基于电网运行约束的网络受限容量评估方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于电网运行约束的网络受限容量评估方法及装置，其中，所述方法包括：获取电网实时运行数据；确定对电网的网络受限容量进行评估所需使用的目标函数，以及预设的约束条件；其中，所述目标函数包括最大化电网总的发电机组备用容量，所述约束条件包括发电机组可调出力上下限约束、发电机组调节速率约束以及若干个断面约束；根据电网实时运行数据和约束条件求解目标函数，进而得到电网实时最小网络受限容量。上述方法基于多个断面约束准确计算电网总的发电机组备用容量的最大值，并得到最大备用容量下的各台发电机组出力配置策略及其网络受限容量，此时，电网总的网络受限容量最小，能够指导电网优化调度。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统运行与控制技术领域，特别是涉及一种基于电网运行约束的网络受限容量评估方法及装置。

背景技术

随着电网建设的逐步完善，电力系统的控制原则越来越多，控制要求也越来越高，从而导致电力系统所受到的限制也越来越多。为使电网实际运行中供需基本保持平衡，应对可能存在的功率损失故障或负荷较日前预测变幅大的情况，通常需要安排充足的备用容量，但当前电力系统的运行备用需求和受限于各种因素造成备用容量减扣之间的矛盾越发明显，其中，网络约束对电力系统的备用容量影响尤其突出，因此，准确评估网络约束下的备用容量的减扣对于电力系统的备用容量评估以及电网备用的调节能力都十分重要。

现有的基于“顶表法”的电网备用容量减扣计算方法在计算过程中未考虑对断面为负灵敏度的机组出力，且无法兼顾各网络断面间的交叉影响，导致所得到的发电机组网络受限容量计算结果误差较大，难以准确评估电力系统的负荷供应能力，进而无法保证系统安全可靠供应。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于电网运行约束的网络受限容量评估方法及装置，能够基于多个断面约束准确计算得到最大备用容量下的发电机组出力配置策略，进而得到每台发电机组的最小受限容量。

有鉴于此，第一方面，本发明提供一种基于电网运行约束的网络受限容量评估方法，包括：

获取电网实时运行数据；

确定对所述电网的网络受限容量进行评估所需使用的目标函数，以及预设的约束条件；其中，所述目标函数包括最大化所述电网总的发电机组备用容量，所述约束条件包括发电机组可调出力上下限约束、发电机组调节速率约束以及若干个断面约束；

根据所述电网实时运行数据和所述约束条件求解所述目标函数，进而得到所述电网的实时最小网络受限容量。

可选的，所述最大化所述电网总的发电机组备用容量表示为：

其中，i表示发电机组编号，n表示发电机组的台数，

可选的，若干个所述断面约束具体为：

其中，i表示发电机组编号，n表示发电机组的台数，

可选的，所述发电机组可调出力上下限约束具体为：

其中，i表示发电机组编号，n表示发电机组的台数，P

可选的，所述发电机组调节速率约束具体为：

-T·V

其中，i表示发电机组编号，n表示发电机组的台数，T表示调出备用时限，V

可选的，所述约束条件还包括：发电机组出力调整约束，具体为：

P

其中，i表示发电机组编号，P

第二方面，本发明提供一种基于电网运行约束的网络受限容量评估装置，包括：

获取模块，用于获取电网实时运行数据；

确定模块，用于确定对所述电网的网络受限容量进行评估所需使用的目标函数，以及预设的约束条件；其中，所述目标函数包括最大化所述电网总的发电机组备用容量，所述约束条件包括发电机组可调出力上下限约束、发电机组调节速率约束以及若干个断面约束；

评估模块，用于根据所述电网实时运行数据和所述约束条件求解所述目标函数，进而得到所述电网的实时最小网络受限容量；

可选的，若干个所述断面约束具体为：

其中，i表示发电机组编号，n表示发电机组的台数，

第三方面，本发明提供一种数据处理设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序，所述程序由所述处理器执行，使得所述数据处理设备执行第一方面所述的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述第一方面所述的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法采用全局优化算法，综合考虑全量约束调节，以得到提供最大备用容量的发电机组出力最优解，进而推导出最小网络受限容量，能够为电网优化调度提供更准确的指导信息，保证电力可靠供应。

另一方面，本发明通过在优化模型中引入多断面耦合的复杂约束，解决了顶表法存在的忽略断面负灵敏度机组以及多个网络断面间交叉影响的问题。

相应地，本发明还提供了基于电网运行约束的网络受限容量评估装置、设备及计算机介质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的基于电网运行约束的网络受限容量评估装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有技术中，“顶表法”和“平均灵敏度法”都是通过逐个评估单断面的受限情况，最后再基于简单的代数加减法得到网络受限容量总和，但在电网实际调度调控过程中，往往需在不同耦合断面之间进行反复调整，以达到机组出力与负荷平衡的状态，这个过程实际上是一个基于多断面耦合的优化过程，而现有技术使用的局部断面排序逻辑并不能够对发电侧备用容量进行准确评估。

