基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法
【專利摘要】一種基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法，包括如下步驟：(1)基于實(shí)際電網(wǎng)拓?fù)?，?gòu)建以省為節(jié)點(diǎn)、以省間聯(lián)絡(luò)線為邊的電網(wǎng)模型；(2)構(gòu)建一種用電側(cè)有序用電模式，實(shí)施負(fù)荷移峰；(3)建立以負(fù)荷移峰為變量，保持用戶移峰前后用電量不變的約束數(shù)學(xué)模型；(4)采用分段線性化方法轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃模型；(5)以綜合考慮系統(tǒng)發(fā)電成本和用戶移峰成本最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮電網(wǎng)模型節(jié)點(diǎn)與邊的容量約束與拓?fù)浼s束，構(gòu)造電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度計(jì)算模型，求出電廠發(fā)電計(jì)劃曲線。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)間、空間的用電優(yōu)化，同時(shí)降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞。
【專利說明】基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)運(yùn)行及調(diào)度計(jì)劃領(lǐng)域，具體是一種基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā) 電調(diào)度建模方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，電網(wǎng)長(zhǎng)期面臨高峰時(shí)期電力不足，這使得有序用 電在負(fù)荷集中地區(qū)已成為緩解用電緊張形勢(shì)的"常態(tài)機(jī)制"。當(dāng)出現(xiàn)用電缺口時(shí)，電力調(diào)度 機(jī)構(gòu)往往簡(jiǎn)單地按照用戶分類、用戶拖欠繳納電費(fèi)等情況，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定有序用電方 案，并以行政命令的方式下達(dá)實(shí)施。然而，有序用電的本質(zhì)是電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷在時(shí)間、空間 上的重新分布，通過時(shí)間上的有序移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)移峰填谷、熨平系統(tǒng)負(fù)荷曲線；通過空間上的 協(xié)調(diào)配合則可實(shí)現(xiàn)消除阻塞、降低系統(tǒng)網(wǎng)損?？梢?，不同的有序用電方案對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全 性與經(jīng)濟(jì)性有不同的影響，因此如何在實(shí)現(xiàn)有序用電的同時(shí)降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞， 是當(dāng)前調(diào)度精益化管理亟待破解的難題。
[0003] 如何利用需求側(cè)管理提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性是專家和學(xué)者比較關(guān)心的 問題。當(dāng)出現(xiàn)電力缺額時(shí)，電網(wǎng)中哪些節(jié)點(diǎn)負(fù)荷應(yīng)該轉(zhuǎn)移到哪些時(shí)段，如何提高負(fù)荷空間分 布的合理性，并在實(shí)現(xiàn)有序用電的同時(shí)降低網(wǎng)損、消除阻塞都是迫切需要研究的新問題。
[0004] 在電力市場(chǎng)環(huán)境下，通常采用需求響應(yīng)的方式緩解高峰電力不足。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針 對(duì)需求響應(yīng)做了大量研究。然而，需求響應(yīng)更多的是用戶對(duì)價(jià)格或激勵(lì)信號(hào)的分散決策和 自主響應(yīng)。對(duì)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)而言，用戶響應(yīng)行為往往具有較大的不確定性。因此，在電力調(diào) 度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一調(diào)度框架下實(shí)現(xiàn)有序用電將更具現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，隨著電網(wǎng)調(diào)度精益化水平的 不斷提高，實(shí)現(xiàn)公平的有序用電的重要性日益凸顯，迫切需要在優(yōu)化用電方案中精細(xì)考慮 系統(tǒng)網(wǎng)損和網(wǎng)絡(luò)阻塞的影響。但是尚沒有很好的方法在用電優(yōu)化中精細(xì)考慮系統(tǒng)網(wǎng)損及網(wǎng) 絡(luò)阻塞的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)如何提高負(fù)荷空間分布的合理性，并在實(shí)現(xiàn)有序用電的同時(shí)降低網(wǎng)損、消除 阻塞的問題，本發(fā)明提供一種基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法，能夠提高負(fù) 荷空間分布的合理性并逐步引導(dǎo)用戶科學(xué)用電，減少高峰負(fù)荷。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法，包 括如下步驟：
[0007] (1)基于實(shí)際電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建以省為節(jié)點(diǎn)、以省間交直流聯(lián)絡(luò)線為邊的電網(wǎng) 模型；
[0008] (2)構(gòu)建一種用電側(cè)有序用電模式，即在電力短缺而電量富余的情況下，以節(jié)點(diǎn)、 地區(qū)為單位，在滿足各節(jié)點(diǎn)用戶全天用電量不變的前提下，實(shí)施負(fù)荷移峰；
[0009] (3)建立以負(fù)荷移峰為變量，兼顧降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)負(fù) 荷移峰后不產(chǎn)生新的系統(tǒng)峰荷、保持用戶移峰前后用電量不變的約束數(shù)學(xué)模型；
