本發明屬于電網中長期發電計劃安全校核領域，特別涉及一種中長期發電計劃安全校核中傳輸電量計算和分區電量調整方法。

背景技術：

電力市場是一個全新的運營機制，在電力市場運營模式中，電網調度運行將基于市場交易結果，市場交易追求經濟上的最大效益成為最優先考慮的因素，而限制系統運行在最經濟狀態的往往是安全因素。同時伴隨著系統的互聯，電力系統行為變得越來越復雜，運行點越來越接近安全穩定邊界，從運行和方式安排的角度而言，都對電力系統的安全校核問題提出了迫切要求。中長期發電計劃安全校核主要功能是檢驗并調整中長期發電計劃，使之滿足區域間安全約束條件。而聯絡線族的傳輸電量計算和分區電量調整方法是中長期發電計劃安全校核的重要組成部分，其主要任務是計算出電網安全區間聯絡線傳輸電量，對于出現聯絡線越限的情況，則調整機組的發電計劃，使之滿足區域間安全約束條件。因此，在發電計劃編制過程中，盡早進行安全校核并制定針對性的策略，有利于盡早發現電網運行的薄弱環節，并及時采取控制手段，以消除安全隱患，提高電網運行水平。目前，國內外的研究集中于日發電計劃的安全校核，與日發電計劃相比，中長期發電計劃具有時間跨度大、不確定性強的特點。從已發表的資料來看，中長期發電計劃安全校核中傳輸電量計算和分區電量調整方面的研究較少，東北區域、安徽、山東等少數區域或省份進行初步的研究，如在文獻《東北區域電力市場月電量計劃的分區安全校核》(電網技術2004年28卷第10期20頁)中提出了分區安全校核方法，著重介紹了分區安全校核基本模型，并提出了聯絡線越限條件下分區電量調整量的計算公式。上述文獻闡述的聯絡線傳輸電量計算僅可用于基本理論分析，在存在互聯關系的電網中并不適用，因而并不能投入實際應用，同時，該文并未提出具體計劃電量調整方法，求出的分區電量調整量并不能細分至安全區內的競價機組，因而在實際應用中并不奏效。文獻《東北區域市場中長期交易安全校核改進方法》(電力系統自動化2007年第31卷第8期96頁)中提出了聯絡線傳輸電量越限條件下安全分區電量調整方法，使用二次優化求解最優發電計劃，但其并未提及校核分析的方法，即不能構成一個完整的安全校核體系。專利《一種中長期電量計劃的安全校核方法》(申請號：201310407545.X)中著重介紹了校核分析中傳輸電量計算方法，利用加權馬爾可夫鏈模型來計算計劃期的聯絡線傳輸電量限值，但其并未提及校核計算的過程，且沒有考慮存在越限情況時發電計劃的調整的方法。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種消除安全隱患，提高電網運行水平的發電校核中傳輸電量計算和分區電量的調整方法。

為實現上述目的，本發明提供的發電計劃安全校核中傳輸電量計算和分區電量調整方法，具體如下：

步驟S1，根據當地電網實際情況，對該電網進行安全區劃分；

步驟S2，采集基礎數據，獲取安全區計劃電量、安全區與相關地區交互電量和安全區預測電量數據，為后面的校核與校正奠定堅實的基礎；

步驟S3，根據實際情況，設定各聯絡線的限值；

步驟S4，聯絡線傳輸電量計算，結合基礎數據和電網網絡拓撲，對聯絡線傳輸電量進行計算；

步驟S5，校核分析，判斷所計算出的各聯絡線傳輸電量是否超出其限值；

步驟S6，分區電量調整，根據校核結果對各安全區機組的發電計劃進行調整；

步驟S7，安全校核過程結束，獲得聯絡線傳輸電量計算結果及各安全區機組發電計劃調整結果。

上述步驟S5中如果各聯絡線傳輸電量是超出其限值情況，則進行步驟S6；否則，進行步驟S7；

上述步驟S4中計算聯絡線傳輸電量的具體如下：

步驟S401，對所有安全區的聯絡線族數進行統計形成初始序列，記為L_i(i＝1,2,...,n)，n為安全區個數。設定初始循環次數j＝s；

步驟S402，對序列L進行升序排序，根據排序后的順序，對排序后的新序列L_i(i＝1,2,...,n)對應安全區m∈(1,2,...,n)進行校核計算；

步驟S403，對安全區m∈(1,2,...,n)的聯絡線族進行遍歷，統計在數據庫中校核期內未有計算結果的聯絡線族個數，記為a，判斷a是否為1，若否，則先根據實際情況由用戶設置各線路的傳輸電量占比，計算這a個聯絡線族的傳輸電量總和，根據之前所設定的占比，求得這a個聯絡線族的傳輸電量，然后根據所設定的比例分解至各聯絡線，并進行存儲，同時設定與安全區m相連接的其他安全區對應聯絡線傳輸電量為安全區m聯絡線傳輸電量負值；

