考虑应急调度灵活性的电网备用优化方法、系统及设备与流程

本发明属于电力自动化，具体涉及一种考虑应急调度灵活性的电网备用优化方法、系统及设备。

背景技术：

1、随着以新能源为主体的新型电力系统等概念的提出及发展，部分区域的新能源逐渐成为发展主体。在新能源占比高的电网，多具有气候干燥和植被偏少的特点，沙暴、寒潮、暴雨等季节性极端天气频发，易造成新能源出力短时间（如5分钟）内的陡升陡降，目前以15分钟或1小时为时间分辨率的常规备用预留计划方案，可能无法有效应对短时间内新能源出力快速变化的情况，因此，需要在传统调度计划基础上增加考虑应急备用的有效性。如何在兼顾经济性和安全性的基础上，预留充裕的灵活应急备用，是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术中在调度时段内的新能源出力陡升或陡降，可能出现由于电网灵活性能力不足，无法满足调度时段内电网功率平衡的问题，提供一种考虑应急调度灵活性的电网备用优化方法、系统及设备，有效提高电网在调度时段内的爬坡灵活性。

2、为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供一种考虑应急调度灵活性的电网备用优化方法，包括：

4、分析应急备用的需求量；

5、基于应急备用的需求量得到应急备用的最大和最小限值约束，获得常规备用和应急备用之间的关联约束；

6、引入常规备用和应急备用之间的关联约束，对预先建立的机组计划出力及备用分配模型进行求解，获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果。

7、作为一种优选的方案，所述分析应急备用的需求量的步骤结合负荷和新能源预测值按比例进行预留，表达式如下：

8、

9、

10、

11、

12、式中，为电网在 t时段的正常规备用需求量，为电网在 t时段预留的负常规备用需求量；为机组序号，为机组集合，为负荷集合，为时间，为机组在时段提供的正常规备用，为机组在时段提供的负常规备用，为新能源机组序号， w表示新能源机组集合，为负荷 d在 t时段的功率；为新能源机组 w在 t时段的功率；为负荷正常规备用预留比例，为新能源正常规备用预留比例，为负荷负常规备用预留比例，为新能源负常规备用预留比例；

13、

14、

15、

16、

17、式中，为新能源机组 w在 t时段的最大正偏差，为新能源机组 w在 t时段的最大负偏差，为场景 s中新能源机组 w在 t时段的偏差，为场景序号，为场景集合，为机组在时段提供的正应急备用，为机组在时段提供的负应急备用。

18、作为一种优选的方案，所述基于应急备用的需求量得到应急备用的最大和最小限值约束，获得常规备用和应急备用之间的关联约束的步骤，常规备用和应急备用之间的关联约束表达式如下：

19、

20、

21、

22、

23、式中，为单调度时段内的应急备用时段数目，为 t-1时段机组 i提供的正常规备用；为 t-1时段机组 i提供的负常规备用。

24、作为一种优选的方案，在所述引入常规备用和应急备用之间的关联约束，对预先建立的机组计划出力及备用分配模型进行求解，获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果的步骤中，所述机组计划出力及备用分配模型考虑机组运行成本和提供备用的总费用最小建立如下目标函数：

25、

26、式中， t表示调度计划时段；表示机组在时段的出力；、分别表示机组在时段的运行费用与启动费用，为机组的备用成本；

27、所述机组计划出力及备用分配模型的约束条件包括：

28、系统平衡约束，表达式如下：

29、

30、式中，表示负荷序号； d表示负荷集合；表示负荷 d在 t时段的预测功率；表示新能源机组 w在 t时段的预测功率；

31、机组组合约束，表达式如下：

32、

33、

34、

35、式中：表示机组 i在 t时段的启停状态，值为0表示机组停机，值为1表示机组开机；表示机组 i-1在 t时段的启停状态；表示机组 i在 t时段由停运转为运行状态，值取1，其余时段取0；表示机组 i在 t时段由运行转为停运状态，值取1，其余时段取0；为时段序号，表示机组 i在时段由停运转为运行状态，表示机组 i在时段由运行转为停运状态，、分别表示机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；

36、机组出力限值约束，表达式如下：

37、

38、

39、式中：、分别表示机组 i的最小、最大出力；

40、计及应急备用的机组爬坡灵活性约束，表达式如下：

41、

42、

43、式中，为机组在时段-1的出力；为机组 i的最大爬坡速率，为机组 i的最大滑坡速率；

44、网络约束，表达式如下：

45、

46、式中，为线路或断面 l的潮流限值，为机组 i对线路或断面 l的转移分布因子，为负荷 d对线路或断面 l的转移分布因子，为新能源 w对线路或断面 l的转移分布因子。

47、作为一种优选的方案，在所述引入常规备用和应急备用之间的关联约束，对预先建立的机组计划出力及备用分配模型进行求解，获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果的步骤中，采用数字优化技术cplex求解器对机组计划出力及备用分配模型进行求解。

