多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法及系统。其中方法包括：获取预设区域能源资源禀赋信息，将所述预设区域划分为m个发电能源资源区域；获取每个发电能源资源区域内的能源资源禀赋信息，构建预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ；建立发电能源投入产出平衡方程，通过综合电力系统运行参数及资源禀赋信息确立约束条件，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为目标函数，建立多区域发电能源优化模型；利用优化模型，获取支路配置矩阵、发电能源相关生产向量、发电能源相关需求向量及输电类型的最优解，并解析所述最优解中的数据信息，实现预设区域内发电能源开发及能源运输格局的最优配置。

【技术实现步骤摘要】
多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法及系统
本专利技术涉及电力系统中的发电能源开发领域，特别是涉及一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法及系统。
技术介绍
在电力系统中的发电能源开发领域，发电能源集中与分布开发模式的规模、布局，以及全国输煤输电格局，是保障国家供电部门和相关部门工作部署的重要技术关键。在处理上述任务时，需要考虑电力系统中许多因素（包括电力系统的综合电力系统运行参数及资源禀赋信息），由于考虑的因素较多，处理起来非常复杂，而在实际处理时，往往给工作人员带来了繁重的任务，同时通过现有技术往往很难完成，找到处理上述问题的多种参数和布局开发的条件，从而实现全国范围内开发总成本最小及得出关于区域间电力资源配置的各项调控比例是个很难处理的问题。尤其是在大型可再生能源基地与分布式能源加快开发，大气污染防治受到越来越广泛关注的背景下，在电力系统的发电能源开发领域中，对考虑电力系统输电线传输容量限制等实际情况，追求发电成本最小，提供合理的最优化的区域配置方案，并实现最合理的发电能源集中与分散开发的规模与布局是个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提供了一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法及系统，通过对电力系统发电能源开发的成本运行布局的分析，建立多区域发电能源优化模型；利用上述优化模型，求取最优解，从而得到预设区域内发电能源开发及能源运输格局的最优配置。基于上述问题，本专利技术提供的一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，包括以下步骤：S100，获取预设区域能源资源禀赋信息，将所述预设区域划分为m个发电能源资源区域；其中，m为正整数；S200，获取每个发电能源资源区域内的能源资源禀赋信息，构建预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ；S300，建立发电能源投入产出平衡方程，通过综合电力系统运行参数及资源禀赋信息确立约束条件，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为目标函数，建立多区域发电能源优化模型；S400，利用所述多区域发电能源优化模型，获取支路配置矩阵、发电能源相关生产向量、发电能源相关需求向量及输电类型的最优解，并解析所述最优解中的数据信息，得到优化结果；其中，所述发电能源包括但不限于核电、水能、风能、天然气、太阳能、煤炭、生物质能中的一种或者多种组合；资源禀赋信息包括单位兆瓦发电能源装机信息、发电能源电厂自用电率。较佳地，作为一种可实施方式，所述步骤S100包括以下步骤：S110，选择二维预设区域地图作为预设区域发电能源资源区域划分的对象，获取预设区域发电能源资源禀赋信息，并根据所述发电能源资源禀赋信息，将所述二维预设区域地图划分为m个发电能源资源区域；S120，计算所述预设区域内一发电能源资源区域i的重心至另一发电能源资源区域j的重心之间的直线距离su;其中，u为自然数；S130，提炼所述预设区域内发电能源资源区域中每一类别发电能源的单位装机成本、厂用电率、发电效率、最大生产上限、最大装机上限以及最大发电量上限，和所述发电能源资源区域的电量需求。较佳地，作为一种可实施方式，所述步骤S200包括以下步骤：S210，选取电力系统的输电类型作为元素，构建输电类型集合Γ，并构建预设区域内跨发电能源资源区域输电备选通道；S220，对发电能源资源区域间需要进行能源输送的煤炭及燃气资源，建立相应的跨发电能源资源区域煤炭及燃气输送备选通道；S230，将所述跨发电能源资源区域输电备选通道集及所述跨发电能源资源区域煤炭及燃气输送备选通道合并，构成所述预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ。