電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法和電網(wǎng)潮流裕度評估方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，包括：根據(jù)所有時刻實時交易量標(biāo)定值、線路潮流標(biāo)定值和斷面潮流標(biāo)定值之和獲得目標(biāo)函數(shù)；根據(jù)機(jī)組出力上下限約束和爬坡約束獲得機(jī)組側(cè)約束；根據(jù)各省負(fù)荷平衡約束、各省間實時交易約束、系統(tǒng)備用約束、線路傳輸極限約束和斷面?zhèn)鬏敇O限約束獲得電網(wǎng)側(cè)約束；以所述機(jī)組側(cè)約束和電網(wǎng)側(cè)約束為約束條件，根據(jù)所述約束條件和目標(biāo)函數(shù)獲得電網(wǎng)潮流阻塞模型；在約束條件限制下，求解所述電網(wǎng)潮流阻塞模型以獲得目標(biāo)函數(shù)的最小值。本發(fā)明給出了電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，確定了大功率失卻時的備用支援輔助決策，本發(fā)明還提出了電網(wǎng)潮流裕度評估方法，完善了電網(wǎng)備用智能調(diào)用控制技術(shù)手段。
【專利說明】電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法和電網(wǎng)潮流裕度評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明電網(wǎng)安全領(lǐng)域，尤其是一種電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法和電網(wǎng)潮流評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 華東為典型的大受端電網(wǎng)。預(yù)計到2015年，華東電網(wǎng)區(qū)外直流總額定容量達(dá)到 31800MW，考慮網(wǎng)損后落地電力最大可達(dá)29892MW，其中±800kV特高壓直流占比近70%。區(qū) 外直流滿送時，來電量將達(dá)到華東電網(wǎng)預(yù)計最高負(fù)荷的14. 5%，其中特高壓直流來電占最 高負(fù)荷負(fù)荷的10%。
[0003] 隨著華東電網(wǎng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷增長迅猛，雖然電網(wǎng)建設(shè)逐漸受到重視，發(fā)展 迅速仍落后于電源建設(shè)，使得在部分時段或電網(wǎng)特殊方式下阻塞情況時有發(fā)生。消除電網(wǎng) 阻塞的根本措施應(yīng)該為合理的電網(wǎng)、電源統(tǒng)一規(guī)劃和精細(xì)化的電網(wǎng)運行方式安排。
[0004] 目前，對于我國當(dāng)前調(diào)度模式，電網(wǎng)發(fā)生阻塞時調(diào)度員依據(jù)優(yōu)先消除阻塞的原則， 直接調(diào)節(jié)相應(yīng)機(jī)組出力來解決電網(wǎng)阻塞問題，這與國外電力市場進(jìn)行阻塞管理有著很大的 不同。電力市場下阻塞管理往往通過分區(qū)電價或節(jié)點電價指導(dǎo)機(jī)組重新報價、出清，以系統(tǒng) 最低購電成本為目標(biāo)。
[0005] 在我國"三公"調(diào)度下，當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)阻塞時，首要目標(biāo)為確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行， 應(yīng)立即控制各斷面、線路潮流在限額范圍內(nèi)，對于省內(nèi)潮流越限，優(yōu)先調(diào)用本省機(jī)組消除阻 塞，對于省內(nèi)機(jī)組消除阻塞有困難的，則網(wǎng)調(diào)應(yīng)組織各省進(jìn)行跨省交易、備用支援。為此，本 章立足于國情、以我國當(dāng)前統(tǒng)一調(diào)度為背景、建立以消除電網(wǎng)阻塞為目標(biāo)的省間備用支援 輔助決策。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于針對目前傳統(tǒng)消除電網(wǎng)阻塞的措施，以最優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，建 立電網(wǎng)各省市潮流阻塞模型，構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，確定約束條件，給出電網(wǎng)阻塞發(fā)生時的調(diào)度方 法，并提出一種電網(wǎng)潮流裕度評估方法，以衡量省市間實時交易、電能置換對潮流產(chǎn)生的影 響以及選取有利于減輕潮流的機(jī)組出力安排方式，完善電網(wǎng)備用智能調(diào)用控制技術(shù)手段。