[0010] (4)采用分段線性化的方法，將模型轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃模型，采用成熟的數(shù)學(xué)優(yōu)化軟 件1?效求解；
[0011] (5)以綜合考慮系統(tǒng)發(fā)電成本和用戶移峰成本最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮電網(wǎng)模型節(jié) 點(diǎn)與邊的容量約束與拓?fù)浼s束，構(gòu)造省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度的計(jì)算模型，求出電廠發(fā)電計(jì)劃曲 線。
[0012] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0013] 1、所采用的計(jì)算模式與傳統(tǒng)模式相比，能夠在保證用戶電量需求的前提下實(shí)現(xiàn)時(shí) 間、空間兩個(gè)維度的用電優(yōu)化，從理論上建立了一個(gè)內(nèi)嵌網(wǎng)損和安全約束的、含有二次約束 的大規(guī)模復(fù)雜優(yōu)化模型。采用分段線性化方法，將問題轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃模型，從而可以利用 成熟的數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件高效求解。
[0014] 2、能夠在盡可能少地改變用戶用電習(xí)慣的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰，同時(shí)降低系 統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞，提升有序用電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)適用于輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的有 序、1?效用電優(yōu)化。
[0015] 3、充分考慮了實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的各類邊界條件，與實(shí)際省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度計(jì)劃的業(yè) 務(wù)流程結(jié)合緊密，具有很強(qiáng)的適用性，可以作為一個(gè)功能模塊簡(jiǎn)便地插入現(xiàn)有的發(fā)電調(diào)度 計(jì)劃系統(tǒng)之中，其開發(fā)難度小、開發(fā)效率高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明所述的基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法的實(shí)施流程 圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明所述的基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法的負(fù)荷移峰 罰因子示意圖。
[0018] 圖3是一個(gè)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)示意圖。
[0019] 圖4是本發(fā)明所述的基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法的網(wǎng)損約束 的分段線性化示意圖。
[0020] 圖5節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰情況下的機(jī)組出力。
[0021] 圖6節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰分析。
[0022] 圖7節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰前后系統(tǒng)負(fù)荷曲線對(duì)比。
[0023] 圖8線路4潮流分析。
[0024] 圖9阻塞情況下節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰分析。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的

【具體實(shí)施方式】可用以解釋本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明。
[0026] 本發(fā)明所述的所述的基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法的，包括如下 步驟：
[0027] (1)基于實(shí)際電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建以省為節(jié)點(diǎn)、以省間交直流聯(lián)絡(luò)線為邊的電網(wǎng) 模型。
[0028] 以省為節(jié)點(diǎn)，以省與省之間的聯(lián)絡(luò)線為邊，獲取電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的點(diǎn)線圖。記各節(jié)點(diǎn) 構(gòu)成的集合為N，第i個(gè)節(jié)點(diǎn)記為Iii ;各交流聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成的集合為L(zhǎng)a，第j條交流聯(lián)絡(luò)線記 為;各直流聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成的集合為L(zhǎng)D，第j條直流聯(lián)絡(luò)線記為Iw。如果節(jié)點(diǎn)& r^_之間存 在直接相連的交流或直流聯(lián)絡(luò)線，定義之間的斷面s為這些交流和直流聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成的 集合。記各斷面構(gòu)成的集合為S。對(duì)于斷面s e S，任意指定s的一個(gè)端點(diǎn)為起點(diǎn)，則s的 另一個(gè)端點(diǎn)為終點(diǎn)，由起點(diǎn)到終點(diǎn)的方向稱為正方向。斷面s中任意一條聯(lián)絡(luò)線的正方向 與該斷面的正方向相同。
[0029] (2)構(gòu)建一種新的用電側(cè)有序用電模式，即在電力短缺而電量富余的情況下，以節(jié) 點(diǎn)、地區(qū)為單位，在滿足各節(jié)點(diǎn)用戶全天用電量不變的前提下，實(shí)施負(fù)荷移峰。
