一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法
2023-11-10 06:55:32
一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法
【專利摘要】本發明公開了一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，方法包括(1)維護和提供發電計劃優化模型所需的運行數據，維護機組的最小調整量；(2)獲取最新電網物理模型和實時方式數據，啟動靈敏度計算，得到靈敏度結果信息；(3)發電計劃優化模型讀取系統基礎數據、最小調整量和靈敏度結果信息；(4)根據步驟(3)讀取的所有輸入數據，在發電計劃優化模型的基礎上，引入機組的最小調整量約束，即對最小調整量約束進行建模，形成考慮機組調節死區的優化模型。本發明通過引入機組最小調整量約束的數學模型，編制更加可靠有效的實用化程度更高的機組出力計劃，提升了機組計劃執行率，減輕了AGC調頻機組和AGC自主控制機組的調節壓力。
【專利說明】-種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，屬於電力系統調度自動 化【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 當前，伴隨智能電網建設在國內普遍推行，根據次日用電需求預測，考慮系統平衡 約束、機組運行約束、電網運行約束、網絡安全約束等各種約束條件，優化編制次日96點機 組組合計劃和出力計劃的日前發電計劃功能實用化程度已全面提高。
[0003] 在日前計劃實際執行過程中，由於日前系統負荷預測和日前新能源預測與實際存 在較大偏差，導致日前出力計劃大幅度調整，給AGC機組調節帶來巨大壓力，同時也降低了 電網安全指標。為解決此問題，實時發電計劃編制提上日程，實時發電計劃編制功能根據最 新的電網運行方式變化、機組運行狀態變化、超短期負荷需求預測、超短期新能源預測、實 時斷面限額和受電計劃，參照日前發電計劃，編制未來多個時段的機組發電計劃。實時調度 計劃與日前計劃相同，支持節能調度、電力市場、三公調度3種調度模式。實時計劃時段間 隔為5分鐘（或15分鐘），計劃編制的時間範圍為未來1至數小時。在日前計劃機組組合 狀態已定的基礎上，實時計劃能夠周期滾動修正機組日前出力計劃，但不對機組組合狀態 進行調整，即只包括機組經濟調度功能，不包括機組組合功能，在計劃編制中考慮輸電斷面 安全約束、指定輸電元件安全約束。
[0004] 實時計劃編制基礎數據準確度高，超短期預測數據與實際數據偏差很小，出力計 劃執行率大幅度提高，為AGC減輕壓力的同時，更能準確評估未來1至數小時電網運行的安 全性。然而，日前計劃及實時發電計劃和AGC閉環後，日前計劃與實時計劃編制結果的好壞 通過AGC得到更加直觀的體現。
[0005] 由於日前計劃和實時計劃編制不考慮機組調節死區，因此，如果日前計劃和實時 計劃編制機組出力相鄰兩點出力調整量小於調節死區，則AGC不予下達調節指令，導致日 前和實時計劃編制的機組出力不被執行。假設實時計劃編制結果中出現大量機組出力微 調，且機組調節量小於調節死區，但總調節量偏大，如果AGC中跟蹤日前和實時計劃結果出 力的機組不予執行，就會出現大塊功率偏差，為保證系統平衡，由系統調頻機組和AGC自主 控制的機組承擔，這就給系統調頻機組和AGC自主控制的機組帶來很大的調整壓力。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種考慮機組調節死區的發電計劃 優化方法，通過引入機組最小調整量約束的數學模型，編制更加可靠有效的實用化程度更 高的機組出力計劃，提升了機組計劃執行率，減輕了 AGC調頻機組和AGC自主控制機組的調 節壓力。
[0007] 為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：
[0008] 本發明的一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，具體包括以下幾個步驟：
[0009] (1)維護（利用現有的維護工具）和提供發電計劃優化模型所需的運行數據，同時 維護（由維護界面負責）機組的最小調整量數據；
