專利名稱：安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)度機構在編制滿足各類安全約束的發(fā)電計劃過程中一種通用 性成本空間的生成方法。
背景技術：
從上世紀80年代中后期開始，隨著電力投資多元化的深入，為了保證各投資主體 的合法經(jīng)濟利益，發(fā)電計劃的編制以“三公”調(diào)度為原則?！叭闭{(diào)度的目標是在保證電網(wǎng) 安全運行的同時，使同類機組在各種計劃周期內(nèi)的利用小時基本相當。這種做法在一定時 期內(nèi)促進了電力工業(yè)快速發(fā)展，但也導致了高效環(huán)保的大火電機組發(fā)電能力無法充分發(fā)揮 作用，高污染、高能耗的小火電機組卻能多發(fā)電的情況。隨著電力體制改革的深入和國際金融、能源格局的變化，對發(fā)電計劃又提出了依 據(jù)電力市場規(guī)則或者是節(jié)能調(diào)度原則進行調(diào)度的要求。同時，新型輸電技術的應用和電力 系統(tǒng)規(guī)模的擴張，使得發(fā)電計劃編制的目標和約束也越來越復雜，傳統(tǒng)以人工編制為主的 發(fā)電計劃編制方式越來越無法適應生產(chǎn)實踐的要求，因此需要利用嚴謹?shù)?、通用的?shù)學規(guī) 劃軟件包來開發(fā)一套滿足各種約束條件的安全約束調(diào)度軟件，實現(xiàn)發(fā)電計劃編制的模式從 面向曲線的方式向面向約束的方式轉變，通過提高計劃編制的智能化水平，適應電力市場、 節(jié)能調(diào)度、“三公”調(diào)度對發(fā)電計劃編制的要求。安全約束調(diào)度是電力系統(tǒng)調(diào)度機構在發(fā)電計劃管理中應用到的一個核心技術，包 括了安全約束機組組合(Security-Constrained Unit Commitment，簡稱SCUC)和安全約束 經(jīng)濟調(diào)度(Security-Constrained Economic Dispatch，簡稱SCED)兩方面內(nèi)容。調(diào)度機構 的發(fā)電計劃管理實現(xiàn)的目標是在滿足各種的網(wǎng)絡和機組運行參數(shù)的前提下，考慮各類經(jīng) 濟、節(jié)能、環(huán)保政策的要求，保證系統(tǒng)的發(fā)用電平衡，從而實現(xiàn)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質運行。從 理論上分析，安全約束調(diào)度是一個大規(guī)模、非線性、時變的、混合整數(shù)優(yōu)化問題，必須通過對 生產(chǎn)現(xiàn)實的分析，構建合理的數(shù)學模型，然后通過數(shù)學規(guī)劃包予以實現(xiàn)。電力市場的目標是社會效益最大化，相應于發(fā)電側市場就是購電成本最小化。其 目標函數(shù)如下minF= J； Clt(Plt)_公式⑴
=1,/=1其中=Ciit(Pu)指t時段第i臺機組出力處的購電成本。在這個目標函數(shù)下，系統(tǒng)還要滿足以下約束條件1)各時段機組出力總和與總需求出力向平衡的約束；2)系統(tǒng)開機情況滿足備用的要求；3)各機組出力保持在其技術最大出力和技術最小出力之間的約束；4)各機組的升降坡速率滿足機組特性要求；5)網(wǎng)絡各支路潮流保持在正常限值范圍內(nèi)的約束；6)網(wǎng)絡各斷面潮流保持在正常限值范圍內(nèi)的約束；
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7)其他約束。目標函數(shù)中的Ciit(Pu)用以下公式表示
mCll(Pll) = Clbas^YklApl (1 = 1,2,3,…m)——公式(2)
/=1
m這里Ciibase指機組在Pi, t出力點的基本成本；Σ、ΔΑ指機組在Pi, t出力點的變動
成本丸表示在Pi, t出力點的邊際報價。 ^Pi
P1J-Pm,, iIipm,, <P,,t^Pm+u) Pm,, -PI,, if{Pi+u<P,,t)
-公式(3)
P,mm ^ P1^ Pi,,、Pm, ^ P,
/,max
Pl,ι = P ι,mm Pm,ι Pi.mx
m e M
-公式⑷M為分段直線的總段數(shù)。因此在電力市場下，各電廠必須針對其每臺機組的每個時段，申報出一條單調(diào)遞 增的報價曲線，來表征出力和成本的映射關系。電力市場出清后，各機組出清容量上的價格 都是一樣的，稱為市場出清價格。節(jié)能調(diào)度的理想模式下，每臺發(fā)電機組都有一條耗量微增曲線，用于表征在各出 力點每增加單位出力需要增加的煤耗量。只要將公式⑴中的、用Pi,t出力點的耗量微增 來替代就能直接將計劃編制的模式從電力市場模式轉化到節(jié)能調(diào)度模式。節(jié)能調(diào)度模式， 各時段機組的耗量微增都相等?！叭闭{(diào)度目標的實現(xiàn)，本質上是一個電量控制的過程，而發(fā)電計劃編制卻是一 個電力控制的過程。電量控制過程，會帶來很多時序相關的約束，比如需要設置許多的機組 或者機組群在一定時段的電量約束，設置不同電量約束之間的關系等等。這樣做會使計算 效率急劇降低，無法滿足實用化的時間要求。因此，在國內(nèi)的實踐應用中大部分是采用計算 機模擬各種人工編制的方法進行計劃編制。但這種方法又限制了安全約束調(diào)度對電力市 場、節(jié)能調(diào)度和“三公” 了開發(fā)、培訓、維護和應用的成本。
