多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法及系統(tǒng)。其中方法包括：獲取預設區(qū)域能源資源稟賦信息，將所述預設區(qū)域劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域；獲取每個發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)的能源資源稟賦信息，構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選集ΩΛ；建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程，通過綜合電力系統(tǒng)運行參數(shù)及資源稟賦信息確立約束條件，選擇預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源供應成本最小作為目標函數(shù)，建立多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型；利用優(yōu)化模型，獲取支路配置矩陣、發(fā)電能源相關(guān)生產(chǎn)向量、發(fā)電能源相關(guān)需求向量及輸電類型的最優(yōu)解，并解析所述最優(yōu)解中的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源開發(fā)及能源運輸格局的最優(yōu)配置。
【專利說明】多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中的發(fā)電能源開發(fā)領域，特別是涉及一種多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中的發(fā)電能源開發(fā)領域，發(fā)電能源集中與分布開發(fā)模式的規(guī)模、布局，以及全國輸煤輸電格局，是保障國家供電部門和相關(guān)部門工作部署的重要技術(shù)關(guān)鍵。
[0003]在處理上述任務時，需要考慮電力系統(tǒng)中許多因素(包括電力系統(tǒng)的綜合電力系統(tǒng)運行參數(shù)及資源稟賦信息)，由于考慮的因素較多，處理起來非常復雜，而在實際處理時，往往給工作人員帶來了繁重的任務，同時通過現(xiàn)有技術(shù)往往很難完成，找到處理上述問題的多種參數(shù)和布局開發(fā)的條件，從而實現(xiàn)全國范圍內(nèi)開發(fā)總成本最小及得出關(guān)于區(qū)域間電力資源配置的各項調(diào)控比例是個很難處理的問題。
[0004]尤其是在大型可再生能源基地與分布式能源加快開發(fā)，大氣污染防治受到越來越廣泛關(guān)注的背景下，在電力系統(tǒng)的發(fā)電能源開發(fā)領域中，對考慮電力系統(tǒng)輸電線傳輸容量限制等實際情況，追求發(fā)電成本最小，提供合理的最優(yōu)化的區(qū)域配置方案，并實現(xiàn)最合理的發(fā)電能源集中與分散開發(fā)的規(guī)模與布局是個亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問題，本發(fā)明提供了一種多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法及系統(tǒng)，通過對電力系統(tǒng)發(fā)電能源開發(fā)的成本運行布局的分析，建立多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型；利用上述優(yōu)化模型，求取最優(yōu)解，從而得到預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源開發(fā)及能源運輸格
局的最優(yōu)配置。
[0006]基于上述問題，本發(fā)明提供的一種多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法，包括以下步驟:
[0007]S100，獲取預設區(qū)域能源資源稟賦信息，將所述預設區(qū)域劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域；其中，m為正整數(shù)；
[0008]S200，獲取每個發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)的能源資源稟賦信息，構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選集Ω Λ ；
[0009]S300，建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程，通過綜合電力系統(tǒng)運行參數(shù)及資源稟賦信息確立約束條件，選擇預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源供應成本最小作為目標函數(shù)，建立多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型；
[0010]S400，利用所述多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型，獲取支路配置矩陣、發(fā)電能源相關(guān)生產(chǎn)向量、發(fā)電能源相關(guān)需求向量及輸電類型的最優(yōu)解，并解析所述最優(yōu)解中的數(shù)據(jù)信息，得到優(yōu)化結(jié)果；
[0011]其中，所述發(fā)電能源包括但不限于核電、水能、風能、天然氣、太陽能、煤炭、生物質(zhì)能中的一種或者多種組合；資源稟賦信息包括單位兆瓦發(fā)電能源裝機信息、發(fā)電能源電廠自用電率。
[0012]較佳地，作為一種可實施方式，所述步驟SlOO包括以下步驟:
[0013]S110，選擇二維預設區(qū)域地圖作為預設區(qū)域發(fā)電能源資源區(qū)域劃分的對象，獲取預設區(qū)域發(fā)電能源資源稟賦信息，并根據(jù)所述發(fā)電能源資源稟賦信息，將所述二維預設區(qū)域地圖劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域；
[0014]S120，計算所述預設區(qū)域內(nèi)一發(fā)電能源資源區(qū)域i的重心至另一發(fā)電能源資源區(qū)域j的重心之間的直線距離su;
[0015]其中，u為自然數(shù)；
