基于基尼系數(shù)的三公調(diào)度模型構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于基尼系數(shù)的三公調(diào)度模型構(gòu)建方法，包括以下步驟：步驟1:采集機組特性參數(shù)及系統(tǒng)負荷等各類優(yōu)化數(shù)據(jù)，確定調(diào)度計劃空間。步驟2：根據(jù)電網(wǎng)實際需求，構(gòu)建以包括機組運行成本和啟停成本的總成本最小為目標的調(diào)度計劃模型；步驟3：采用基尼系數(shù)G表征各電廠的電量平衡情況，將其作為約束條件，加入到已構(gòu)建的調(diào)度計劃模型中。步驟4：通過優(yōu)化技術(shù)和安全校核得到調(diào)度計劃方案。本發(fā)明公開方法中所建立的調(diào)度計劃模型能夠兼顧考慮系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟和公平等方面，能夠有效提高電力資源優(yōu)化配置。
【專利說明】
基于基尼系數(shù)的H公調(diào)度模型構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種基于基尼系數(shù)的S公調(diào)度模 型構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，對電力資源的優(yōu)化配置也提出了更高的要求，因此，構(gòu)建 一種科學合理的調(diào)度模型至關(guān)重要。初期采用的經(jīng)濟調(diào)度模型是在滿足系統(tǒng)運行約束條件 下，單純W全系統(tǒng)發(fā)電成本最低或能耗最小為目標。其中，發(fā)電成本一般包括機組運行成本 和啟停成本。運種調(diào)度方式下得到的優(yōu)化結(jié)果雖然能保證整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性，但往往會造 成各個電廠之間分配電量的不公平。
[0003] 而我國目前普遍實行的是公"調(diào)度模式，即電力公開、公平、公正調(diào)度。"^公" 調(diào)度具體體現(xiàn)在W下=個方面：1)電廠年度合同簽訂，要求各電廠年度合同簽訂要公平，即 按照國家政策W同類型機組利用小時數(shù)為原則簽訂年度合同；2)合同執(zhí)行，要求發(fā)電廠和 電網(wǎng)雙方嚴格執(zhí)行已簽訂合同，由于電網(wǎng)阻塞或運行范式調(diào)整原因造成的欠發(fā)電量需要追 補，由于電廠非惡意造成的欠發(fā)電量也盡可能追補;3)進度，除長時間檢修停機情況外，要 求各電廠的電量完成進度盡可能相近。在公"調(diào)度模式下，調(diào)度機構(gòu)關(guān)注的重點是能否 充裕的完成年度合同電量，并且當需求預(yù)測和年度發(fā)電計劃有偏差時，偏差電量在各機組 間均勻分配。因此，公"調(diào)度W各機組間年度合同電量的完成進度偏差最小為目標。運種 調(diào)度方式能夠很大程度上的解決各機組的電量分配公平性問題，但并未考慮整個系統(tǒng)的經(jīng) 濟性，會導致發(fā)電總成本過高或能耗過大情況的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中公平性的問題，本發(fā)明引入了基尼系數(shù)(Gini coefficient)的概 念。基尼系數(shù)是從總體上衡量地區(qū)居民收入分配不均等程度的相對統(tǒng)計指標，被聯(lián)合國規(guī) 定為社會經(jīng)濟發(fā)展指標之一，同時也作為分析公平性常用的指標之一。因此借鑒經(jīng)濟學領(lǐng) 域的基尼系數(shù)，將其作為衡量電量平衡的指標具有一定的根據(jù)和意義?；嵯禂?shù)的估算方 法主要包括直接計算法、回歸曲線法。人口等分法和城鄉(xiāng)分解法。其中直接計算法不存在產(chǎn) 生誤差的環(huán)節(jié)，用該方法算出的基尼系數(shù)值完全真實準確，因此本文采用直接計算法來計 算基尼系數(shù)。具體的技術(shù)方案是:一種基于基尼系數(shù)的=公調(diào)度模型構(gòu)建方法，包括W下步 驟：
[0005] 步驟1:采集機組特性參數(shù)和系統(tǒng)負荷信息的各類優(yōu)化數(shù)據(jù)，確定調(diào)度計劃空間；
[0006] 步驟2:根據(jù)電網(wǎng)實際需求，構(gòu)建W包括機組運行成本和啟停成本的總成本最小為 目標的調(diào)度計劃模型，該模型為：
[0007]
[000引約束條件：