2、、調(diào)度等各種模式的適應性，在不同的模式下重新進行軟件開發(fā)，提高

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提出了通過對電力調(diào)度規(guī)律的總 結，結合電力市場和理想節(jié)能調(diào)度的經(jīng)濟學理論，構建數(shù)學規(guī)劃所需要的成本空間，使安全 約束調(diào)度功能在不同的運行體制下具有通用性的思想，并利用該思想提出并實現(xiàn)了一種 “三公”調(diào)度體制下，根據(jù)各類電源的機組運行特性及其在發(fā)電計劃編制中出力加載的規(guī) 律，生成數(shù)學規(guī)劃所需要的成本空間的方法。本發(fā)明是通過以下途徑來實現(xiàn)的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，包括以下主要步驟提供一種參數(shù)設置裝置，用于根據(jù)不同類型電源發(fā)電調(diào)度規(guī)律，和各類機組運行 特性設置它們的序成本分布空間；
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提供一種數(shù)據(jù)讀取裝置，用于讀取與成本空間編制相關的基本數(shù)據(jù)，包括機組參 數(shù)、運行約束等；提供一種數(shù)據(jù)校驗裝置，其接收參數(shù)設置裝置中的設置參數(shù)和數(shù)據(jù)讀取裝置中的 基本數(shù)據(jù)，并對設置參數(shù)和基本數(shù)據(jù)進行邏輯判斷，將不相符合的設置參數(shù)和對應的基本 數(shù)據(jù)反饋到參數(shù)設置裝置和數(shù)據(jù)讀取裝置中，重新接收和讀取，直到邏輯判斷雙方數(shù)據(jù)符 合條件； 按照如下規(guī)律順序進行加載各類電源1、在“三公”調(diào)度下可以按照固定出力機組、可再生能源(風電等)、水電、火電的 順序加載機組出力；在枯水期以水電調(diào)峰為主、豐水期以火電調(diào)峰為主、在節(jié)能調(diào)度下可以 按照政府規(guī)定的發(fā)電順序加載機組出力；2、火電機組按照負荷率的需要從高到底的順序加載出力；各個火電機組按照脫油 溫燃出力、最低技術出力、正常低出力、最大技術出力的順序加載出力；水電機組分為可調(diào) 節(jié)(周調(diào)節(jié)及以上)和不可調(diào)節(jié)水電兩大類，不可調(diào)節(jié)的優(yōu)先于可調(diào)節(jié)水電發(fā)電；LNG機組 根據(jù)需要確定調(diào)峰運行方式；3、根據(jù)邊際電價的理論構建各火電機組期望出力的序成本；根據(jù)上述提供的數(shù)據(jù)以及各類電源的在計劃編制過程中的出力加載規(guī)律，將各發(fā) 電機組的出力從0出力到最大技術出力分成若干段，并為各段設定其序成本值，形成了一 種可用于安全約束調(diào)度的成本空間。安全約束調(diào)度是調(diào)度機構日前發(fā)電計劃編制的核心內(nèi)容。目前，日前發(fā)電計劃編 制的政策體制主要有節(jié)能調(diào)度、電力市場和“三公”調(diào)度等三種模式。在節(jié)能調(diào)度和電力市 場下，日前發(fā)電計劃編制的機組成本分別為煤炭的耗量微增成本和電廠的發(fā)電報價成本。日前計劃的無約束計劃實際上是一個最優(yōu)次序的出力安排過程，從安全約束調(diào)度 角度必須將這種序表述成如本文背景技術所述的成本表達方式，以驅動安全約束調(diào)度生成 的發(fā)電計劃符合“三公”調(diào)度的一系列要求。這種根據(jù)排序獲得的成本稱為序成本。這兩 種成本都可以用以下公式表示C(χ) = Aa(χ) Xx+b當機組出力帶到χ時，其成本C(x)由基本成本b和變動成本Aa(x) X χ兩部分組 成。其中X由其起始出力到最大技術出力分成若干段，可以用x(i)來表示，i表示X處于 第i個段；△ a (X)可以表述成a [X (i) -a [X (i_l)]，也就是X處于i段的發(fā)電成本減去χ處 于i-Ι段的發(fā)電成本。安全約束調(diào)度的目標函數(shù)為min Σ C(X)，即使所有優(yōu)化對象的總成本最小。各機 組的出力是按照其C(X)從小到大的順序加載上去的。因此目標函數(shù)中的成本因子a[x(i)] 和b是驅動機組出力加載的核心因素。所有的機組發(fā)電成本可以組成一個由時間維、機組 維和容量維組成的成本空間。該空間中各機組各時段的成本曲線具有單調(diào)上升的特性。這 些特性也是求解安全約束調(diào)度目標函數(shù)的數(shù)學規(guī)劃軟件包的要求。節(jié)能調(diào)度體制下，機組的耗量微增曲線可以通過試驗獲得；電力市場體制下，機組 的出力成本可以通過電廠自動申報獲得。“三公”調(diào)度體制下，不存在這么一個滿足安全約 束調(diào)度特性的成本空間。電力市場環(huán)境中，市場出清后，各機組出清容量上的價格都是一樣的，稱為市場出
