i在时段t的出力值，为决策变量；r
i,t
为机组i在时段t的正备用值，为决策变量；U(p
i,t
)为机组i在时段t的开机费用；F(p
i,t
)为机组i在时段t的运行费用；R(r
i,t
)为机组i在时段t的备用费用。
[0015]作为一种优选方案，所述判断是否包含迭代反馈的约束的步骤中，迭代反馈的约束包括：
[0016]各平衡区负荷平衡约束，表达式为：
[0017][0018]式中，p
i,t
为火电机组i在时刻t的计划出力；p
w,t
为风电w在时刻t的预测值；p
d,t
为负荷d在时段t的预测值；T
a,t
为区域a在时刻t的受入计划值；G
n
，W
n
，D
n
分别为接入节点n的火电、风电、负荷集合；
[0019]火电运行约束，表达式为：
[0020][0021]式中，P
i,min
，P
i,max
为机组i的出力上下限；P
i,up
，P
i,down
为机组i的上爬坡和下爬坡限额；
[0022]火电最小开停机时间约束，表达式为：
[0023][0024]式中，K
i,on
为机组i的最小运行时间要求；K
i,off
为机组i的最小停运时间要求；为机组i的已持续和停运时间；SN
i
为机组i的最大启停次数；
[0025]机组备用能力约束，表达式为：
[0026][0027]式中，r
i,t,up
,r
i,t,dn
分别为机组i提供的正、负备用值；
[0028]联络线传输容量约束，表达式为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预先建立的互联电网发电
‑
备用联合优化模型进行对发电与备用计划的联合优化，判断是否包含迭代反馈的约束；若是，则直接进行不同场景下的备用可用性检验，若否，则生成备用调用场景，进行场景筛选和压缩，再进行不同场景下的备用可用性检验；判断备用计划能否通过不同场景下的备用可用性检验以及是否不具备调整空间：若二者满足其一，则结束优化，否则构建所有不可行场景下的备用约束添加至互联电网发电
‑
备用联合优化模型；利用添加了备用约束的互联电网发电
‑
备用联合优化模型再次进行联合优化，循环迭代，直至不存在风电和常规负荷的削减补偿，或者不再具备新的投运机组为止。2.根据权利要求1所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述根据预先建立的互联电网发电
‑
备用联合优化模型进行对发电与备用计划的联合优化的步骤中，所述互联电网发电
‑
备用联合优化模型的表达式如下：式中，T为规划周期内的总时段；N为机组总数；S
i,t
为机组i在时段t的状态，为决策变量，S
i,t
为1表示开机，S
i,t
为0表示停机；p
i,t
为机组i在时段t的出力值，为决策变量；r
i,t
为机组i在时段t的正备用值，为决策变量；U(p
i,t
)为机组i在时段t的开机费用；F(p
i,t
)为机组i在时段t的运行费用；R(r
i,t
)为机组i在时段t的备用费用。3.根据权利要求1所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述判断是否包含迭代反馈的约束的步骤中，迭代反馈的约束包括：各平衡区负荷平衡约束，表达式为：式中，p
i,t
为火电机组i在时刻t的计划出力；p
w,t
为风电w在时刻t的预测值；p
d,t
为负荷d在时段t的预测值；T
a,t
为区域a在时刻t的受入计划值；G
n
，W
n
，D
n
分别为接入节点n的火电、风电、负荷集合；火电运行约束，表达式为：式中，P
i,min
，P
i,max
为机组i的出力上下限；P
i,up
，P
i,down
为机组i的上爬坡和下爬坡限额；火电最小开停机时间约束，表达式为：
式中，K
i,on
为机组i的最小运行时间要求；K
i,off
为机组i的最小停运时间要求；为机组i的已持续和停运时间；SN
i
为机组i的最大启停次数；机组备用能力约束，表达式为：式中，r
i,t,up
,r
i,t,dn
分别为机组i提供的正、负备用值；联络线传输容量约束，表达式为：式中，l
b,t
为支路b在时刻t的潮流；λ
b,i,t
,λ
b,w,t
,λ
b,d,t
分别为常规机组、风电机组及母线负荷在时刻t对支路b的有功灵敏度；T
p
‑
q,t
为区域p与区域q之间的输电断面潮流；β
b，p
‑
q
表示支路b对断面p
‑
q的正反关联，正相关为1，负相关为
‑
1；T
p
‑
q,max
为区域p与区域q之间的输电断面限额；电网安全约束，表达式为：式中，M