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017] 其中：N為系統(tǒng)中參與調(diào)度的機組數(shù)，T為系統(tǒng)調(diào)度周期所包含的時段數(shù)，ai、bi、ci 為相應(yīng)機組煤耗成本函數(shù)的系數(shù);Pi, t為機組i在t時刻的有功出力；Si, t為機組i在t時刻的 啟停費用;Ui, t為機組i在t時刻的啟停狀態(tài);Pi, max、Pi, min為機組i的最大最小出力;分為系統(tǒng) 在t時刻的負荷;Ru,i、Rd,i分別為機組i的爬坡率和滑坡率;ZT、r/f分別為機組i的允許最 小連續(xù)開機時間和最小連續(xù)停機時間；是^、^分別表示支路ij的潮流上下限；Si, 為節(jié) 點i的注入功率對支路ij的靈敏度;Pi, t為第i節(jié)點的凈注入功率；
[0018] 步驟3:采用基尼系數(shù)G表征各電廠的電量平衡情況，并將其作為約束條件，加入到 已構(gòu)建的調(diào)度計劃模型中。
[0019] 步驟4:通過優(yōu)化求解獲得機組的啟停狀態(tài)和機組出力，判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足安 全約束，并在調(diào)度周期內(nèi)的每個時段進行安全校核，最終得到發(fā)電機組的發(fā)電計劃，優(yōu)化結(jié) 束。
[0020] 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基尼系數(shù)的=公調(diào)度模型構(gòu)建方法，其特征還在于： 步驟3中：基尼系數(shù)G的計算采用如下算法，計算公式如下：
[0021；
[0022；
[0023] G《Go
[0024] 其中：Xi為表征機組電量平衡的中間參量，G為體現(xiàn)電量平衡的基尼系數(shù);Go為常 數(shù)、體現(xiàn)電量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。
[0025] 本發(fā)明的方法具有W下特點和功能：
[0026] I) W包含啟停成本在內(nèi)的發(fā)電總成本最小作為調(diào)度模型的目標函數(shù)，調(diào)度優(yōu)化結(jié) 果具有良好的經(jīng)濟性效益。
[0027] 2)引入基尼系數(shù)作為電量平衡的特征量作為約束條件能夠有效保證各機組之間 的公平性。同時Go可W各電廠間公平性要求程度在合理范圍內(nèi)調(diào)整，實現(xiàn)公平度可控。
[0028] 3)包含網(wǎng)絡(luò)安全約束，能夠保證調(diào)度計劃執(zhí)行的可靠性。
[0029] 4)通過W上優(yōu)化計算和求解，獲得兼顧考慮經(jīng)濟性和公平性的發(fā)電計劃方案，有 效地提高電力資源優(yōu)化配置。
【附圖說明】
[0030] 圖1本發(fā)明方法的流程示意圖；
[0031 ]圖2本發(fā)明實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例W本發(fā)明技術(shù)方案為前提 進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的 實施例。
[0033] 實施例:現(xiàn)WlO臺發(fā)電機組的發(fā)電計劃為例，說明本發(fā)明的實施過程：
[0034] 步驟1:采集機組特性參數(shù)及系統(tǒng)負荷等各類優(yōu)化數(shù)據(jù)，其中發(fā)電機組耗量參數(shù)與 出力限制如表1。
[0035] 表1 10臺化組的發(fā)由化耗量參數(shù)與出力限制
[0036]
[0037] 步驟2:根據(jù)電網(wǎng)實際需求，構(gòu)建W包括機組運行成本和啟停成本的總成本最小為 目標的調(diào)度計劃模型，約束條件分別包括機組出力上下限約束、系統(tǒng)有功平衡約束、旋轉(zhuǎn)備 用約束、機組爬坡率約束、最大最小啟停時間約束及電網(wǎng)安全約束。
[003引 目標函數(shù)：
[0039]
[0040] 約束條件：
[0041]
[0042]
[0043]
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[004引
[0049] 其中：N為系統(tǒng)中參與調(diào)度的機組數(shù)，T為系統(tǒng)調(diào)度周期所包含的時段數(shù)，ai、bi、ci 為相應(yīng)機組煤耗成本函數(shù)的系數(shù);Pi,t為機組i在t時刻的有功出力；Si, t為機組i在t時刻的 啟停費用;Ui,t為機組i在t時刻的啟停狀態(tài);Pi,max、Pi,min為機組i的最大最小出力;4為系統(tǒng) 在t時刻的負荷;Ru,i、Rd,i分別為機組i的爬坡率和滑坡率;7；"、7；""分別為機組i的允許最 小連續(xù)開機時間和最小連續(xù)停機時間；^7、^分別表示支路U的潮流上下限；Si,為節(jié) 點i的注入功率對支路ij的靈敏度;Pi, t為第i節(jié)點的凈注入功率；