较佳地，作为一种可实施方式，所述步骤S300包括以下步骤：S310，利用发电能源资源区域内发电能源开发以及发电能源资源区域间能源输送和能源消纳之间的平衡关系，建立发电能源投入产出平衡方程：AX+CnWCbY=X其中，A为直接消耗系数矩阵，W为输送配置矩阵，Cn为区域配置矩阵，Cb为支路配置矩阵，X为发电能源相关生产向量，Y为发电能源相关需求向量，P={wp,sp,cp,gp,hp,np}；G={wg,sg,cg,gg,hg,ng}；E={we,se,ce,ge,he,ne}；i,j∈[1m]，u∈[1l]；P表示风能、太阳能、煤炭、天然气、水能、铀等一次发电能源的集合，对应集合元素的单位分别为其实物量单位；G表示风电、太阳能发电、煤电、气电、水电和核电装机的集合，对应集合元素的单位均为百万kW；E表示风电、太阳能发电、煤电、气电、水电和核电发电电量的集合，对应集合元素的单位均为百万kW·h；Xi表示发电能源资源区域i中一次发电能源、装机及电量的生产量，其中，分别表示一次发电能源生产量、装机容量和发电电量；所述一次发电能源包括风能、太阳能、煤炭、天然气、水能、铀；Yi表示区域i各类一次发电能源、装机及电量的需求量，Y称为发电能源相关需求向量；Ai表示区域i的各类一次能源、装机容量、发电电量之间的直接消耗系数矩阵；S320，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为所述投入产出平衡方程的目标函数：其中：λ∈Λ，表示优化后，第u条能源输送备选通道上建设煤炭/燃气/输电通道的条数；Φλ为能源输送通道的造价向量，包括电力、煤炭及燃气能源的输送通道造价；S330，根据预设条件确定所述目标函数的约束条件；所述约束条件包括满足所述发电能源投入产出平衡方程；发电能源生产量在生产上限以下；能源输送备选通道的额定输送容量满足能源输送需求；能源输送通道的经济距离可以覆盖区域i与区域j；所选发电能源资源区域i的可再生能源电量满足电量需求的配额要求；发电能源资源区域j使用的一次能源及电力，由本地和非j区域输送调入共同组成；S340，根据所述目标函数及约束条件建立多区域发电能源优化模型。较佳地，作为一种可实施方式，步骤S400具体包括以下步骤：S410、利用所述多区域发电能源优化模型，求取支路配置矩阵Cb的最优解，并解析所述最优解的支路配置矩阵Cb中发电能源区域j使用的煤炭、天然气发电能源从第u个通道受端受入占本发电能源区域使用的煤炭、天然气发电能源总量的比例，以及发电能源区域j中从第u个通道受端受入的电能占本发电能源区域使用的电能总量的比例和发电能源区域j中每一类型电能所占电能总量的比例。基于同一专利技术构思的一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的系统，包括区域划分模块、集合构建模块、建模模块以及求解模块，其中：所述区域划分模块，用于获取预设区域能源资源禀赋信息，将所述预设区域划分为m个发电能源资源区域；其中，m为正整数；所述集合构建模块，用于获取每个发电能源资源区域内的能源资源禀赋信息，构建预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ；所述建模模块，用于建立发电能源投入产出平衡方程，通过综合电力系统运行参数及资源禀赋信息确立约束条件，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为目标函数，建立多区域发电能源优化模型；所述求解模块，用于利用所述多区域发电能源优化模型，获取支路配置矩阵、发电能源相关生产向量、发电能源相关需求向量及输电类型的最优解，并解析所述最优解中的数据信息，得到优化结果；其中，所述发电能源包括但不限于核电、水能、风能、天然气、太阳能、煤炭、生物质能中的一种或者多种组合；资本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S100，获取预设区域能源资源禀赋信息，将所述预设区域划分为m个发电能源资源区域；其中，m为正整数；S200，获取每个发电能源资源区域内的能源资源禀赋信息，构建预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ；S300，建立发电能源投入产出平衡方程，通过综合电力系统运行参数及资源禀赋信息确立约束条件，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为目标函数，建立多区域发电能源优化模型；S400，利用所述多区域发电能源优化模型，获取支路配置矩阵、发电能源相关生产向量、发电能源相关需求向量及输电类型的最优解，并解析所述最优解中的数据信息，得到优化结果；其中，所述发电能源包括但不限于核电、水能、风能、天然气、太阳能、煤炭、生物质能中的一种或者多种组合；资源禀赋信息包括单位兆瓦发电能源装机信息、发电能源电厂自用电率。

【技术特征摘要】
1.一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S100，获取预设区域能源资源禀赋信息，将所述预设区域划分为m个发电能源资源区域；其中，m为正整数；S200，获取每个发电能源资源区域内的能源资源禀赋信息，构建预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ；S300，建立发电能源投入产出平衡方程，通过综合电力系统运行参数及资源禀赋信息确立约束条件，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为目标函数，建立多区域发电能源优化模型；包括利用发电能源资源区域内发电能源开发以及发电能源资源区域间能源输送和能源消纳之间的平衡关系，建立发电能源投入产出平衡方程；选择预设区域内发电能源供应成本最小作为所述投入产出平衡方程的目标函数；根据预设条件确定所述目标函数的约束条件；根据所述目标函数及约束条件建立多区域发电能源优化模型；S400，利用所述多区域发电能源优化模型，获取支路配置矩阵、发电能源相关生产向量、发电能源相关需求向量及输电类型的最优解，并解析所述最优解中的数据信息，得到优化结果；其中，所述发电能源包括但不限于核电、水能、风能、天然气、太阳能、煤炭、生物质能中的一种或者多种组合；资源禀赋信息包括单位兆瓦发电能源装机信息、发电能源电厂自用电率。