7清價格；在節(jié)能調(diào)度環(huán)境中，各時段機組的耗量微增都相等；在“三公”調(diào)度環(huán)境中，各時段 火電機組出力點對應的序成本都一致。本發(fā)明解決的問題首先提出了一種通過對電力調(diào)度規(guī)律的總結，結合電力市場和 理想節(jié)能調(diào)度的經(jīng)濟學理論，構建數(shù)學規(guī)劃所需要的成本空間，使安全約束調(diào)度功能在不 同的運行體制下具有通用性的思想。并利用該思想提出并實現(xiàn)了一種“三公”調(diào)度體制下， 根據(jù)背景技術中的公式(1)所述的數(shù)學模型的要求，構建一個滿足安全約束調(diào)度特性的成 本空間的方法，使公式(1)的數(shù)學模型可以適用于各種調(diào)度模式。這樣在“三公”調(diào)度模式下根據(jù)不同類型電源的運行特點，和火電機組的脫油穩(wěn)燃 點、最小技術出力點、正常最小出力點、期望電量下運行出力點、正常最大出力點、超出力點 構建成本空間，并驅動該優(yōu)化數(shù)學模型進行計算。在電力市場模式下，可將各機組的分段報 價曲線用于驅動該優(yōu)化數(shù)學模型進行計算；在按照耗量微增進行節(jié)能發(fā)電調(diào)度的模式下， 可將各機組的分段煤耗微增曲線用于驅動該優(yōu)化數(shù)學模型進行計算。大電網(wǎng)安全約束經(jīng)濟調(diào)度的求解是分為模型建模和調(diào)用優(yōu)化算法求解兩大塊組 成，優(yōu)化目標是通過成本空間的驅動得以實現(xiàn)的。通過對電網(wǎng)調(diào)度模式、運行規(guī)律的分析和 對優(yōu)化算法的研究可以發(fā)現(xiàn)，成本空間的構建可以主動地介入到整個建模和求解過程中， 在保證優(yōu)化性的前提下大大降低大電網(wǎng)安全約束經(jīng)濟調(diào)度的求解難度。這樣，通過對調(diào)度的生產(chǎn)規(guī)律的總結，結合電力市場和節(jié)能調(diào)度的經(jīng)濟學理論，提 出了一種優(yōu)化算法所需要的，包含了發(fā)電調(diào)度負荷加載順序、約束調(diào)整順序等信息的“序成 本空間”構建方法，將成本管理協(xié)同到求解安全約束經(jīng)濟調(diào)度的過程中，使優(yōu)化算法能通用 性地適應“三公”調(diào)度、節(jié)能調(diào)度、成本調(diào)度、電力市場等多種發(fā)電模式的需要，為實現(xiàn)發(fā)電 資源優(yōu)化配置、實現(xiàn)大電網(wǎng)安全約束、降低電網(wǎng)損耗、進一步提高輸變電資源提供了一個新 的解決途徑。在安全約束調(diào)度中，無需再根據(jù)具體情況進行復雜的建模和求解，本發(fā)明所述 方法提供了一種省時、省力，具有通用性的成本空間生成方法，其發(fā)明意義在于①本發(fā)明有效地將電量約束表述成成本空間方式，通過將復雜大規(guī)模優(yōu)化調(diào)度問 題在空間維、時間維、約束維和目標維的分解與協(xié)調(diào)，實現(xiàn)了時段約束的解耦，將時段問題 化簡成線性問題，充分利用混合整數(shù)規(guī)劃算法全局尋優(yōu)的特點，一方面能有效提高計算速 度，另一方面也使并行計算成為可能。②多目標協(xié)調(diào)優(yōu)化策略，需要解決節(jié)能發(fā)電調(diào)度及電力市場環(huán)境下對安全、節(jié)能、 環(huán)保、經(jīng)濟等綜合目標的優(yōu)化，本發(fā)明提供了一個可以綜合各種因素的成本空間生成方法， 達到多目標規(guī)劃的目的。通用性成本空間的構建過程中，可以根據(jù)需要細化容量和成本分 段達到提高計算效率和編制的計劃可用性的目的。③通用成本管理方式可以將傳統(tǒng)安全約束調(diào)度中“硬約束”轉化成“軟約束”，增加 了安全約束調(diào)度過程中阻塞管理的空間，提高了數(shù)學模型解算的收斂性。④通用性成本空間的構建了與電力市場和等微增節(jié)能調(diào)度一致的單調(diào)遞增的成 本曲線，搭建了國內(nèi)外先進的混合整數(shù)規(guī)劃方案與調(diào)度生產(chǎn)實際相結合的橋梁，能夠實現(xiàn) 多種調(diào)度模式(三公調(diào)度、電力市場、節(jié)能減排調(diào)度)的平滑過渡?；谏鲜黾虞d各類電源負荷的規(guī)律，提供一種可供參照的加載順序，在實際運用 中可根據(jù)具體情況進行調(diào)整。加載各類電源負荷的參考順序如下①開機火電最低脫油穩(wěn)燃出力，即對于開機運行的火電機組首先要運行到其脫油