[0016]S130，提煉所述預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源資源區(qū)域中每一類別發(fā)電能源的單位裝機成本、廠用電率、發(fā)電效率、最大生產(chǎn)上限、最大裝機上限以及最大發(fā)電量上限，和所述發(fā)電能源資源區(qū)域的電量需求。
[0017]較佳地，作為一種可實施方式，所述步驟S200包括以下步驟:
[0018]S210,選取電力系統(tǒng)的輸電類型作為兀素,構(gòu)建輸電類型集合 ,并構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域輸電備選通道；
[0019]S220，對發(fā)電能源資源區(qū)域間需要進行能源輸送的煤炭及燃氣資源，建立相應的跨發(fā)電能源資源區(qū)域煤炭及燃氣輸送備選通道；
[0020]S230，將所述跨發(fā)電能源資源區(qū)域輸電備選通道集及所述跨發(fā)電能源資源區(qū)域煤炭及燃氣輸送備選通道合并，構(gòu)成所述預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選
集Ωλ。
[0021]較佳地，作為一種可實施方式，所述步驟S300包括以下步驟:
[0022]S310，利用發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源開發(fā)以及發(fā)電能源資源區(qū)域間能源輸送和能源消納之間的平衡關(guān)系，建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程:
[0023]AX+CnWCbY=X
[0024]其中，

A O … O

Λ O A2 …O「木ρ Aipr A1pf
[0025]A為直接消耗系數(shù)矩陣，A
【權(quán)利要求】
1.一種多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法，其特征在于，包括以下步驟: S100，獲取預設區(qū)域能源資源稟賦信息，將所述預設區(qū)域劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域；其中，m為正整數(shù)； S200，獲取每個發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)的能源資源稟賦信息，構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選集Ω Λ ； S300，建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程，通過綜合電力系統(tǒng)運行參數(shù)及資源稟賦信息確立約束條件，選擇預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源供應成本最小作為目標函數(shù)，建立多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型； S400，利用所述多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型，獲取支路配置矩陣、發(fā)電能源相關(guān)生產(chǎn)向量、發(fā)電能源相關(guān)需求向量及輸電類型的最優(yōu)解，并解析所述最優(yōu)解中的數(shù)據(jù)信息，得到優(yōu)化結(jié)果； 其中，所述發(fā)電能源包括但不限于核電、水能、風能、天然氣、太陽能、煤炭、生物質(zhì)能中的一種或者多種組合；資源稟賦信息包括單位兆瓦發(fā)電能源裝機信息、發(fā)電能源電廠自用電率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法，其特征在于，所述步驟SlOO包括以下步驟: S110，選擇二維預設區(qū)域地圖作為預設區(qū)域發(fā)電能源資源區(qū)域劃分的對象，獲取預設區(qū)域發(fā)電能源資源稟賦信息，并根據(jù)所述發(fā)電能源資源稟賦信息，將所述二維預設區(qū)域地圖劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域； S120，計算所述預設區(qū)域內(nèi)一發(fā)電能源資源區(qū)域i的重心至另一發(fā)電能源資源區(qū)域j的重心之間的直線距離su; 其中，u為自然數(shù)； S130，提煉所述預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源資源區(qū)域中每一類別發(fā)電能源的單位裝機成本、廠用電率、發(fā)電效率、最大生產(chǎn)上限、最大裝機上限以及最大發(fā)電量上限，和所述發(fā)電能源資源區(qū)域的電量需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法，其特征在于，所述步驟S200包括以下步驟: S210，選取電力系統(tǒng)的輸電類型作為元素，構(gòu)建輸電類型集合gamma，并構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域輸電備選通道； S220，對發(fā)電能源資源區(qū)域間需要進行能源輸送的煤炭及燃氣資源，建立相應的跨發(fā)電能源資源區(qū)域煤炭及燃氣輸送備選通道； S230，將所述跨發(fā)電能源資源區(qū)域輸電備選通道集及所述跨發(fā)電能源資源區(qū)域煤炭及燃氣輸送備選通道合并，構(gòu)成所述預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選集Ω Λ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法，其特征在于，所述步驟S300包括以下步驟: S310，利用發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源開發(fā)以及發(fā)電能源資源區(qū)域間能源輸送和能源消納之間的平衡關(guān)系，建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的方法，其特征在于，步驟S400包括以下步驟: S410，用所述多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型，求取支路配置矩陣Cb的最優(yōu)解，并解析所述最優(yōu)解的支路配置矩陣Cb中發(fā)電能源區(qū)域j使用的煤炭、天然氣發(fā)電能源從第u個通道受端受入占本發(fā)電能源區(qū)域使用的煤炭、天然氣發(fā)電能源總量的比例，以及發(fā)電能源區(qū)域j中從第u個通道受端受入的電能占本發(fā)電能源區(qū)域使用的電能總量的比例和發(fā)電能源區(qū)域j中每一類型電能所占電能總量的比例。