[0010] (2)通過現有數據接口獲取最新的電網物理模型和實時方式數據，啟動靈敏度計 算，得到全網網絡監視元件對機組的靈敏度結果信息；
[0011] (3)發電計劃優化模型通過優化數據接口讀取系統基礎數據、所述步驟⑴的最 小調整量數據和所述步驟（2)計算得到的靈敏度結果信息；
[0012] (4)根據所述步驟（3)讀取的所有輸入數據，在發電計劃優化模型的基礎上，引入 機組的最小調整量約束，即對最小調整量約束進行建模，形成考慮機組調節死區的優化模 型，最後輸出結果信息；所述最小調整量約束是指如果相鄰兩個時段的出力變化量絕對值 大於零，則應大於最小調整量數據（相鄰兩點可能有變化，也可能沒有變化，有變化，則變 化的絕對值應該大於調節死區即大於最小調整量數據，如果沒有變化，則不考慮最小調整 量約束）。
[0013] 步驟（2)中，所述靈敏度計算具體採用的是PQ解耦法。
[0014] 步驟（3)中，所述系統基礎數據包括系統負荷預測、新能源預測、檢修計劃、斷面 限額、機組停機信息、聯絡線計劃、機組可調出力、機組經濟參數信息和機組參考計劃。
[0015] 上述發電計劃優化模型採用的是安全約束機組組合和安全約束經濟調度優化模 型。
[0016] 步驟（4)中，所述最小調整量約束的建模方法如下：
[0017] 由於機組相鄰兩個時段的出力變化方向不定，可能是上調整，也可能是下調整，因 此，引入非負的上下調整量，則上下調整量和相鄰兩個時段出力變化量的關係描述為：
[0018] p, s - p! l_l = plt - pj t
[0019] 其中，pi;t為常規機組i時刻t的出力為機組i時刻t出力上調整量，/^ 為機組i時刻t出力下調整量；
[0020] 如果上調整量或下調整量大於零，則應大於最小調整量數據；
[0021] 如果上調整量或下調整量為零，則無需滿足最小調整量數據，需引入上下調整量 是否為零的標誌位，即0/1變量，此時，最小調整量約束可表述為：
[0022] pi > hr,mi t
[0023] p~, > h^m：,
[0024] pi < h；Xpi max - pLmm )
[0025] p-t < h；,(piM - pi min )
[0026] 其中：為0/1變量，機組i時刻t出力上調整標誌；為0/1變量，機組i時 亥IJ t出力下調整標誌；mi，t為機組i時刻t出力最小調整量；Pi， max和Pi，min分別為機組i最 大、最小技術出力；
[0027] 上述最小調整量約束表達式把上下調整量和上下調整標誌關聯起來，當出力上調 整量大於零時，上調整標誌為1，否則為零；當出力下調整量大於零時，下調整標誌為1，否 則為零；當上調整標誌為1時，則上調整量大於零，當上調整標誌為〇時，則上調整量為零； 當下調整標誌為1時，則下調整量大於零，當下調整標誌為0時，則下調整量為零；
[0028] 對於同一臺機組來說，同一時刻有且只有一個調整方向，即上調整、下調整和不調 整，因此，需滿足調整方向唯一性約束：
[0029] h^t + h -1 < 1
[0030] 至此，即完成機組的最小調整量約束的建模，如果相鄰兩個時段的出力變化量大 於零，變化調整量必大於調節死區。
[0031] 本發明在現有優化模型進行基礎上，引入最小調整量約束，提高優化編制機組計 劃的可靠性和實用化水平，為AGC調頻機組和AGC自主控制機組減輕壓力，同時提升了系統 的AGC調節備用裕度，保證電網安全穩定運行；本發明的建模方法具有計算強度低、適應性 強的特點，適合在我國各種級別的調度機構推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發明的一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法工作流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合
【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0034] 為使得日前計劃及實時計劃編制和AGC更好的配合，提高日前計劃和實時計劃編 制結果出力的執行水平，日前計劃和實時計劃編制優化模型引入機組最小調整量約束，為 AGC提供實用化程度更高的出力計劃，提高日前計劃及實時計劃編制和AGC的閉環水平。