8穩(wěn)燃出力位置；②固定運行機組出力，對于因機組檢修、消缺或者其他工藝限制需要按照固定出 力運行的機組需要先加載到其固定出力值；③風電計劃出力，根據(jù)風力預測推算的風電計劃出力值；④熱電聯(lián)產(chǎn)機組計劃出力，由熱電聯(lián)產(chǎn)機組根據(jù)供熱情況提出的出力建議值；⑤水電計劃出力，根據(jù)水情預測，結合跨流域優(yōu)化后確定各水電的計劃出力值；⑥火電機組的最低技術出力，在以上基礎上將各火電機組按照計劃負荷率從大到 小的順序加載到最低技術出力；⑦火電機組的正常低技術出力，在以上基礎上將各火電機組按照計劃負荷率從大 到小的順序加載到正常運行低技術出力值；⑧LNG機組出力，LNG機組的調(diào)峰性能比較好，一般情況下低谷停機，而高峰開機 運行；⑨火電機組正常調(diào)峰出力，在以上基礎上根據(jù)各火電計劃負荷率從大到小的順序 交替加載各火電機組的出力，先到期望出力，再到最大基數(shù)出力，，直到滿足系統(tǒng)的負荷需 要；⑩水電的超出力空間，根據(jù)水電超出力發(fā)電順序，交替從各水電計劃出力到最大 出力之間的調(diào)峰空間出力，直到滿足系統(tǒng)的負荷需要。 熱電聯(lián)產(chǎn)機組最大出力，如果其他各類機組的出力都帶滿，還無法滿足系統(tǒng)負 荷需要，則要調(diào)用有熱電聯(lián)產(chǎn)機組的超計劃出力，直到其最大出力。例如在電網(wǎng)調(diào)度中各類機組出力的加載順序可以描述成 火電脫油溫燃出力； 固定出力機組計劃出力； 風電從0加載到計劃出力； 徑流水電從0加載到計劃出力； 可調(diào)整水電按照下調(diào)順序逆序從0加載到計劃出力； 火電按照綜合負荷率從高到底的順序分別從脫油溫燃加載到最低技術出力； 火電按照綜合負荷率從高到底的順序分別從最低基數(shù)出力加載到正常低出 力； 火電按照綜合負荷率從高到底的順序分別從正常低出力加載到期望出力； 火電按照綜合負荷率從高到底的順序分別從正常低出力加載到最大技術出 力； 可調(diào)整水電按照上調(diào)順序從計劃出力加載到最大出力。機組出力卸載順序與加載順序相反。當系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)絡約束需要上調(diào)機組出力時按照以上順序上調(diào)；當系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)絡約 束需要下調(diào)機組出力時按照以上順序逆序下調(diào)。以上這個機組出力加載順序可以成為一個序模型。在雙軌制的電力市場或者節(jié)能 調(diào)度體制下，可以根據(jù)規(guī)則，按照以上思想編制沒有參與市場競爭或者節(jié)能調(diào)度機組的序 成本，形成另外一種序模型。在同一個序模型下，對于同一類機組的序成本可以采用順序排序或者交叉排序的方式進行序成本的編制，形成一種序方案。在發(fā)電計劃編制過程中，可以根據(jù)實際運行的要求，臨時改變個別機組的排序位 置，從而在同一序方案下形成一組計劃序。在火電序成本編制過程中，通過將各火電機組的期望出力的序成本確定，形成了 從正常低出力到最高出力按照不同斜率單調(diào)上升的序成本，保證在期望出力處的邊際成本一致。在完成序成本空間編制后，可以引入網(wǎng)損因子，修正相應的序成本，使得發(fā)電計劃 編制過程中能實現(xiàn)網(wǎng)損最小化的目的。對各類的電源，不同的機組進行順序出力加載可以弱化固定出力機組的無法調(diào)整 弊端，同時加強安全約束調(diào)度自身的作用，減少了固定出力機組也就降低了人工編制的強 度，達到自動化的要求。本發(fā)明所述安全約束調(diào)度的序成本空間生成方法可以進一步具體化，首先說明各 類電源的序成本值的形成方法具體如下1、火電的序成本值形成方法首先設定各個火電廠的計劃電量、電量負荷率；將火電的發(fā)電總電量按照計劃電 量的比例分攤到各電廠成為期望電量，并生成期望負荷率；將期望負荷率減去脫油溫燃出 力對應的負荷率，形成調(diào)整電量負荷率；按照調(diào)整電量負荷率從高到底的順序排序，將其作 為從脫油溫燃到最低技術出力、最低技術出力到正常低出力、正常低出力到最大出力之間 序成本編制的順序；其次按照各火電機組期望電量的比例分攤各時段火電機組所承擔的出力，獲得各 火電機組在各時段的期望出力值；第三利用火電機組正常低出力到最大出力的序成本范圍，構建一個與所有火電機 組承擔的總負荷曲線線性相關的邊際序成本，得到各時段火電邊際序成本；最后利用各火電機組在各時段的正常低出力與正常低出力序，期望出力和火電邊 際序成本形成的連線，構建從正常低出力到最大出力的序成本。2、水電的序成本值形成方法將水電分為有徑流式水電和可調(diào)整水電。對可調(diào)整水電的從0出力到計劃出力給 予一個介于徑流式水電和脫油溫燃出力的序成本；對于計劃出力到最大出力給予一個大于 火電最大出力的序成本，以保證在火電全加載滿后才按順序加載可調(diào)整水電出力，在火電 全降到脫油溫燃后才按順序降低可調(diào)整水電的計劃出力。對徑流式電廠計劃出力安排一個 介于風電出力和可調(diào)整水電最低出力之間的序，保證能在可調(diào)整水電降低到最低出力后才 降低徑流水電出力。3、風電的序成本值形成方法根據(jù)風力預測給出風電預計出力。對風電的0出力到計劃出力之間給出一個介于 固定出力和徑流水電出力之間的序。保證在徑流式水電調(diào)整到位后才棄風調(diào)整。4、其他類電源的序成本值形成方法熱電、煉化熱電聯(lián)產(chǎn)電廠、煉化電廠的發(fā)電同電廠其他生產(chǎn)工藝有關，因此當成 固定出力機組處理，對其計劃出力給出一個非常低的序成本，保證在計劃編制過程中能優(yōu) 先加載到該計劃出力。