6.一種多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的系統(tǒng)，其特征在于，包括區(qū)域劃分模塊、集合構(gòu)建模塊、建模模塊以及求解模塊，其中: 所述區(qū)域劃分模塊，用于獲取預設區(qū)域能源資源稟賦信息，將所述預設區(qū)域劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域；其中，m為正整數(shù)； 所述集合構(gòu)建模塊，用于獲取每個發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)的能源資源稟賦信息，構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選集ΩΛ ; 所述建模模塊，用于建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程，通過綜合電力系統(tǒng)運行參數(shù)及資源稟賦信息確立約束條件，選擇預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源供應成本最小作為目標函數(shù)，建立多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型； 所述求解模塊，用于利用所述多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型，獲取支路配置矩陣、發(fā)電能源相關(guān)生產(chǎn)向量、發(fā)電能源相關(guān)需求向量及輸電類型的最優(yōu)解，并解析所述最優(yōu)解中的數(shù)據(jù)信息，得到優(yōu)化結(jié)果； 其中，所述發(fā)電能源包括但不限于核電、水能、風能、天然氣、太陽能、煤炭、生物質(zhì)能中的一種或者多種組合；資源稟賦信息包括單位兆瓦發(fā)電能源裝機信息、發(fā)電能源電廠自用電率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)域劃分模塊包括劃分子模塊，距離計算子模塊，以及信息提煉子模塊，其中: 所述劃分子模塊，用于選擇二維預設區(qū)域地圖作為預設區(qū)域發(fā)電能源資源區(qū)域劃分的對象，獲取預設區(qū)域發(fā)電能源資源稟賦信息，并根據(jù)所述發(fā)電能源資源稟賦信息，將所述二維預設區(qū)域地圖劃分為m個發(fā)電能源資源區(qū)域； 所述距離計算子模塊，用于計算所述二維預設區(qū)域地圖上一發(fā)電能源資源區(qū)域i的重心至另一發(fā)電能源資源區(qū)域j的重心之間的直線距離su; 其中，u為自然數(shù)； 所述信息提煉子模塊，用于提煉所述預設區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源資源區(qū)域中每一類別發(fā)電能源的單位裝機成本、廠用電率、發(fā)電效率、最大生產(chǎn)上限、最大裝機上限以及最大發(fā)電量上限，和所述發(fā)電能源資源區(qū)域的電量需求。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述集合構(gòu)建模塊包括輸電通道集構(gòu)建子模塊，煤炭及燃氣資源通道集構(gòu)建子模塊，以及集合合并子模塊，其中: 所述輸電通道集構(gòu)建子模塊，用于選取電力系統(tǒng)的輸電類型作為元素，構(gòu)建輸電類型集合1，并構(gòu)建預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域輸電備選通道； 所述煤炭及燃氣資源通道集構(gòu)建子模塊，用于對發(fā)電能源資源區(qū)域間需要進行能源輸送的煤炭及燃氣資源，建立相應的跨發(fā)電能源資源區(qū)域煤炭及燃氣輸送備選通道； 所述集合合并子模塊，用于將所述跨發(fā)電能源資源區(qū)域輸電備選通道集及所述跨發(fā)電能源資源區(qū)域煤炭及燃氣輸送備選通道合并，構(gòu)成所述預設區(qū)域內(nèi)跨發(fā)電能源資源區(qū)域能源輸送通道備選集Ωλ。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述建模模塊包括平衡方程建立子模塊，目標函數(shù)建立子模塊，約束條件確定子模塊，以及優(yōu)化模型建立子模塊，其中: 所述平衡方程建立子模塊，用于利用發(fā)電能源資源區(qū)域內(nèi)發(fā)電能源開發(fā)以及發(fā)電能源資源區(qū)域間能源輸送和能源消納之間的平衡關(guān)系，建立發(fā)電能源投入產(chǎn)出平衡方程:W為細送配置矩陣
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多區(qū)域發(fā)電能源開發(fā)及運輸優(yōu)化規(guī)劃處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述求解模塊包括解析子模塊； 所述解析子模塊，用于利用所述多區(qū)域發(fā)電能源優(yōu)化模型，求取支路配置矩陣Cb的最優(yōu)解，并解析所述最優(yōu)解的支路配置矩陣Cb中發(fā)電能源區(qū)域j使用的煤炭、天然氣發(fā)電能源從第U個通道受端受入占本發(fā)電能源區(qū)域使用的煤炭、天然氣發(fā)電能源總量的比例，以及發(fā)電能源區(qū)域j中從第u個通道受端受入的電能占本發(fā)電能源區(qū)域使用的電能總量的比例和發(fā)電能源區(qū)域j中每一類型電能所占電能總量的比例。
【文檔編號】G06Q10/04GK103577889SQ201310420497
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】伍聲宇, 白建華, 辛頌旭, 金艷鳴, 程路, 傅觀君, 陳立斌 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)能源研究院