[0035] 本發明基於電網的物理模型參數，經濟模型參數，網絡拓撲數據，負荷預測數據， 風功率預測數據，機組組合狀態數據，機組調節死區數據，在常規優化模型的基礎上，引入 機組最小調整量約束，編制出更加可靠有效的實用化水平更高的機組出力計劃，提升日前 和實時計劃編制的機組計劃執行率，減輕AGC調頻機組和AGC自主控制機組的調節壓力，保 證電網安全運行。
[0036] 參見圖1，本發明的考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，具體包括以下幾個步 驟：
[0037] (1)提供數據維護工具，根據各機組不同的物理屬性維護和修改機組調節死區。
[0038] (2)獲取最新電網物理模型和實時方式數據，啟動靈敏度計算得到監視元件對機 組靈敏度信息；
[0039] (3)讀取系統負荷預測、新能源預測、檢修計劃、斷面限額、機組停機信息、聯絡線 計劃、機組可調出力、機組經濟參數信息、機組參考計劃、步驟（1)維護的機組調節死區及 步驟（2)計算的靈敏度結果信息等數據。
[0040] (4)根據步驟（3)所有輸入數據，在常規S⑶C和SCED優化模型的基礎上，引入機 組最小調整量約束，形成考慮機組調節死區的優化模型，最後輸出結果信息。
[0041] 步驟（4)中，所述最小調整量約束的建模方法如下：
[0042] 由於機組相鄰兩個時段的出力變化方向不定，可能是上調整，也可能是下調整，因 此，引入非負的上下調整量，則上下調整量和相鄰兩個時段出力變化量的關係描述為：
[0043] pi t - put_x = pi - p~,
[0044] 其中，Pi，t為常規機組i時刻t的出力，戶二為機組i時刻t出力上調整量， 為機組i時刻t出力下調整量；
[0045] 如果上調整量或下調整量大於零，則應大於最小調整量數據；
[0046] 如果上調整量或下調整量為零，則無需滿足最小調整量數據，需引入上下調整量 是否為零的標誌位，即0/1變量，此時，最小調整量約束可表述為：
[0047] pit ^ Ktm>j
[0048] Pu > h；lmi!
[0049] pi < h^(pimax - PLmin)
[0050] p-t < h；Xpi max - pLmin )
[0051] 其中：/^為0/1變量，機組i時刻t出力上調整標誌；?為0/1變量，機組i時 亥|J t出力下調整標誌；mi，t為機組i時刻t出力最小調整量；Pi， max和Pi，min分別為機組i最 大、最小技術出力；
[0052] 上述最小調整量約束表達式把上下調整量和上下調整標誌關聯起來，當出力上調 整量大於零時，上調整標誌為1，否則為零；當出力下調整量大於零時，下調整標誌為1，否 則為零；當上調整標誌為1時，則上調整量大於零，當上調整標誌為〇時，則上調整量為零； 當下調整標誌為1時，則下調整量大於零，當下調整標誌為0時，則下調整量為零；
[0053] 對於同一臺機組來說，同一時刻有且只有一個調整方向，即上調整、下調整和不調 整，因此，需滿足調整方向唯一性約束：
[0054] h^t + h], < 1
[0055] 至此，即完成機組的最小調整量約束的建模，如果相鄰兩個時段的出力變化量大 於零，變化調整量必大於調節死區。
[0056] 本發明機組最小調整量約束，實現編制機組出力計劃的同時考慮機組調節死區的 運行特性，避免機組調整量大於零且小於機組調節死區；提高了機組出力計劃的可靠性，為 AGC提供更加實用化的機組出力計劃，提升了日前和實時計劃與AGC的閉環運行水平。
[0057] 本發明在某些區域電網和省級電網得到應用，應用效果符合預期。實際應用表明， 本發明能夠結合機組實際運行特性，編制更加可靠有效的實用化程度更高的機組出力計 劃，提升機組計劃執行率，減輕AGC調頻機組和AGC自主控制機組的調節壓力，提高日前計 劃及實時計劃和AGC的閉環水平，滿足日益精益化的大電網安全運行需求。
[0058] 本發明在實際電網數據下開展的驗證和分析，證明了實用化約束建模的合理性和 有效性。本發明在常規優化模型基礎上，綜合考慮各類電網運行約束，同時引入機組最小調 整量約束，從某種意義上講，是對常規模型機組計劃的一次修正，使得修正後的機組出力計 劃更可靠，更有效，更符合實際運行的要求，有助於提高日前計劃和實時發電調度的智能化 水平和決策能力。同時，該建模方法具有計算強度低、適應性強的特點，更加適合在我國各 種規模的調度機構推廣應用。