LNG電廠LNG，Liquefied Natural Gas，液化天然氣，是指以液化天然氣作為燃料 的發(fā)電機組。這些機組在電網(wǎng)運行中實行兩班制調(diào)峰，在低谷時段全停，在高峰時段給予與 火電調(diào)峰出力80%位置相當?shù)男?，保證其能在運行中很好起到調(diào)峰作用。然后將上述所得的序成本曲線，結合各個機組的運行參數(shù)和電網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)，按照 一天中每15分鐘一個時段，構建一個具有時間維度、機組維度和容量維度的三維序成本空 間，并且各機組每個時段的序成本具有單調(diào)上升的特性，使得安全約束調(diào)度功能具有不同 體制下的通用性。序成本空間生成過程中，機組容量的分段可以調(diào)整，以確保編制的發(fā)電計劃曲線 的平滑性。本發(fā)明還可以進一步具體為根據(jù)公式(1)所構建的安全約束調(diào)度數(shù)學模型可以采用數(shù)學規(guī)劃軟件包得到高 效求解。公式(1)在電力市場下實現(xiàn)全系統(tǒng)購電成本最小化；在節(jié)能調(diào)度體制下實現(xiàn)購電 煤耗最小化；在“三公”調(diào)度下實現(xiàn)購電順序最小化。采用數(shù)學規(guī)劃軟件包對公式(1)求解時要求提供一組由時間維度、機組維度和容 量維度的成本空間。該成本空間中各機組在每個時段的成本必須按照容量單調(diào)遞增。本發(fā)明通過對“三公”體制下機組出力加載順序的總結，提出了編制發(fā)電“序成本” 的方法，能夠使公式(1)構建的安全約束調(diào)度數(shù)學模型在不同的體制下具有通用性，減少 核心軟件開發(fā)成本。該方法還可以推廣到具有雙軌特性的電力市場或者節(jié)能調(diào)度體制下。 所謂的雙軌特性電力市場或者節(jié)能調(diào)度體制是指有部分機組參與市場競爭(或者節(jié)能調(diào) 度)，另外部分機組按照“三公”調(diào)度原則調(diào)度的情形。綜上所述，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點提供了一種在“三公”調(diào)度體制下 省時、省力的成本空間生成方法。該方法通過對調(diào)度的生產(chǎn)規(guī)律的總結，構建了包含了發(fā)電 調(diào)度負荷加載順序、約束調(diào)整順序等信息，滿足安全約束調(diào)度特性的“序成本空間”，將成本 管理協(xié)同到求解安全約束經(jīng)濟調(diào)度的過程中，使安全約束調(diào)度的優(yōu)化算法能通用性地適應 “三公”調(diào)度、節(jié)能調(diào)度、電力市場等多種發(fā)電模式的需要，為實現(xiàn)發(fā)電資源優(yōu)化配置、實現(xiàn) 大電網(wǎng)安全約束、降低電網(wǎng)損耗、進一步提高輸變電資源提供了一個新的解決途徑。


圖1是本發(fā)明所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間構建所應用的系統(tǒng)，即日前 發(fā)電調(diào)度計劃編制的主要數(shù)據(jù)流程圖的結構示意圖。圖2所示為本發(fā)明所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間生成方法的流程示意 圖。下面結合附圖對本發(fā)明進行更詳盡的描述。
具體實施例方式最佳實施例參照附圖1 日前發(fā)電調(diào)度計劃編制的主要數(shù)據(jù)流程圖。通用性成本空間構建是 本發(fā)明所述的技術方案。圖中，各個模塊的工作功能如下電廠信息上報是為煉化電廠、LNG電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)的電廠上報其計劃的發(fā)電曲線。
水調(diào)自動化系統(tǒng)是為成本空間的構建提供各類水電廠和風電廠的發(fā)電計劃曲線。中長期風險管理系統(tǒng)是為通用性成本空間構建中的火電廠提供計劃電量和計劃 負荷率。人工干預是用于設定固定出力機組，并為他們制定固定曲線。檢修管理系統(tǒng)為通用性成本空間構建提供電廠實驗過程的出力限制。數(shù)據(jù)平臺為通用性成本空間構建提供電廠機組的運行參數(shù)，比如脫油穩(wěn)燃出力、 最低技術出力、正常低出力、最高出力、開停機典型曲線等。通用性成本空間構建后將成本提供給SCUC&SCED模塊進行優(yōu)化計算。檢修管理系統(tǒng)還為S⑶C&SCED提供網(wǎng)絡拓撲變化信息。約束管理系統(tǒng)為S⑶C&SCED提供電網(wǎng)運行的各類約束條件。下面結合附圖1的功能，對本發(fā)明所述的技術方案做進一步描述參照附圖2，安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，包括有如下步驟提供一種參數(shù)設置裝置，用于根據(jù)不同類型電源發(fā)電調(diào)度規(guī)律，和各類機組運行 特性設置它們的序成本分布空間；提供一種數(shù)據(jù)讀取裝置，用于讀取與成本空間編制相關的基本數(shù)據(jù)，包括機組參 數(shù)、運行約束等；提供一種數(shù)據(jù)校驗裝置，其接收參數(shù)設置裝置中的設置參數(shù)和數(shù)據(jù)讀取裝置中的 基本數(shù)據(jù)，并對設置參數(shù)和基本數(shù)據(jù)進行邏輯判斷，將不相符合的設置參數(shù)和對應的基本 數(shù)據(jù)反饋到參數(shù)設置裝置和數(shù)據(jù)讀取裝置中，重新接收和讀取，直到邏輯判斷雙方數(shù)據(jù)符 合條件。 