区域电网未来潮流功率平衡方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明属于电力调度领域，涉及一种区域电网未来潮流功率平衡方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.在三级调度和两级市场模式下，区域电网安全校核在保障电网安全运行方面发挥出了重要的作用，未来电网潮流的准确度是影响安全校核合理性的重要因素，系统功率的平衡需要满足各省功率的平衡以及跨省联络线功率的平衡。
3.区域电网对省间市场和省级市场的数据进行安全校核是保障两级市场和三级调度模式下电网安全运行的重要手段，而区域电网潮流结果是否准确将直接影响区域电网安全校核的合理性，但各省上报的发电计划、负荷预测、检修计划等数据质量各不相同，也会出现市场省份和非市场省份数据并存的情况，容易出现系统不平衡功率的不合理分配以及跨省联络线功率偏离预定计划的问题，因此，基于区域电网相似日运行断面，叠加计划和预测数据，根据发电负荷的变化量以及系统网损对节点的灵敏度，计算系统网损和系统不平衡功率，再根据跨省联络线对发电负荷节点的灵敏度，以控制跨省联络线不偏离预定计划为目标，将系统不平衡功率分摊到发电或负荷，得到准确的区域电网潮流，保证大电网安全校核的准确性和实用性。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种区域电网未来潮流功率平衡方法、系统、设备及存储介质，通过灵敏度计算系统网损变化量和联络线功率变化量，重点解决系统功率平衡和跨省联络线功率平衡相互协调的问题，减少潮流的迭代次数，提高潮流的计算准确度。
5.为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.一种区域电网未来潮流功率平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路灵敏度和节点对网损灵敏度；
8.根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量；
9.根据系统网损变化量和联络线变化量计算系统不平衡量，以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上。
10.作为本发明的进一步改进，所述获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路灵敏度和节点对网损灵敏度；包括以下步骤：
11.根据各第一区域现货市场按照安全校核日期要求，将所述计划和预测数据预测上报到第二区域电网，第二区域电网在电网历史运行断面基础上叠加计划和预测数据；
12.根据电网历史运行断面的拓扑结构以及校核日当天各第一区域上报的发电机组
的开停机计划、设备检修计划以及负荷投切计划，生成一个校核日电网拓扑结构；
13.根据电网未来拓扑结构，计算发电节点和负荷节点对系统网损灵敏度，以及发电节点和负荷节点对跨第一区域联络线灵敏度。
14.作为本发明的进一步改进，所述计划和预测数据包括跨区联络线计划数据、跨第一区域联络线计划数据和第一区域级发电计划、负荷预测、检修计划数据。
15.作为本发明的进一步改进，所述根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量，包括以下步骤：
16.计算发电节点和负荷节点的有功变化量，采用以下方法：
[0017][0018][0019]
其中i和j为节点索引号，m和n分别为发电节点和负荷节点的数量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的功率变化量，δpg和δpd分别为发电节点和负荷节点总的功率变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的计划功率，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的初始功率；
[0020]
计算系统网损变化量，采用以下方法：
[0021][0022]
其中δp
loss
为系统网损变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点对系统网损的灵敏度；
[0023]
计算联络线变化量，采用以下方法：
[0024][0025]
其中，k为联络线的索引，n为联络线数量，为第k个联络线的变化量，为第i个发电节点对第k个联络线的灵敏度，为第j个负荷节点对第k个联络线的灵敏度。
[0026]
作为本发明的进一步改进，所述以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到节点上，具体步骤如下：
[0027]
系统不平衡量方程为：
[0028]
δp＝δpd+δp
loss-δpg[0029]
其中，δp为系统不平衡量，也是发电节点需要增加的发电量，选择由非计划的机组承担；
[0030]
非计划的机组的变化量需要满足：
[0031][0032]
其中i为m个发电节点中非计划机组所在的节点索引，为第k个联络线的计划功率，为第k个联络线的初始功率；
[0033]
调整后，对于非计划机组出力为：
[0034][0035]
作为本发明的进一步改进，所述将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上之后还包括：
[0036]
校验功率平衡情况和联络线功率平衡情况，具体包括：
[0037]
返回重新计算系统不平衡量δp和联络线变化量需要满足以下条件：
[0038][0039]
若系统不平衡量和联络线变化量都满足要求，启动潮流计算，生成未来潮流断面。
[0040]
一种区域电网未来潮流功率平衡系统，包括：
[0041]
第一计算模块，用于获取各省上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路/网损的灵敏度；
[0042]
第二计算模块，用于根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量；
[0043]
分摊模块，用于计算系统不平衡量，以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上。