2.根据权利要求1所述的多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，其特征在于，所述步骤S100包括以下步骤：S110，选择二维预设区域地图作为预设区域发电能源资源区域划分的对象，获取预设区域发电能源资源禀赋信息，并根据所述发电能源资源禀赋信息，将所述二维预设区域地图划分为m个发电能源资源区域；S120，计算所述预设区域内一发电能源资源区域i的重心至另一发电能源资源区域j的重心之间的直线距离su；其中，u为自然数；S130，提炼所述预设区域内发电能源资源区域中每一类别发电能源的单位装机成本、厂用电率、发电效率、最大生产上限、最大装机上限以及最大发电量上限，和所述发电能源资源区域的电量需求。3.根据权利要求2所述的多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下步骤：S210，选取电力系统的输电类型作为元素，构建输电类型集合Γ，并构建预设区域内跨发电能源资源区域输电备选通道；S220，对发电能源资源区域间需要进行能源输送的煤炭及燃气资源，建立相应的跨发电能源资源区域煤炭及燃气输送备选通道；S230，将所述跨发电能源资源区域输电备选通道集及所述跨发电能源资源区域煤炭及燃气输送备选通道合并，构成所述预设区域内跨发电能源资源区域能源输送通道备选集ΩΛ。4.根据权利要求3所述的多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，其特征在于，所述步骤S300包括以下步骤：S310，利用发电能源资源区域内发电能源开发以及发电能源资源区域间能源输送和能源消纳之间的平衡关系，建立发电能源投入产出平衡方程：AX+CnWCbY＝X其中，A为直接消耗系数矩阵，W为输送配置矩阵，Cn为区域配置矩阵，Cb为支路配置矩阵，X为发电能源相关生产向量，Y为发电能源相关需求向量，P＝{wp,sp,cp,gp,hp,np}；G＝{wg,sg,cg,gg,hg,ng}；E＝{we,se,ce,ge,he,ne}；i,j∈[1m]，u∈[1l]；P表示风能、太阳能、煤炭、天然气、水能、铀一次发电能源的集合，对应集合元素的单位分别为其实物量单位；G表示风电、太阳能发电、煤电、气电、水电和核电装机的集合，对应集合元素的单位均为百万kW；E表示风电、太阳能发电、煤电、气电、水电和核电发电电量的集合，对应集合元素的单位均为百万kW·h；Xi表示发电能源资源区域i中一次发电能源、装机及电量的生产量，其中，分别表示一次发电能源生产量、装机容量和发电电量；所述一次发电能源包括风能、太阳能、煤炭、天然气、水能、铀；Yi表示区域i各类一次发电能源、装机及电量的需求量，Y称为发电能源相关需求向量；Ai表示区域i的各类一次能源、装机容量、发电电量之间的直接消耗系数矩阵；l表示能源输送备选通道集的个数；S320，选择预设区域内发电能源供应成本最小作为所述投入产出平衡方程的目标函数：其中：λ∈Λ，表示优化后，第u条能源输送备选通道上建设煤炭/燃气/输电通道的条数，λ为通道，Λ为通道的集合，Q为除通道成本之外的供应成本，T表示矩阵转置；Φλ为能源输送通道的造价向量，包括电力、煤炭及燃气能源的输送通道造价；S330，根据预设条件确定所述目标函数的约束条件；所述约束条件包括满足所述发电能源投入产出平衡方程；发电能源生产量在生产上限以下；能源输送备选通道的额定输送容量满足能源输送需求；能源输送通道的经济距离可以覆盖区域i与区域j；所选发电能源资源区域i的可再生能源电量满足电量需求的配额要求；发电能源资源区域j使用的一次能源及电力，由本地和非j区域输送调入共同组成；S340，根据所述目标函数及约束条件建立多区域发电能源优化模型。5.根据权利要求4所述的多区域发电能源开发及运输优化规划处理的方法，其特征在于，步骤S400包括以下步骤：S410，用所述多区域发电能源优化模型，求取支路配置矩阵Cb的最优解，并解析所述最优解的支路配置矩阵Cb中发电能源区域j使用的煤炭、天然气发电能源从第u个通道受端受入占本发电能源区域使用的煤炭、天然气发电能源总量的比例，以及发电能源区域j中从第u个通道受端受入的电能占本发电能源区域使用的电能总量的比例和发电能源区域j中每一类型电能所占电能总量的比例。6.一种多区域发电能源开发及运输优化规划处理的系统，其特征在于，包括区域划分模块、集合构建模块、建模模块以及求解模块，其中：所述区域划分模块，用于获取预设区域能源资源禀赋信息，将所述预设区域划分为m个发电能源资源区域；其中，m为正整数；所述集合构建模块，用于获取每个发电能源资源区域内的能源资源禀赋信息，构建预设区域内跨发电能源资源区域能源输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍声宇，白建华，辛颂旭，金艳鸣，程路，傅观君，陈立斌，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网能源研究院，
类型：发明
国别省市：