[0059] 以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【權利要求】
1. 一種考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，其特徵在於，具體包括以下幾個步 驟： (1) 維護和提供發電計劃優化模型所需的運行數據，同時維護機組的最小調整量數 據； (2) 通過數據接口獲取最新電網物理模型和實時方式數據，啟動靈敏度計算，得到全網 網絡監視元件對機組的靈敏度結果信息； (3) 發電計劃優化模型通過優化數據接口讀取系統基礎數據、所述步驟（1)的最小調 整量數據和所述步驟（2)計算得到的靈敏度結果信息； (4) 根據所述步驟（3)讀取的所有輸入數據，在發電計劃優化模型的基礎上，引入機 組的最小調整量約束，即對最小調整量約束進行建模，形成考慮機組調節死區的優化模型， 最後輸出結果信息；所述最小調整量約束是指如果相鄰兩個時段的出力變化量絕對值大於 零，則應大於最小調整量數據。
2. 根據權利要求1所述的考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，其特徵在於， 步驟（2)中，所述靈敏度計算具體採用的是PQ解耦法。
3. 根據權利要求1所述的考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，其特徵在於， 步驟（3)中，所述系統基礎數據包括系統負荷預測、新能源預測、檢修計劃、斷面限額、 機組停機信息、聯絡線計劃、機組可調出力、機組經濟參數信息和機組參考計劃。
4. 根據權利要求1所述的考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，其特徵在於， 所述發電計劃優化模型採用的是安全約束機組組合和安全約束經濟調度優化模型。
5. 根據權利要求2所述的考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，其特徵在於， 所述發電計劃優化模型採用的是安全約束機組組合和安全約束經濟調度優化模型。
6. 根據權利要求1所述的考慮機組調節死區的發電計劃優化方法，其特徵在於， 步驟（4)中，所述最小調整量約束的建模方法如下： 由於機組相鄰兩個時段的出力變化方向不定，可能是上調整，也可能是下調整，因此， 引入非負的上下調整量，則上下調整量和相鄰兩個時段出力變化量的關係描述為： Pi,t ~~ Pi,t-\ = Pu ~ Pit 其中，Pi，t為常規機組i時刻t的出力，為機組i時刻t出力上調整量，為機組 i時刻t出力下調整量； 如果上調整量或下調整量大於零，則應大於最小調整量數據； 如果上調整量或下調整量為零，則無需滿足最小調整量數據，需引入上下調整量是否 為零的標誌位，即0/1變量，此時，最小調整量約束可表述為： Pu ^ humij Pi，K,mL, P i,t - ^ij max P ?,τα?η } P ij - ^ij max P i ,min ) 其中：為o/l變量，機組i時刻t出力上調整標誌；為0/1變量，機組i時刻t 出力下調整標誌；為機組i時刻t出力最小調整量；Pi，max和Pi， min分別為機組i最大、最 小技術出力； 上述最小調整量約束表達式把上下調整量和上下調整標誌關聯起來，當出力上調整量 大於零時，上調整標誌為1，否則為零；當出力下調整量大於零時，下調整標誌為1，否則為 零；當上調整標誌為1時，則上調整量大於零，當上調整標誌為0時，則上調整量為零；當下 調整標誌為1時，則下調整量大於零，當下調整標誌為0時，則下調整量為零； 對於同一臺機組來說，同一時刻有且只有一個調整方向，即上調整、下調整和不調整， 因此，需滿足調整方向唯一性約束： K + K < 1 至此，即完成機組的最小調整量約束的建模，如果相鄰兩個時段的出力變化量大於零， 變化調整量必大於調節死區。
【文檔編號】H02J3/46GK104158232SQ201410398702
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】張彥濤, 丁恰, 塗孟夫, 高宗和, 戴則梅, 吳炳祥 申請人:國電南瑞科技股份有限公司