步驟S404，排除剛計算的安全區m，并將與m有連接的安全區聯絡線族數減1，構成新的序列L，并使j＝j-1；

步驟S405，判斷j＝0？，若是則轉至步驟S406，否則，轉至步驟S402；

步驟S406，輸出校核計算結果。

在一些實施方式中，步驟S402中校核計算的具體方法為：

上式中為安全區m的聯絡線傳輸電量總和，N_g為安全區m參與發電的機組數，N_b為安全區m已經過計算的聯絡線數，N_l為安全區m用電負荷數，N_j為與安全區m有聯絡線連接的其他地區個數，為安全區m第g個機組的發電量，為安全區m已經過計算的聯絡線中第b條的傳輸電量，為安全區m第l個負荷的用電量，為安全區m與和它存在連接關系的第j個其他地區之間的傳輸電量。另外，和均以安全區m為參考，設定電量流出的方向為正方向，而電量流入的方向為負方向。

在一些實施方式中，步驟S6中分區電量調整方法如下：

步驟S601，根據電網拓撲圖求得關聯矩陣B_G與B_L，其中B_G表示發電機組與安全分區之間的關聯矩陣，B_G每一行對應一個安全區，每一列對應一個機組，當機組隸屬于安全區時，對應的元素為1，否則為0；B_L表示聯絡線與安全分區之間的關聯矩陣，每一行對應一個安全區，每一列對應一條聯絡線，當聯絡線與安全區存在連接關系，且電量流向指向安全區，對應元素為1，否則為-1。

步驟S602，使用線性規劃求得最大能夠滿足安全區競價需求的電量向量W_d＝[W_d1,W_d2,L,W_dm]；

步驟S603，判斷最大滿足安全區競價需求的電量向量W_d是否等于安全區實際競價需求的電量向量W_D，若是，跳至步驟S605，若否，跳至步驟S604；

步驟S604，將W_d賦給W_D；

步驟S605，使用線性規劃求解各安全區最優競價機組中標電量和聯絡線傳輸電量。

在一些實施方式中，步驟S602中最大滿足安全區競價需求的電量向量W_d求解方法為：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_d＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

0≤W_d≤W_D

式中，W_G＝[W_G1,W_G2,,W_Gl]^T，W_Gi(i＝1,2,L,l)為第i個競價機組的計劃電量，l為競價機組的個數；W_L＝[W_L1,W_L2,,W_Ln]^T，W_Lj(j＝1,2,L,n)為第j條聯絡線的傳輸電量，n為聯絡線的條數。

在一些實施方式中，步驟S605中各安全區最優競價機組中標電量和聯絡線傳輸電量求解方法為：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_D＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

式中，P_i(i＝1,2,L,l)為第i個機組的電價，其他變量上文已進行敘述。

在一些實施方式中，步驟S1中，安全區的數量及每一安全分區的發電機數量及系統負荷應保持在合理的范圍內，同時，電網安全區劃分應該滿足如下原則：

(1)根據電網供電區域及負荷特點，合理分區，形成若干個供需基本平衡的子區域，并經聯絡線與相鄰區域相連，相鄰區域之間保持互為備用；

(2)對不同電網的安全性分析應有所區別，沒必要要求所有區域都有同樣的安全水平，應根據各區域的實際情況，采取不同的分析方法或評估標準。

在一些實施方式中，步驟S3中設定聯絡線限值應綜合考慮聯絡線歷史運行狀態、所連接的安全區狀態等因素。

在一些實施方式中，步驟S5中校核分析應逐一判斷校核計算得到的各聯絡線傳輸電量是否超過其限值，若是，則需要跳至S6進行分區電量調整，若否，則跳至步驟S7。

本發明的有益效果是具有消除安全隱患，提高電網運行水平的

搭建了一個完整的安全校核體系，其中的校核分析方法能夠對較為復雜的互聯電網進行計算，從而獲得安全間聯絡線傳輸電量，如果出現聯絡線族傳輸電量越限的情況，則對安全區內機組發電計劃進行調整，在保證安全的條件下達到效益最大化。該方法能夠檢驗并調整中長期發電計劃，使其能夠滿足區域間安全約束條件，有利于盡早發現電網運行的薄弱環節，并及時采取控制手段，以消除安全區隱患，提高電網運行水平。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為本發明的中傳輸電量基本計算模型的結構示意圖；