按照如下順序加載各類電源負荷；1開機火電最低脫油穩(wěn)燃出力，即對于開機運行的火電機組首先要運行到其脫油 穩(wěn)燃出力位置；2固定運行機組出力，對于因機組檢修、消缺或者其他工藝限制需要按照固定出力 運行的機組需要先加載到其固定出力值；3風電計劃出力，將風電的最大出力限值作為計劃出力值；各時段風電的計劃值 是要優(yōu)先滿足的，如果系統(tǒng)供不應求時，風電由于受風力的限值無法升出力，但是在網(wǎng)絡約 束時或者供過于求時確可以降出力；4熱電聯(lián)產(chǎn)機組計劃出力，在運行中，熱電聯(lián)產(chǎn)機組可以給出一個最低的技術出 力，這個用于保證發(fā)電能保證安全供熱。這樣在網(wǎng)絡約束情況下可以從計劃出力降到最低 技術出力運行；5水電計劃出力，根據(jù)水情預測，結合跨流域優(yōu)化后確定各水電的計劃出力值；6火電機組的最低技術出力，在以上基礎上將各火電機組按照計劃負荷率從大到 小的順序加載到最低技術出力；7火電機組的正常低技術出力，在以上基礎上將各火電機組按照計劃負荷率從大 到小的順序加載到正常運行低技術出力值；8LNG機組出力，LNG機組的調(diào)峰性能比較好，一般情況下低谷停機，而高峰開機運 行。9火電機組正常調(diào)峰出力，在以上基礎上根據(jù)各火電計劃負荷率從大到小的順序交替加載各火電機組的出力，先到期望出力，再到最大基數(shù)出力，直到滿足系統(tǒng)的負荷需 要；10水電的超出力空間，根據(jù)水電超出力發(fā)電順序，交替從各水電計劃出力到最大 出力之間的調(diào)峰空間出力，直到滿足系統(tǒng)的負荷需要；11熱電聯(lián)產(chǎn)機組最大出力，如果其他各類機組的出力都帶滿，還無法滿足系統(tǒng)負 荷需要，則要調(diào)用有熱電聯(lián)產(chǎn)機組的超計劃出力，直到其最大出力。設定固定出力機組以及固定出力值；有些機組因為實驗或者檢修運行中出力固定 不做調(diào)峰運行，這是計劃人員需要指定這些固定出力的機組以及他們的固定出力值。根據(jù)上述提供的數(shù)據(jù)以及各類電源的在計劃編制過程中的出力加載規(guī)律，將各發(fā) 電機組的出力從0出力到最大技術出力分成若干段，并為各段設定其序成本值，形成了一 種可用于安全約束調(diào)度的成本空間。具體各個電源的序成本值生成方法如下火電首先設定各個火電廠的計劃電量、電量負荷率；將火電的發(fā)電總電量按照 計劃電量的比例分攤到各電廠成為期望電量，并生成期望負荷率；將期望負荷率減去脫油 溫燃出力對應的負荷率，形成調(diào)整電量負荷率；按照調(diào)整電量負荷率從高到底的順序排序， 將其作為從脫油溫燃到最低技術出力、最低技術出力到正常低出力、正常低出力到最大出 力之間序成本編制的順序；其次按照各火電機組期望電量的比例分攤各時段火電機組所承擔的出力，獲得各 火電機組在各時段的期望出力值；第三利用火電機組正常低出力到最大出力的序成本范圍，構建一個與所有火電機 組承擔的總負荷曲線線性相關的邊際序成本，得到各時段火電邊際序成本；最后利用各火電機組在各時段的正常低出力與正常低出力序，期望出力和火電邊 際序成本形成的連線，構建從正常低出力到最大出力的序成本。水電將水電分為有徑流式水電和可調(diào)整水電。對可調(diào)整水電的從0出力到計劃 出力給予一個介于徑流式水電和脫油溫燃出力的序成本；對于計劃出力到最大出力給予一 個大于火電最大出力的序成本，以保證在火電全加載滿后才按順序加載可調(diào)整水電出力， 在火電全降到脫油溫燃后才按順序降低可調(diào)整水電的計劃出力。對徑流式電廠計劃出力安 排一個介于風電出力和可調(diào)整水電最低出力之間的序，保證能在可調(diào)整水電降低到最低出 力后才降低徑流水電出力。風電根據(jù)風力預測給出風電預計出力。對風電的0出力到計劃出力之間給出一 個介于固定出力和徑流水電出力之間的序。保證在徑流式水電調(diào)整到位后才棄風調(diào)整。熱電、煉化熱電聯(lián)產(chǎn)電廠、煉化電廠的發(fā)電同電廠其他生產(chǎn)工藝有關，因此當成 固定出力機組處理，對其計劃出力給出一個非常低的序成本，保證在計劃編制過程中能優(yōu) 先加載到該計劃出力。LNG電廠LNG，Liquefied Natural Gas，液化天然氣，是指以液化天然氣作為燃料 的發(fā)電機組。這些機組在電網(wǎng)運行中實行兩班制調(diào)峰，在低谷時段全停，在高峰時段給予與 火電調(diào)峰出力80%位置相當?shù)男?，保證其能在運行中很好起到調(diào)峰作用。將上述所得的序成本曲線，結合各個機組的運行參數(shù)和電網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)，按照一天 中每15分鐘一個時段，構建一個具有時間維度、機組維度和容量維度的三維序成本空間， 并且各機組每個時段的序成本具有單調(diào)上升的特性，使得安全約束調(diào)度功能具有不同體制