[0044]
作为本发明的进一步改进，所述第一计算模块具体用于：
[0045]
根据各省现货市场按照安全校核日期要求，将所述计划和预测数据预测上报到区域电网，区域电网在电网历史运行断面基础上叠加计划和预测数据；
[0046]
根据电网历史运行断面的拓扑结构以及校核日当天各省上报的发电机组的开停机计划、设备检修计划以及负荷投切计划，生成一个校核日电网拓扑结构；
[0047]
根据电网未来拓扑结构，计算发电节点和负荷节点对系统网损的灵敏度，以及发电节点和负荷节点对跨省联络线的灵敏度。
[0048]
作为本发明的进一步改进，所述第二计算模块具体用于：
[0049]
计算发电节点和负荷节点的有功变化量，采用以下方法：
[0050]
[0051][0052]
其中i和j为节点索引号，m和n分别为发电节点和负荷节点的数量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的功率变化量，δpg和δpd分别为发电节点和负荷节点总的功率变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的计划功率，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的初始功率；
[0053]
计算系统网损变化量，采用以下方法：
[0054][0055]
其中δp
loss
为系统网损变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点对系统网损的灵敏度；
[0056]
计算联络线变化量，采用以下方法：
[0057][0058]
其中，k为联络线的索引，n为联络线数量，为第k个联络线的变化量，为第i个发电节点对第k个联络线的灵敏度，为第j个负荷节点对第k个联络线的灵敏度。
[0059]
作为本发明的进一步改进，所述分摊模块，具体用于：
[0060]
系统不平衡量方程为：
[0061]
δp＝δpd+δp
loss-δpg[0062]
其中，δp为系统不平衡量，也是发电节点需要增加的发电量，选择由非计划的机组承担；
[0063]
非计划的机组的变化量需要满足：
[0064][0065]
其中i为m个发电节点中非计划机组所在的节点索引，为第k个联络线的计划功率，为第k个联络线的初始功率；
[0066]
调整后，对于非计划机组，其出力为：
[0067][0068]
作为本发明的进一步改进，还包括校验模块，所述校验模块用于重新计算系统不平衡量δp和联络线变化量需要满足以下条件：
[0069][0070]
系统不平衡量和联络线变化量都满足要求，启动潮流计算，生成未来潮流断面。
[0071]
一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述区域电网未来潮流功率平衡方法的步骤。
[0072]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述区域电网未来潮流功率平衡方法的步骤。
[0073]
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0074]
本发明包括未来电网灵敏度计算、系统网损变化量和联络线变化量计算、不平衡功率分摊三个步骤，先通过获取各省上报的计划和预测数据，以区域电网相似日运行断面为基础，通过网损对节点的灵敏度计算出系统网损，从而实现各省级电网的平衡，通过支路对节点的灵敏度实现跨省联络线的平衡，能够有效的减少潮流平衡迭代次数，提高潮流计算的准确性。本发明提出了区域电网安全校核未来潮流断面功率平衡的方法，通过灵敏度计算系统网损变化量和联络线功率变化量，重点解决系统功率平衡和跨省联络线功率平衡相互协调的问题，减少潮流的迭代次数，提高潮流的计算准确度。
附图说明
[0075]
图1为本发明区域电网未来潮流功率平衡方法流程示意图；
[0076]
图2为本发明优选实施例的区域电网未来潮流功率平衡方法流程示意图；
[0077]
图3为本发明区域电网未来潮流功率平衡系统示意图；
[0078]
图4为本发明一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
[0079]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0080]
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
[0081]
相关术语解释
[0082]
三级调度：国家电力调控中心、区域调控中心、省级调控中心；
[0083]
两级市场：省间现货市场、省级现货市场；
[0084]
未来潮流：在历史断面基础上，考虑未来的计划和预测数据，生成未来电网运行状态；
[0085]
网损：功率从发电端输送到用电端，损失的功率；
[0086]
节点对网损灵敏度：发电或者负荷节点功率增加1个单位功率，网损的变化量；
[0087]
节点对支路灵敏度：发电或者负荷节点功率增加1个单位功率，支路功率的变化
量。
[0088]
如图1所示，本发明提出了一种区域电网未来潮流功率平衡方法，包括以下步骤：
[0089]
首先，获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路灵敏度和节点对网损灵敏度；
[0090]
其次，根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量；
[0091]
再次，根据系统网损变化量和联络线变化量计算系统不平衡量，以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上。
[0092]
最后，校验系统的功率平衡情况和联络线功率平衡情况。
[0093]
第一区域对应省，第二区域对应跨区域。
[0094]
作为优选，所述获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路灵敏度和节点对网损灵敏度；包括以下步骤：
[0095]
根据各第一区域现货市场按照安全校核日期要求，将所述计划和预测数据预测上报到第二区域电网，第二区域电网在电网历史运行断面基础上叠加计划和预测数据；