圖3為本發明具體實施例中所采用的區域電網示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明作進一步詳細的說明。

實施例1

如圖1所示，為本發明發電計劃安全校核中傳輸電量計算和分區電量調整方法具體實施例的流程圖。參見圖1，本具體實施例提供了一種中長期發電計劃安全校核中傳輸電量計算及分區電量調整方法，其主要作用為檢驗并調整區域電網已制定好的中長期發電計劃，該方法包含以下步驟：

步驟S1，根據當地電網實際情況，對該電網進行安全區劃分；

步驟S2，采集基礎數據，獲取安全區計劃電量、安全區與其他地區交互電量和安全區預測電量等數據，為后面的校核與校正奠定堅實的基礎；

步驟S3，根據實際情況，設定各聯絡線的限值；

步驟S4，聯絡線傳輸電量計算，結合基礎數據和電網網絡拓撲，對聯絡線傳輸電量進行計算；

步驟S5，校核分析，判斷所計算出的各聯絡線傳輸電量是否超出其限值，如果出現了越限情況，則進行步驟S6，否則進行步驟S7；

步驟S6，分區電量調整，根據校核結果對各安全區機組的發電計劃進行調整；

步驟S7，安全校核過程結束，獲得聯絡線傳輸電量計算結果及各安全區機組發電計劃調整結果。

其中，步驟S1所述的電網安全區劃分如圖3所示，本實施例采用某地區電網構架及其基礎數據用于分析。另外，安全區的數量及每一安全分區的發電機數量及系統負荷應保持在合理的范圍內，同時，電網安全區劃分應該滿足如下原則：

(1)根據電網供電區域及負荷特點，合理分區，形成若干個供需基本平衡的子區域，并經聯絡線與相鄰區域相連，相鄰區域之間保持互為備用；

(2)對不同電網的安全性分析應有所區別，沒必要要求所有區域都有同樣的安全水平，應根據各區域的實際情況，采取不同的分析方法或評估標準。。

本實施例中，步驟S2所采集的數據為某地區某個月份的基礎數據，具體包括安全區計劃電量、安全區與其他地區交互電量和安全區預測電量等數據。

本實施例中，步驟S3中設定聯絡線限值應綜合考慮聯絡線歷史運行狀態、所連接的安全區狀態等因素。

本實施例中，步驟S4包括：

步驟S401，對所有安全區的聯絡線族數進行統計形成初始序列，記為L_i(i＝1,2,...,n)，n為安全區個數。設定初始循環次數j＝s；

步驟S402，對序列L進行升序排序，根據排序后的順序，對排序后的新序列L_i(i＝1,2,...,n)對應安全區m∈(1,2,...,n)進行校核計算；

步驟S403，對安全區m∈(1,2,...,n)的聯絡線族進行遍歷，統計在數據庫中校核期內未有計算結果的聯絡線族個數，記為a，判斷a是否為1，若否，則先根據實際情況由用戶設置各線路的傳輸電量占比，計算這a個聯絡線族的傳輸電量總和，根據之前所設定的占比，求得這a個聯絡線族的傳輸電量，然后根據所設定的比例分解至各聯絡線，并進行存儲，同時設定與安全區m相連接的其他安全區對應聯絡線傳輸電量為安全區m聯絡線傳輸電量負值；

步驟S404，排除剛計算的安全區m，并將與m有連接的安全區聯絡線族數減1，構成新的序列L，并使j＝j-1；

步驟S405，判斷j＝0？，若是則轉至步驟S406，否則，轉至步驟S402；

步驟S406，輸出校核計算結果。

本實施例中，步驟S4的子步驟S402中校核計算基本模型如圖2，其具體計算方法為：

上式中為安全區m的聯絡線傳輸電量總和，N_g為安全區m參與發電的機組數，N_b為安全區m已經過計算的聯絡線數，N_l為安全區m用電負荷數，N_j為與安全區m有聯絡線連接的其他地區個數，為安全區m第g個機組的發電量，為安全區m已經過計算的聯絡線中第b條的傳輸電量，為安全區m第l個負荷的用電量，為安全區m與和它存在連接關系的第j個其他地區之間的傳輸電量。另外，和均以安全區m為參考，設定電量流出的方向為正方向，而電量流入的方向為負方向。