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0008] 根據(jù)至少一省在當(dāng)前時刻向其他省份額外購電交易量和其他省份在當(dāng)前時刻向 該省額外購電交易量之和再乘以第一標(biāo)定系數(shù)獲得實時交易量標(biāo)定值，根據(jù)線路在當(dāng)前時 刻的正向越限量和反向越限量之和再乘以第二標(biāo)定系數(shù)獲得線路潮流標(biāo)定值，根據(jù)斷面在 當(dāng)前時刻的正向越限量和反向越限量之和再乘以第三標(biāo)定系數(shù)獲得斷面潮流標(biāo)定值，根據(jù) 所有時刻所述實時交易量標(biāo)定值、線路潮流標(biāo)定值和斷面潮流標(biāo)定值之和獲得目標(biāo)函數(shù)；
[0009] 根據(jù)機(jī)組出力上下限約束和爬坡約束獲得機(jī)組側(cè)約束，根據(jù)機(jī)組有功出力的上 限、下限及機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力獲得所述機(jī)組出力上下限約束，根據(jù)機(jī)組一時間間 隔內(nèi)所能升降的最大出力的上限和下限獲得所述機(jī)組爬坡約束；
[0010] 根據(jù)各省負(fù)荷平衡約束、各省間實時交易約束、系統(tǒng)備用約束、線路傳輸極限約束 和斷面?zhèn)鬏敇O限約束獲得電網(wǎng)側(cè)約束，根據(jù)機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、該省在當(dāng)前時刻 向其他省份額外購電交易量、其他省份在當(dāng)前時刻向該省額外購電交易量和該省在當(dāng)前時 刻的等效負(fù)荷預(yù)測值獲得所述各省負(fù)荷平衡約束，根據(jù)所有省份在當(dāng)前時刻向其他省份額 外購電交易量之和以及其他省份在當(dāng)前時刻向該省額外購電交易量之和獲得所述各省間 實時交易約束，根據(jù)該省要留取的正備用量、負(fù)備用量、機(jī)組有功出力的上限、下限及機(jī)組 在當(dāng)前時刻的有功出力獲得所述系統(tǒng)備用約束，根據(jù)該線路在當(dāng)前時刻潮流、機(jī)組對該線 路的功率轉(zhuǎn)移分布因子、機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、電網(wǎng)中節(jié)點對該線路的功率轉(zhuǎn)移分 布因子、電網(wǎng)中節(jié)點在當(dāng)前時刻的節(jié)點負(fù)荷預(yù)測值、該線路的正向最大越限量和該線路的 反向最大越限量獲得所述線路傳輸極限約束，根據(jù)斷面在當(dāng)前時刻的潮流、機(jī)組對斷面的 功率轉(zhuǎn)移分布因子、機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、電網(wǎng)中節(jié)點對斷面的功率轉(zhuǎn)移分布因子、 所述電網(wǎng)中節(jié)點在當(dāng)前時刻的節(jié)點負(fù)荷預(yù)測值、該斷面的正向最大越限量和該斷面的反向 最大越限量獲得所述斷面?zhèn)鬏敇O限約束；
[0011] 以所述機(jī)組側(cè)約束和電網(wǎng)側(cè)約束為約束條件，根據(jù)所述約束條件和目標(biāo)函數(shù)獲得 電網(wǎng)潮流阻塞模型；
[0012] 在約束條件限制下，求解所述電網(wǎng)潮流阻塞模型以使所述實時交易量標(biāo)定值、線 路潮流標(biāo)定值和斷面潮流標(biāo)定值均為零，從而獲得目標(biāo)函數(shù)的最小值。
[0013] 進(jìn)一步地，所述目標(biāo)函數(shù)為：
【權(quán)利要求】
1. 一種電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟： 根據(jù)至少一省在當(dāng)前時刻向其他省份額外購電交易量和其他省份在當(dāng)前時刻向該省 額外購電交易量之和再乘以第一標(biāo)定系數(shù)獲得實時交易量標(biāo)定值，根據(jù)線路在當(dāng)前時刻的 正向越限量和反向越限量之和再乘以第二標(biāo)定系數(shù)獲得線路潮流標(biāo)定值，根據(jù)斷面在當(dāng)前 時刻的正向越限量和反向越限量之和再乘以第三標(biāo)定系數(shù)獲得斷面潮流標(biāo)定值，根據(jù)所有 時刻所述實時交易量標(biāo)定值、線路潮流標(biāo)定值和斷面潮流標(biāo)定值之和獲得目標(biāo)函數(shù)； 根據(jù)機(jī)組出力上下限約束和爬坡約束獲得機(jī)組側(cè)約束，根據(jù)機(jī)組有功出力的上限、下 限及機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力獲得所述機(jī)組出力上下限約束，根據(jù)機(jī)組一時間間隔內(nèi)所 能升降的最大出力的上限和下限獲得所述機(jī)組爬坡約束； 