m,t
为各区域内部输电断面m在时刻t的有功潮流，M
m,t,max
为断面m在时刻t的方式限额值，z∈m表示断面m的支路构成。4.根据权利要求1所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述判断是否包含迭代反馈的约束的步骤中，所述迭代反馈的约束还包括中长期交易约束，中长期交易约束条件为部分机组出力必须大于中长期交易值，表达式为：p
i,t
≥p
i,t,c
式中，p
i,t,c
为机组i的中长期交易功率。5.根据权利要求1所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述判断是否包含迭代反馈的约束的步骤中，迭代反馈的约束还包括备用相关约束，备用相关约束包
括：区域备用需求约束，约束条件为各区域备用的来源包括本地机组提供的备用和共享备用，表达式为：式中，E
a,t,up
，E
a,t,dn
表示区域a在时刻t提供的用于构建共享备用池的正、负备用，Y
a,t,up
，Y
a,t,dn
表示区域a在时刻t从共享备用中获得的备用容量；R
a,t,up
，R
a,t,dn
表示区域a在时刻t需要的正、负备用容量；一定的备用来源于本区域内部约束，表达式为：式中，δ
a
为保留本地备用来源的最小比例系数；备用共享池约束，表达式为：备用共享池约束，表达式为：各区域提供的正、负备用共同构成了互联电网A的备用共享池；式中，Y
A,t,up
，Y
A,t,dn
表示备用共享池的正、负备用总量，等于任意一个区域从备用共享池中购入的备用容量小于备用共享池中所能够提供的总备用容量；备用与多区域电能量交易的耦合约束，表达式为：式中，T
a,t，max
，T
a,t，min
表示区域a在时刻t最大受入和送出功率值。6.根据权利要求1所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述生成备用调用场景的步骤包括：新能源波动处理：首先根据随机数判断新能源的整体偏差程度，根据整体偏差系数修正新能源预测曲线，并假设修正后的新能源预测误差服从N～(μ,σ2)的正态分布，通过生成该分布数据模拟新能源随机波动；负荷波动处理：假设系统负荷预测误差是服从N～(μ,σ2)的正态分布，通过生成该分布数据模拟系统负荷随机波动，再将生成的系统负荷预测值等比例分解，模拟母线负荷随机
波动；发
‑
输变电设备故障影响：假设发
‑
输变电设备故障服从均匀分布，通过设置故障概率模拟故障生成；针对服从正态分布的变量，采用box
‑
muller算法生成相应的随机数，表达式为：式中，U1和U2为在(0，1)域内的两个独立的均匀分布的随机量，通过计算Z0或Z1获得均值为0，标准差为1的正态分布随机量；通过下式计算均值为μ，标准差为σ的正态分布随机变量Z：7.根据权利要求1所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述场景筛选的步骤包括：根据机组故障、风电、负荷波动，计算随机场景相对于预测场景的总体偏差量；判断所有机组的可调能力是否能够覆盖总体偏差量；如果不能，则进行风电或负荷削减；根据随机场景各节点注入功率、输变电设备故障以及故障后的断面限额，判断在机组功率调整前是否存在支路或断面越限；如果存在越限，则选择越限量最大时刻，根据灵敏度调整常规机组出力，判断能否消除越限，如果不能，则进行风电或负荷削减；如果在机组功率调整前不存在支路和断面越限，则基于灵敏度方式，调整常规机组确定是否存在再平衡可行解。8.根据权利要求7所述的互联电网发电与备用联合优化方法，其特征在于，所述基于灵敏度方式，调整常规机组确定是否存在再平衡可行解的步骤包括：对输电线路和断面的可用输电容量按照剩余容量从小到大进行排序；依据支路和断面剩余容量排序，根据机组对支路和断面灵敏度，确定机组的最大可调空间；如果由于机组的装机容量所限，致使其调增量小于该值，则以达上限的调增量为准；如果影响的是机组调减，则依然按照该方式进行计算调减空间；依次计算所有常规机组相对于所有支路和断面的可调空间，并对其取交集，形成各个机组的最终可调空间；判断所有常规机组可调空间是否能覆盖场景总...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丹，张志，黄海煜，熊玮，胡晓静，蔡帜，丁强，黄国栋，燕京华，刘鹏，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：