13下的通用性。序成本空間生成過程中，機組容量的分段可以調(diào)整，以確保編制的發(fā)電計劃曲線 的平滑性。本發(fā)明未述部分與現(xiàn)有技術相同。
權利要求
安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，包括以下步驟提供一種參數(shù)設置裝置，用于根據(jù)不同類型電源發(fā)電調(diào)度規(guī)律，和各類機組運行特性設置它們的序成本分布空間；提供一種數(shù)據(jù)讀取裝置，用于讀取與成本空間編制相關的基本數(shù)據(jù)，包括機組參數(shù)、運行約束等；提供一種數(shù)據(jù)校驗裝置，其接收參數(shù)設置裝置中的設置參數(shù)和數(shù)據(jù)讀取裝置中的基本數(shù)據(jù)，并對設置參數(shù)和基本數(shù)據(jù)進行邏輯判斷，將不相符合的設置參數(shù)和對應的基本數(shù)據(jù)反饋到參數(shù)設置裝置和數(shù)據(jù)讀取裝置中，重新接收和讀取，直到邏輯判斷雙方數(shù)據(jù)符合條件；按照如下規(guī)律順序進行加載各類電源①在“三公”調(diào)度下可以按照固定出力機組、可再生能源(風電等)、水電、火電的順序加載機組出力；在枯水期以水電調(diào)峰為主、豐水期以火電調(diào)峰為主、在節(jié)能調(diào)度下可以按照政府規(guī)定的發(fā)電順序加載機組出力；②火電機組按照負荷率的需要從高到底的順序加載出力；各個火電機組按照脫油溫燃出力、最低技術出力、正常低出力、最大技術出力的順序加載出力；水電機組分為可調(diào)節(jié)(周調(diào)節(jié)及以上)和不可調(diào)節(jié)水電兩大類，不可調(diào)節(jié)的優(yōu)先于可調(diào)節(jié)水電發(fā)電；LNG機組根據(jù)需要確定調(diào)峰運行方式；③根據(jù)邊際電價的理論構建各火電機組期望出力的序成本；根據(jù)上述提供的數(shù)據(jù)以及各類電源的在計劃編制過程中的出力加載規(guī)律，將各發(fā)電機組的出力從0出力到最大技術出力分成若干段，并為各段設定其序成本值，形成了一種可用于安全約束調(diào)度的成本空間。
2.根據(jù)權利要求1所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 基于上述加載各類電源負荷的規(guī)律，提供一種可供參照的加載順序，為序模型①開機火電最低脫油穩(wěn)燃出力，即對于開機運行的火電機組首先要運行到其脫油穩(wěn)燃 出力位置；②固定運行機組出力，對于因機組檢修、消缺或者其他工藝限制需要按照固定出力運 行的機組需要先加載到其固定出力值；③風電計劃出力，根據(jù)風力預測推算的風電計劃出力值；④熱電聯(lián)產(chǎn)機組計劃出力，由熱電聯(lián)產(chǎn)機組根據(jù)供熱情況提出的出力建議值；⑤水電計劃出力，根據(jù)水情預測，結合跨流域優(yōu)化后確定各水電的計劃出力值；⑥火電機組的最低技術出力，在以上基礎上將各火電機組按照計劃負荷率從大到小的 順序加載到最低技術出力；⑦火電機組的正常低技術出力，在以上基礎上將各火電機組按照計劃負荷率從大到小 的順序加載到正常運行低技術出力值；⑧LNG機組出力，LNG機組的調(diào)峰性能比較好，一般情況下低谷停機，而高峰開機運行；⑨火電機組正常調(diào)峰出力，在以上基礎上根據(jù)各火電計劃負荷率從大到小的順序交替 加載各火電機組的出力，先到期望出力，再到最大基數(shù)出力，，直到滿足系統(tǒng)的負荷需要；⑩水電的超出力空間，根據(jù)水電超出力發(fā)電順序，交替從各水電計劃出力到最大出力 之間的調(diào)峰空間出力，直到滿足系統(tǒng)的負荷需要；熱電聯(lián)產(chǎn)機組最大出力，如果其他各類機組的出力都帶滿，還無法滿足系統(tǒng)負荷需要， 則要調(diào)用有熱電聯(lián)產(chǎn)機組的超計劃出力，直到其最大出力。
3.根據(jù)權利要求2所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 機組出力卸載順序與加載順序相反。
4.根據(jù)權利要求2所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 當系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)絡約束需要上調(diào)機組出力時按照以上順序上調(diào)；當系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)絡約束需要下 調(diào)機組出力時按照以上順序逆序下調(diào)。
5.根據(jù)權利要求2所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 在同一個序模型下，對于同一類機組的序成本可以采用順序排序或者交叉排序的方式進行 序成本的編制，形成一種序方案。
6.根據(jù)權利要求5所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 在發(fā)電計劃編制過程中，根據(jù)實際運行的要求，臨時改變個別機組的排序位置，從而在同一 序方案下形成一組計劃序。