48、第二方面，本发明实施例还提供一种考虑应急调度灵活性的电网备用优化系统，包括：

49、应急备用需求量分析模块，用于分析应急备用的需求量；

50、应急备用关联约束建立模块，用于基于应急备用的需求量得到应急备用的最大和最小限值约束，获得常规备用和应急备用之间的关联约束；

51、机组计划出力及备用分配求解模块，用于引入常规备用和应急备用之间的关联约束，对预先建立的机组计划出力及备用分配模型进行求解，获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果。

52、作为一种优选的方案，所述应急备用需求量分析模块结合负荷和新能源预测值按比例进行预留，表达式如下：

53、

54、

55、

56、

57、式中，为电网在 t时段的正常规备用需求量，为电网在 t时段预留的负常规备用需求量；为机组序号，为机组集合，为负荷集合，表示时段，为机组在时段提供的正常规备用，为机组在时段提供的负常规备用，为新能源机组序号， w表示新能源机组集合，为负荷 d在 t时段的功率；为新能源机组 w在 t时段的功率；为负荷正常规备用预留比例，为新能源正常规备用预留比例，为负荷负常规备用预留比例，为新能源负常规备用预留比例；

58、

59、

60、

61、

62、式中，为新能源机组 w在 t时段的最大正偏差，为新能源机组 w在 t时段的最大负偏差，为场景 s中新能源机组 w在 t时段的偏差，为场景序号，为场景集合，为机组在时段提供的正应急备用，为机组在时段提供的负应急备用。

63、作为一种优选的方案，所述应急备用关联约束建立模块建立的常规备用和应急备用之间的关联约束表达式如下：

64、

65、

66、

67、

68、式中，为单调度时段内的应急备用时段数目，为 t-1时段机组 i提供的正常规备用；为 t-1时段机组 i提供的负常规备用。

69、作为一种优选的方案，所述机组计划出力及备用分配求解模块引入常规备用和应急备用之间的关联约束，对预先建立的机组计划出力及备用分配模型进行求解，获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果时，所述机组计划出力及备用分配模型考虑机组运行成本和提供备用的总费用最小建立如下目标函数：

70、

71、式中： t表示调度计划时段；表示机组在时段的出力；、分别表示机组在时段的运行费用与启动费用，为机组的备用成本；

72、所述机组计划出力及备用分配模型的约束条件包括：

73、系统平衡约束，表达式如下：

74、

75、式中，表示负荷序号； d表示负荷集合；表示负荷 d在 t时段的预测功率；表示新能源机组 w在 t时段的预测功率；

76、机组组合约束，表达式如下：

77、

78、

79、

80、式中：表示机组 i在 t时段的启停状态，值为0表示机组停机，值为1表示机组开机；表示机组 i-1在 t时段的启停状态；表示机组 i在 t时段由停运转为运行状态，值取1，其余时段取0；表示机组 i在 t时段由运行转为停运状态，值取1，其余时段取0；为时段序号，表示机组 i在时段由停运转为运行状态，表示机组 i在时段由运行转为停运状态，、分别表示机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；

81、机组出力限值约束，表达式如下：

82、

83、

84、式中：、分别表示机组 i的最小、最大出力；

85、计及应急备用的机组爬坡灵活性约束，表达式如下：

86、

87、

88、式中，为机组在时段-1的出力；为机组 i的最大爬坡速率，为机组 i的最大滑坡速率；

89、网络约束，表达式如下：

90、

91、式中，为线路或断面 l的潮流限值，为机组 i对线路或断面 l的转移分布因子，为负荷 d对线路或断面 l的转移分布因子，为新能源 w对线路或断面 l的转移分布因子。

92、第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现所述考虑应急调度灵活性的电网备用优化方法。

93、相较于现有技术，本发明的第一方面至少具有如下的有益效果：

94、本发明考虑应急调度灵活性的电网备用优化方法通过分析应急备用的需求量，建立应急备用的最大和最小限值约束，并进一步构建了常规备用和应急备用之间的关联约束，在对机组计划出力及备用分配模型进行求解的过程中，引入常规备用和应急备用之间的关联约束，进而获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果，提高了电网的灵活性。与现有基于连续时间规划建模等求解方法相比，本发明方法通过备用约束的缩紧，增加了灵活性机组的参与，达到了提高电网灵活性的可观效果，并能更直观的显示电网灵活性备用能力的大小。本发明方法仅通过增加应急备用的最大和最小限值约束以及常规备用和应急备用之间的关联约束，而不需要改变调度计划编制本身的时间分辨率，可以与目前实际调度运行情况相匹配，不需要设计更高时间分辨率的发电计划，具有显著的实用价值。本发明方法仅通过引入常规备用和应急备用之间的关联约束，对机组计划出力及备用分配模型进行求解，即可获得电网在调度时段内的机组计划出力和备用优化结果，求解计算的复杂性无明显增加，计算效率与求解常规机组组合模型基本一致，能够满足电网运行时效性的要求。

95、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。