本實施例中，步驟S5中校核分析應逐一判斷校核計算得到的各聯絡線傳輸電量是否超過其限值，若是，則需要跳至S6進行分區電量調整，若否，則跳至步驟S7。

本實施例中，步驟S6包括：

步驟S601，根據電網拓撲圖求得關聯矩陣B_G與B_L，其中B_G表示發電機組與安全分區之間的關聯矩陣，B_G每一行對應一個安全區，每一列對應一個機組，當機組隸屬于安全區時，對應的元素為1，否則為0；B_L表示聯絡線與安全分區之間的關聯矩陣，每一行對應一個安全區，每一列對應一條聯絡線，當聯絡線與安全區存在連接關系，且電量流向指向安全區，對應元素為1，否則為-1；

步驟S602，使用線性規劃求得最大能夠滿足安全區競價需求的電量向量W_d＝[W_d1,W_d2,L,W_dm]；

步驟S603，判斷最大滿足安全區競價需求的電量向量W_d是否等于安全區實際競價需求的電量向量W_D，若是，跳至步驟S605，若否，跳至步驟S604。

步驟S604，將W_d賦給W_D；

步驟S605，使用線性規劃求解各安全區最優競價機組中標電量和聯絡線傳輸電量。

上述的方案中，所述步驟S6的子步驟S602中最大滿足安全區競價需求的電量向量W_d求解方法為：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_d＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

0≤W_d≤W_D

式中，W_G＝[W_G1,W_G2,,W_Gl]^T，W_Gi(i＝1,2,L,l)為第i個競價機組的計劃電量，l為競價機組的個數；W_L＝[W_L1,W_L2,,W_Ln]^T，W_Lj(j＝1,2,L,n)為第j條聯絡線的傳輸電量，n為聯絡線的條數。

上述的方案中，所述步驟S6的子步驟S605中各安全區最優競價機組中標電量和聯絡線傳輸電量求解方法為：

s.t B_GW_G+B_LW_L-W_D＝0

W_Gmin≤W_G≤W_Gmax

W_Lmin≤W_L≤W_Lmax

式中，P_i(i＝1,2,L,l)為第i個機組的電價，其他變量上文已進行敘述，此處不再贅述。

以下通過實例說明，對本發明做進一步闡述。

步驟S1，電網安全區劃分結果如圖2所示；

步驟S2，采集基礎數據，本實施例中，采用某地區某月份安全區計劃電量、安全區與其他地區交互電量和安全區預測電量等數據，如下表所示：

表1某地區某月安全區基礎數據

單位：MWh

各安全區內部電廠的基礎數據如表2所示：

表2某地區某月安全區內電廠基礎數據單位：MWh，元/MWh，元

續表

注：此處電廠發電下限都設定為0

步驟S3，結合該地區實際情況，可設定安全區間各聯絡線限值如下表所示：

表3安全區間各聯絡線族傳輸電量限值

單位：MWh

步驟S4，通過計算可得到校核月份聯絡線傳輸電量如下表所示：

表4安全區間各聯絡線族校核月份傳輸電量限值

單位：MWh

步驟S5，通過比較校核月份實際傳輸電量與該月份傳輸電量限值，可得到校核結果如表4所示，不難看出，聯絡線存在越限問題，則跳至步驟S6；

步驟S6，利用所提出的電量調整方法對發電計劃進行調整，得到結果如表5、6和表7所示；

表5某地區某月安全區最大競價需求

單位：MWh

表6某地區某月安全區電量調整結果單位：MWh，元/MWh，元

續表

表7某地區某月安全區電量調整結果

單位：MWh

步驟S7，安全校核過程結束，獲得聯絡線傳輸電量計算結果及各安全區機組發電計劃調整結果如表6、7所示。

通過上述仿真算例可以看到，本仿真算例結果是可行的，不僅能夠有效地解決聯絡線越限的問題，還能夠大大減少電網公司的購電成本，實現了中長期發電計劃與購電成本的協調優化，提高了決策的科學性和有效性，達到了發明的有益效果。

以上所述的僅是本發明的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于發明的保護范圍。