[0050] 步驟3:采用基尼系數(shù)G表征各電廠的電量平衡情況，并將其作為約束條件，加入到 已構(gòu)建的調(diào)度計劃模型中。
[0051 ]步驟4:通過優(yōu)化技術(shù)和安全校核得到調(diào)度計劃方案。
[0052]根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基尼系數(shù)的公"調(diào)度模型，其特征還在于:步驟3中： 基尼系數(shù)G的計算采用如下算法，計算公式如下：
[0化3]
[0化4]
[0055] G《Go
[0056] 其中：Xi為表征機組電量平衡的中間參量，G為體現(xiàn)電量平衡的基尼系數(shù);Go為常 數(shù)、體現(xiàn)電量平衡的公平性程度，取0.1 -0.4。在本實施例中，Go取0.3。
[0057] 為了驗證本發(fā)明的正確性，同時也做出了 10臺機組在傳統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度和"立公"調(diào) 度下的發(fā)電計劃。S種調(diào)度模型的在發(fā)電費用與電量公平性上的結(jié)果對比如表2所示，其中 電量公平性通過基尼系數(shù)來體現(xiàn)。同時本發(fā)明方法下的發(fā)電總成本與電量基尼系數(shù)之間的 關(guān)系如圖2。
[0化引表2 S種調(diào)度模型的對比 [0化9]
[0060] 本發(fā)明所提出的調(diào)度模型通過優(yōu)化計算，最終獲得合理的發(fā)電計劃。較經(jīng)濟調(diào)度 而言，有效提高了各機組電量完成進度的公平性，較傳統(tǒng)=公調(diào)度而言，又極大地降低了發(fā) 電總成本。同時該方法不需要大量人力的參與，計算速度能夠滿足電網(wǎng)實際運行的需要，在 一定程度上解決的傳統(tǒng)調(diào)度方式的不足，有效地提高了電力資源的優(yōu)化配置。
[0061] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加 W等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于基尼系數(shù)的三公調(diào)度模型構(gòu)建方法，其特征在于:包括以下步驟： 步驟1:采集機組特性參數(shù)和系統(tǒng)負荷信息的各類優(yōu)化數(shù)據(jù)，確定調(diào)度計劃空間； 步驟2:根據(jù)電網(wǎng)實際需求，構(gòu)建以包括機組運行成本和啟停成本的總成本最小為目標 的調(diào)度計劃模型，該模型為：其中：N為系統(tǒng)中參與調(diào)度的機組數(shù)，T為系統(tǒng)調(diào)度周期所包含的時段數(shù)，為相 應(yīng)機組煤耗成本函數(shù)的系數(shù);Pi,t為機組i在t時刻的有功出力；Si, t為機組i在t時刻的啟停 費用;m,t為機組i在t時刻的啟停狀態(tài);Pi, max、Pi,min為機組i的最大最小出力；a0*為系統(tǒng)在t 時刻的負荷;RmRu分別為機組i的爬坡率和滑坡率;7廣分別為機組i的允許最小連 續(xù)開機時間和最小連續(xù)停機時間分別表示支路ij的潮流上下限;S^ t為節(jié)點i的 注入功率對支路i j的靈敏度;Pi, t為第i節(jié)點的凈注入功率； 步驟3:采用基尼系數(shù)G表征各電廠的電量平衡情況，并將其作為約束條件，加入到已構(gòu) 建的調(diào)度計劃模型中。 步驟4:通過優(yōu)化求解獲得機組的啟停狀態(tài)和機組出力，判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足安全約 束，并在調(diào)度周期內(nèi)的每個時段進行安全校核，最終得到發(fā)電機組的發(fā)電計劃，優(yōu)化結(jié)束。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基尼系數(shù)的三公調(diào)度模型構(gòu)建方法，其特征還在于:步驟 3中：基尼系數(shù)G的計算采用如下算法，計算公式如下：G^Go其中：Xi為表征機組電量平衡的中間參量，G為體現(xiàn)電量平衡的基尼系數(shù);Go為常數(shù)、體 現(xiàn)電量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。
【文檔編號】G06F17/50GK105956247SQ201610265161
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】李衛(wèi)東, 李寧, 王海霞, 溫可瑞
【申請人】大連理工大學