根據(jù)各省負(fù)荷平衡約束、各省間實時交易約束、系統(tǒng)備用約束、線路傳輸極限約束和斷 面?zhèn)鬏敇O限約束獲得電網(wǎng)側(cè)約束，根據(jù)機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、該省在當(dāng)前時刻向其 他省份額外購電交易量、其他省份在當(dāng)前時刻向該省額外購電交易量和該省在當(dāng)前時刻的 等效負(fù)荷預(yù)測值獲得所述各省負(fù)荷平衡約束，根據(jù)所有省份在當(dāng)前時刻向其他省份額外購 電交易量之和以及其他省份在當(dāng)前時刻向該省額外購電交易量之和獲得所述各省間實時 交易約束，根據(jù)該省要留取的正備用量、負(fù)備用量、機(jī)組有功出力的上限、下限及機(jī)組在當(dāng) 前時刻的有功出力獲得所述系統(tǒng)備用約束，根據(jù)該線路在當(dāng)前時刻潮流、機(jī)組對該線路的 功率轉(zhuǎn)移分布因子、機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、電網(wǎng)中節(jié)點對該線路的功率轉(zhuǎn)移分布因 子、電網(wǎng)中節(jié)點在當(dāng)前時刻的節(jié)點負(fù)荷預(yù)測值、該線路的正向最大越限量和該線路的反向 最大越限量獲得所述線路傳輸極限約束，根據(jù)斷面在當(dāng)前時刻的潮流、機(jī)組對斷面的功率 轉(zhuǎn)移分布因子、機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、電網(wǎng)中節(jié)點對斷面的功率轉(zhuǎn)移分布因子、所述 電網(wǎng)中節(jié)點在當(dāng)前時刻的節(jié)點負(fù)荷預(yù)測值、該斷面的正向最大越限量和該斷面的反向最大 越限量獲得所述斷面?zhèn)鬏敇O限約束； 以所述機(jī)組側(cè)約束和電網(wǎng)側(cè)約束為約束條件，根據(jù)所述約束條件和目標(biāo)函數(shù)獲得電網(wǎng) 潮流阻塞模型； 在約束條件限制下，求解所述電網(wǎng)潮流阻塞模型以使所述實時交易量標(biāo)定值、線路潮 流標(biāo)定值和斷面潮流標(biāo)定值均為零，從而獲得目標(biāo)函數(shù)的最小值。
2. 如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)為：
其中，當(dāng)前時刻為t時刻，為a省在t時刻向其他省份額外購電交易量，< 為其他 省份在t時刻向a省額外購電交易量，△/〔和分別代表線路1在t時刻的正向和反向 越限量，和分別代表斷面8在t時刻的正向和反向越限量，t = . . .，T，T為決策 周期內(nèi)的總時段數(shù)，A為省份的集合，S為所有斷面集合，L為所有線路集合，Mp Me、Ms分別 為第一標(biāo)定系數(shù)、第二標(biāo)定系數(shù)和第三標(biāo)定系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，所述第一標(biāo)定系數(shù)、第二 標(biāo)定系數(shù)和第三標(biāo)定系數(shù)均為正數(shù)，且： M1 = Ms > Me。
4. 如權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，所述機(jī)組出力上下限約 束為： Pi，min ^ Pi，t ^ Pi，max' 所述機(jī)組爬坡約束為： A 萬M.,-CA 互， 其中，i = 1，2,. . .，N，Pi;t和Pi^1分別為機(jī)組i在t時刻及t-1時刻的有功出力；P^ in和分別為機(jī)組i的出力下限和上限，A占和表示機(jī)組i在t時刻和t-1時刻這一 個時間間隔內(nèi)所能升降的最大出力范圍。
5. 如權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，所述各省負(fù)荷平衡約束 為： Y^Piyt+e+a,t ~ea,t ^ D" 其中，i G Aa，Da，t為a省時段t的等效負(fù)荷預(yù)測值，Aa為a省機(jī)組集合， 所述各省間實時交易約束為： ie：,t =E a a 〇 < d 其中，和QmK為省間受易的最大量， 所述系統(tǒng)備用約束為： ~ ~ ra.n-> /=1 /=1 其中，ra，p為規(guī)定a省要留取的正備用量，ra，n為規(guī)定a省要留取的負(fù)備用量， 所述線路傳輸極限約束為：
其中，I G L，k= 1，2,…，LPu為線路1在時段t潮流，P1^x和P1^in分別為線路1的 正傳輸功率極限和反傳輸功率極限，Gpi為機(jī)組i對線路1的功率轉(zhuǎn)移分布因子，Gpk為電 網(wǎng)中節(jié)點k對線路1的功率轉(zhuǎn)移分布因子，dtt為電網(wǎng)中節(jié)點k在t時刻的節(jié)點負(fù)荷預(yù)測 值，K為所有節(jié)點集合，L為所有線路集合；和A/^；^分別為允許線路1反向的最大越 限量和正向的最大越限量， 所述斷面?zhèn)鬏敇O限約束為：