对此，如图1所示，本发明一个实施例提供一种基于电网运行约束的网络受限容量评估方法，包括以下步骤：

S1：获取电网实时运行数据。

在本实施例中，可通过电网运行控制系统(Operation Control System，OCS)获取电网实时运行数据，具体包括发电机组实时出力数据、线路断面数据等。

S2：确定对所述电网的网络受限容量进行评估所需使用的目标函数，以及预设的约束条件；其中，所述目标函数包括最大化所述电网总的发电机组备用容量，所述约束条件包括发电机组可调出力上下限约束、发电机组调节速率约束以及若干个断面约束。

在本实施例中，考虑电网实时运行备用容量的最小网络受限减扣评估实际上是在多断面约束下的电网总发电机组备用容量最大的优化问题，因此，本实施例提出一个基于线性规划的备用优化模型，其目标函数为最大化发电机组备用容量，即：规定时间内发电机组可调出的最大备用容量，具体表示如下：

其中，i表示发电机组编号，n表示发电机组的台数，

考虑发电机组备用容量最大时，网络受限容量最小，因此通过上述优化问题可推导出电力系统的最小网络受限容量，具体表示为：

式中，

可以理解的是，本发明基于电网实时运行约束数据来评估网络受限容量，因此在最大化发电机组备用容量计算中无需增加功率平衡约束。

具体地，本实施例提供的备用优化模型的约束条件包括发电机组可调出力上下限约束、发电机组调节速率约束以及若干个断面约束。

其中，所述若干个所述断面约束具体表示为：

其中，j表示断面编号，m表示OCS系统生效断面数；

所述发电机组可调出力上下限约束具体表示为：

式中，

所述发电机组调节速率约束具体表示为：

-T·V

上述约束用于描述发电机组规定时间内考虑调节速率后的最大出力及最小出力；式中，T表示调出备用时限，具体可根据电网运行需求设置为10分钟或30分钟。

V

具体地，为了防止优化问题无解，可在上述断面约束中添加松弛变量。

在另一个实施例中，考虑事故备用主要是应对发生大功率缺额、系统频率低周的情况；在实际业务场景中，系统出现大幅低周时，调度员的工作行为是立即增加可调用的机组出力，而非通过先压低机组出力，释放断面空间，再去调整其余机组。

基于此，本发明在备用优化模型中增加一个新的约束条件：发电机组出力调整约束，具体表示为：

P

其中，i表示发电机组编号，P

添加了上述机组出力只增不减的约束后，意味着计算得到的备用点是在当前已经确定的机组出力和断面负载情况下，无需调整优化就可以直接增加的出力。

S3：根据所述电网实时运行数据和所述约束条件求解所述目标函数，进而得到所述电网的实时最小网络受限容量。

网络受限容量具体为电力系统在网络约束下的备用容量减扣，电网的实时最小网络受限容量可通过最大发电机组备用容量计算得到。

从微观角度出发，将备用容量减扣量化有助于精确评估电力系统的实际备用容量；而站在宏观的角度上，通过本发明评估得到的最小网络受限容量可为电网备用调节方案的优化提供有效支撑。

发明实施例提供的备用优化模型的目标函数以及约束条件均为线性，相较于现有的电网优化模型有效减少了潮流等式约束，且该模型的决策变量仅设置为备用容量最大时的开机发电机组出力，求解过程更加简单和快速，计算效率更高。

本发明上述实施例提供的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法基于当前多断面及机组出力综合考虑发电机组可调整的出力，从而得到每台机组的受限容量，实现了电力系统备用容量的最大化，且模型计算得到的受限容量结果准确性更高。

参照图2，本发明另一实施例还提供一种基于电网运行约束的网络受限容量评估装置，包括获取模块101、确定模块102、评估模块103。

获取模块101用于获取电网实时运行数据。

确定模块102用于确定对所述电网的网络受限容量进行评估所需使用的目标函数，以及预设的约束条件；其中，所述目标函数包括最大化所述电网总的发电机组备用容量，所述约束条件包括发电机组可调出力上下限约束、发电机组调节速率约束以及若干个断面约束。

评估模块103用于根据所述电网实时运行数据和所述约束条件求解所述目标函数，得到所述电网的实时最小网络受限容量。

上述装置内的各模块之间信息交互、执行过程等内容，由于与本发明第一方面的方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方法的目的。

第三方面，本发明提供一种数据处理设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序，所述程序由所述处理器执行，使得所述数据处理设备执行第一方面所述的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述第一方面所述的基于电网运行约束的网络受限容量评估方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可监听存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。