[0030] 在有序用電的各種類型中，對(duì)用戶影響從小到大依次為錯(cuò)峰、避峰、限電、拉閘。如 錯(cuò)峰上下班，往后錯(cuò)Ih比錯(cuò)2h要容易實(shí)施，因?yàn)檫@涉及用戶生活、工作模式和相應(yīng)成本的 改變?；谶@樣的物理背景，本發(fā)明提出一種新的有序用電模式，即在電力短缺而電量富余 的情況下，以節(jié)點(diǎn)、地區(qū)為單位，在滿足各節(jié)點(diǎn)用戶全天用電量不變的前提下，實(shí)施負(fù)荷移 峰，從而降低電網(wǎng)峰荷水平，減少系統(tǒng)備用需求，避免機(jī)組啟停調(diào)峰，在現(xiàn)有裝機(jī)容量水平 下提升發(fā)電運(yùn)行效率，大幅提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率，同時(shí)降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞。
[0031] 在具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)用戶是否申報(bào)移峰成本可分為以下兩種情況：
[0032] 1)用戶未向電力調(diào)度機(jī)構(gòu)申報(bào)移峰成本，認(rèn)為所有節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的移峰成本相同，其 差異性體現(xiàn)在轉(zhuǎn)移不同節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷產(chǎn)生的降損效益和對(duì)消除阻塞的貢獻(xiàn)不同。電力調(diào)度機(jī) 構(gòu)將優(yōu)先選擇轉(zhuǎn)移那些降損效益大、對(duì)消除阻塞貢獻(xiàn)大的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷。
[0033] 2)用戶向電力調(diào)度機(jī)構(gòu)申報(bào)移峰成本，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)綜合根據(jù)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的移峰 成本、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰的降損效益、對(duì)消除阻塞的貢獻(xiàn)聯(lián)合決策最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移方案。 [0034] 需要指出的是，該模式同時(shí)適用于輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的有序用電優(yōu)化。當(dāng)該模式應(yīng) 用于配電網(wǎng)時(shí)，可以與峰谷電價(jià)等需求側(cè)管理機(jī)制銜接，激勵(lì)用戶側(cè)的響應(yīng)。
[0035] (3)建立以負(fù)荷移峰為變量，兼顧降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)負(fù) 荷移峰后不產(chǎn)生新的系統(tǒng)峰荷、保持用戶移峰前后用電量不變等約束的數(shù)學(xué)模型。
[0036] 目標(biāo)函數(shù)
[0037] 模型目標(biāo)函數(shù)是綜合考慮系統(tǒng)發(fā)電成本和用戶移峰成本最小，同時(shí)含有一個(gè)懲罰 項(xiàng)。
[0038] 其表達(dá)式為

【權(quán)利要求】
1. 一種基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法，其特征在于，包括如下步驟： (1)基于實(shí)際電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建W省為節(jié)點(diǎn)、W省間交直流聯(lián)絡(luò)線為邊的電網(wǎng)模 型； 似構(gòu)建一種用電側(cè)有序用電模式，即在電力短缺而電量富余的情況下，W節(jié)點(diǎn)、地區(qū) 為單位，在滿足各節(jié)點(diǎn)用戶全天用電量不變的前提下，實(shí)施負(fù)荷移峰； (3) 建立W負(fù)荷移峰為變量，兼顧降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移 峰后不產(chǎn)生新的系統(tǒng)峰荷、保持用戶移峰前后用電量不變的約束數(shù)學(xué)模型； (4) 采用分段線性化的方法，將模型轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃模型，采用成熟的數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件高 效求解； (5) W綜合考慮系統(tǒng)發(fā)電成本和用戶移峰成本最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮電網(wǎng)模型節(jié)點(diǎn)與 邊的容量約束與拓?fù)浼s束，構(gòu)造省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度的計(jì)算模型，求出電廠發(fā)電計(jì)劃曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于用電側(cè)互動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度建模方法，其特征在 于，步驟（2)所述的構(gòu)建一種用電側(cè)有序用電模式，是在電力短缺而電量富余的情況下，W 節(jié)點(diǎn)、地區(qū)為單位，在滿足各節(jié)點(diǎn)用戶全天用電量不變的前提下，實(shí)施負(fù)荷移峰，建立W負(fù) 荷移峰為變量，兼顧降低系統(tǒng)網(wǎng)損、消除網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷移峰后不產(chǎn)生新的系 統(tǒng)峰荷、保持用戶移峰前后用電量不變的約束數(shù)學(xué)模型，采用分段線性化的方法，將模型轉(zhuǎn) 化為線性規(guī)劃模型，采用成熟的數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件高效求解。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104462690SQ201410745741
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】牟才榮, 郭少青, 吳茵, 張德亮, 鞏德軍, 匡洪輝 申請(qǐng)人:廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司, 北京清大科越科技有限公司