其中，sG S，k= 1，2,…，K，Gs_i為機(jī)組i對斷面s的功率轉(zhuǎn)移分布因子，Gs_k為電網(wǎng) 中節(jié)點k對斷面s的功率轉(zhuǎn)移分布因子，Ss^為斷面s在時段t的潮流，Afmax和A5：_分 別為允許的最大越限量。
6. 如權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，在省內(nèi)大機(jī)組故障時，根 據(jù)所述電網(wǎng)側(cè)約束和優(yōu)化目標(biāo)求解所述電網(wǎng)潮流阻塞模型以獲得目標(biāo)函數(shù)的最小值。
7. 如權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)潮流阻塞調(diào)度方法，其特征在于，在區(qū)外直流大功率失卻 時，即區(qū)外直流大功率為零時，所述各省負(fù)荷平衡約束為： YjPiJ +Kj ~ea,t = Da,t +AD,:.^ 其中，ADa，t為分?jǐn)偟绞∈械目谧幼兓俊?br>
8. -種電網(wǎng)潮流裕度評估方法，其特征在于，包括以下步驟： 根據(jù)斷面在當(dāng)前時刻的潮流和斷面的正向最大越限量獲得斷面的目標(biāo)系數(shù)，根據(jù)線路 在當(dāng)前時刻的潮流和線路的正向最大越限量獲得線路的目標(biāo)系數(shù)，根據(jù)斷面的目標(biāo)系數(shù)、 機(jī)組對斷面的功率轉(zhuǎn)移分布因子、機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、線路的目標(biāo)系數(shù)和機(jī)組對 該線路的功率轉(zhuǎn)移分布因子獲得潮流阻塞最嚴(yán)重情況下的目標(biāo)函數(shù)以及潮流阻塞最佳情 況下的目標(biāo)函數(shù)； 根據(jù)機(jī)組出力上下限約束和爬坡約束獲得機(jī)組側(cè)約束，根據(jù)機(jī)組有功出力的上限、下 限及機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力獲得所述機(jī)組出力上下限約束，根據(jù)機(jī)組一時間間隔內(nèi)所 能升降的最大出力的上限和下限獲得所述機(jī)組爬坡約束； 根據(jù)機(jī)組在當(dāng)前時刻的有功出力、該省在當(dāng)前時刻向其他省份額外購電交易量、其他 省份在當(dāng)前時刻向該省額外購電交易量和該省在當(dāng)前時刻的等效負(fù)荷預(yù)測值獲得各省負(fù) 荷平衡約束； 以所述機(jī)組側(cè)約束、各省負(fù)荷平衡約束為約束條件，根據(jù)所述約束條件和潮流阻塞最 嚴(yán)重情況下的目標(biāo)函數(shù)獲得第一評估模型，根據(jù)所述約束條件和潮流阻塞最佳情況下的目 標(biāo)函數(shù)獲得第二評估模型； 在約束條件限制下，求解所述第一評估模型以獲得潮流阻塞最嚴(yán)重情況下的目標(biāo)函數(shù) 的最小值，求解所述第二評估模型以獲得潮流阻塞最佳情況下的目標(biāo)函數(shù)的最小值。
9. 如權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)潮流裕度評估方法，其特征在于，所述潮流阻塞最嚴(yán)重情 況下的目標(biāo)函數(shù)為：
其中，i = 1，2, ...，N，i G Aa，t = 1，...，T，I G L，k = 1，2, ...，K，AaS a 省機(jī)組集合， T為決策周期內(nèi)的總時段數(shù)，Cs和C;分別為斷面s和線路I的目標(biāo)系數(shù)，S s，t為所述斷面在 當(dāng)前時刻的潮流，Ss，max為所述斷面的正向最大越限量，當(dāng)前時刻為t時刻，S為所有斷面集 合，L為所有線路集合，Pi;t為機(jī)組i在t時刻的有功出力，Gw為機(jī)組i對線路1的功率轉(zhuǎn) 移分布因子，Gs_i為機(jī)組i對斷面s的功率轉(zhuǎn)移分布因子。
10.如權(quán)利要求9所述的電網(wǎng)潮流裕度評估方法，其特征在于，所述機(jī)組出力上下限約 束為： Pi，min ^ Pi，t ^ Pi，max' 所述機(jī)組爬坡約束為： 辦卩丨.,-Pu'，， 所述各省負(fù)荷平衡約束為： H+eh，t =Da,t， 其中，i = 1，2,. . .，N，t = 1，. . .，T，Pi，t和分別為機(jī)組i在t時刻及t-1時刻的 有功出力；P^in和Pi,_分別為機(jī)組i的出力下限和上限，M和表示機(jī)組i在t時刻 和t-1時刻這一個時間間隔內(nèi)所能升降的最大出力范圍，Da，t為a省時段t的等效負(fù)荷預(yù)測 值。
【文檔編號】H02J3/00GK104332991SQ201410593880
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李維, 周毅, 滕曉畢 申請人:華東電網(wǎng)有限公司