7.根據(jù)權利要求1所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 在完成序成本空間編制后，引入網(wǎng)損因子，修正相應的序成本，使得發(fā)電計劃編制過程中能 實現(xiàn)網(wǎng)損最小化的目的。
8.根據(jù)權利要求1所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 火電的序成本值形成方法首先設定各個火電廠的計劃電量、電量負荷率；將火電的發(fā)電總電量按照計劃電量的 比例分攤到各電廠成為期望電量，并生成期望負荷率；將期望負荷率減去脫油溫燃出力對 應的負荷率，形成調(diào)整電量負荷率；按照調(diào)整電量負荷率從高到底的順序排序，將其作為從 脫油溫燃到最低技術出力、最低技術出力到正常低出力、正常低出力到最大出力之間序成 本編制的順序；其次按照各火電機組期望電量的比例分攤各時段火電機組所承擔的出力，獲得各火電 機組在各時段的期望出力值；第三利用火電機組正常低出力到最大出力的序成本范圍，構建一個與所有火電機組承 擔的總負荷曲線線性相關的邊際序成本，得到各時段火電邊際序成本；最后利用各火電機組在各時段的正常低出力與正常低出力序，期望出力和火電邊際序 成本形成的連線，構建從正常低出力到最大出力的序成本。
9.根據(jù)權利要求1所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 水電的序成本值形成方法將水電分為有徑流式水電和可調(diào)整水電；對可調(diào)整水電的從0 出力到計劃出力給予一個介于徑流式水電和脫油溫燃出力的序成本；對于計劃出力到最大 出力給予一個大于火電最大出力的序成本，以保證在火電全加載滿后才按順序加載可調(diào)整 水電出力，在火電全降到脫油溫燃后才按順序降低可調(diào)整水電的計劃出力；對徑流式電廠 計劃出力安排一個介于風電出力和可調(diào)整水電最低出力之間的序，在可調(diào)整水電降低到最 低出力后才降低徑流水電出力。
10.根據(jù)權利要求1所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 風電的序成本值形成方法根據(jù)風力預測給出風電預計出力；對風電的0出力到計劃出力 之間給出一個介于固定出力和徑流水電出力之間的序；在徑流式水電調(diào)整到位后才棄風調(diào)3
11.根據(jù)權利要求1所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方法，其特征在于， 其他類電源的序成本值形成方法熱電、煉化熱電聯(lián)產(chǎn)電廠、煉化電廠的發(fā)電同電廠其他生產(chǎn)工藝有關，因此當成固定 出力機組處理，對其計劃出力給出一個非常低的序成本，計劃編制過程中要能優(yōu)先加載到 該計劃出力；LNG電廠機組在電網(wǎng)運行中實行兩班制調(diào)峰，在低谷時段全停，在高峰時段給予與火 電調(diào)峰出力80%位置相當?shù)男颍ＷC其能在運行中很好起到調(diào)峰作用。
12.根據(jù)權利要求8或9或10或11所述的安全約束調(diào)度中通用性成本空間的生成方 法，其特征在于，根據(jù)所得的序成本曲線，結合各個機組的運行參數(shù)和電網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)，按照 一天中每15分鐘一個時段，構建一個具有時間維度、機組維度和容量維度的三維序成本空 間，并且各機組每個時段的序成本具有單調(diào)上升的特性，形成安全約束調(diào)度功能具有不同 體制下的通用性。
全文摘要
本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)度機構在編制滿足各類安全約束的發(fā)電計劃過程中一種通用性成本空間的生成方法，通過對調(diào)度的生產(chǎn)規(guī)律的總結，結合電力市場和節(jié)能調(diào)度的經(jīng)濟學理論，提出了一種優(yōu)化算法所需要的，包含了發(fā)電調(diào)度負荷加載順序、約束調(diào)整順序等信息的“序成本空間”構建方法，將成本管理協(xié)同到求解安全約束經(jīng)濟調(diào)度的過程中，使優(yōu)化算法能通用性地適應“三公”調(diào)度、節(jié)能調(diào)度、成本調(diào)度、電力市場等多種發(fā)電模式的需要，為實現(xiàn)發(fā)電資源優(yōu)化配置、實現(xiàn)大電網(wǎng)安全約束、降低電網(wǎng)損耗、進一步提高輸變電資源提供了一個新的解決途徑；提供了在安全約束調(diào)度中，無需再根據(jù)具體情況進行復雜的建模和求解的一種省時、省力，具有通用性的成本空間生成方法。
文檔編號H02J3/46GK101917024SQ201010139058
公開日2010年12月15日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者丁強, 周京陽, 姚宇臻, 崔暉, 李曉磊, 潘毅, 程鑫, 鄧兆云, 鄧勇, 陳志 , 韓彬, 黃文英 申請人:福建省電力有限公司;中國電力科學研究院