[0096]
根据电网历史运行断面的拓扑结构以及校核日当天各第一区域上报的发电机组的开停机计划、设备检修计划以及负荷投切计划，生成一个校核日电网拓扑结构；
[0097]
根据电网未来拓扑结构，计算发电节点和负荷节点对系统网损灵敏度，以及发电节点和负荷节点对跨第一区域联络线灵敏度。
[0098]
其中，所述计划和预测数据包括跨区联络线计划数据、跨第一区域联络线计划数据和第一区域级发电计划、负荷预测、检修计划数据。
[0099]
本发明根据节点对系统网损和联络线灵敏度，在启动潮流计算前，对系统功率和联络线功率进行预平衡，能够有效的减少潮流迭代次数，同时也提高了计算的准确性和结果的合理性。
[0100]
如图2所示，本发明方法具体包括以下步骤：
[0101]
步骤(1)：根据各省上报的计划和预测数据，生成未来电网拓扑，计算节点对支路/网损灵敏度；主要包括以下步骤：
[0102]
1-1.数据处理。各省现货市场按照安全校核日期要求，将机组组合计划、机组出力计划、检修计划、母线负荷预测等数据上报到区域电网，区域电网在电网历史运行断面基础上叠加计划和预测数据。
[0103]
1-2.未来拓扑生成。根据电网历史运行断面的拓扑结构以及校核日当天各省上报的发电机组的开停机计划、设备检修计划以及负荷投切计划，生成一个校核日电网拓扑结构。
[0104]
1-3.灵敏度计算。根据电网未来拓扑结构，计算发电节点和负荷节点对系统网损的灵敏度，以及发电节点和负荷节点对跨省联络线的灵敏度；
[0105]
步骤(2)：根据发电负荷节点功率变化量和灵敏度，计算系统网损变化量和联络线变化量；
[0106]
所述步骤(2)计算系统网损变化量和联络线变化量包括以下步骤：
[0107]
2-1.计算发电节点和负荷节点的有功变化量，用以下公式表示：
[0108][0109][0110]
其中i和j为节点索引号，m和n分别为发电节点和负荷节点的数量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的功率变化量，δpg和δpd分别为发电节点和负荷节点总的功率变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的计划功率，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的初始功率。
[0111]
2-2.计算系统网损变化量，用以下公式表示：
[0112][0113]
其中δp
loss
为系统网损变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点对系统网损的灵敏度。
[0114]
2-3.计算联络线变化量，用以下公式表示：
[0115][0116]
其中，k为联络线的索引，n为联络线数量，为第k个联络线的变化量，为第i个发电节点对第k个联络线的灵敏度，为第j个负荷节点对第k个联络线的灵敏度。
[0117]
步骤(3)：以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到节点上；
[0118]
所述步骤(3)不平衡功率的分摊策略，具体步骤如下：
[0119]
3-1.系统不平衡量，用以下公式表示：
[0120]
δp＝δpd+δp
loss-δpg[0121]
其中，δp为系统不平衡量，也是发电节点需要增加的发电量，选择由非计划的机组承担。
[0122]
3-2.非计划的机组的变化量需要满足：
[0123][0124]
其中i为m个发电节点中非计划机组所在的节点索引，为第k个联络线的计划功率，为第k个联络线的初始功率。
[0125]
调整后，对于非计划机组，其出力为：
[0126][0127]
3-3.返回步骤3-2，重新计算系统不平衡量δp和联络线变化量需
要满足以下条件：
[0128][0129]
3-4.系统不平衡量和联络线变化量都满足要求，启动潮流计算，生成未来潮流断面。
[0130]
如图3所示，本发明还提供一种区域电网未来潮流功率平衡系统，包括：
[0131]
第一计算模块，用于获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路/网损的灵敏度；
[0132]
第二计算模块，用于根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量；
[0133]
分摊模块，用于计算系统不平衡量，以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上。
[0134]
其中，所述第一计算模块具体用于：
[0135]
根据各第一区域现货市场按照安全校核日期要求，将所述计划和预测数据预测上报到第二区域电网，第二区域电网在电网历史运行断面基础上叠加计划和预测数据；
[0136]
根据电网历史运行断面的拓扑结构以及校核日当天各第一区域上报的发电机组的开停机计划、设备检修计划以及负荷投切计划，生成一个校核日电网拓扑结构；
[0137]
根据电网未来拓扑结构，计算发电节点和负荷节点对系统网损的灵敏度，以及发电节点和负荷节点对跨第一区域联络线的灵敏度。
[0138]
其中，所述第二计算模块具体用于：
[0139]
计算发电节点和负荷节点的有功变化量，采用以下方法：
[0140][0141][0142]
其中i和j为节点索引号，m和n分别为发电节点和负荷节点的数量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的功率变化量，δpg和δpd分别为发电节点和负荷节点总的功率变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的计划功率，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点的初始功率；
[0143]
计算系统网损变化量，采用以下方法：
[0144][0145]
其中δp
loss
为系统网损变化量，和分别为第i个发电节点和第j个负荷节点对系统网损的灵敏度；
[0146]
计算联络线变化量，采用以下方法：
[0147][0148]
其中，k为联络线的索引，n为联络线数量，为第k个联络线的变化量，为第i个发电节点对第k个联络线的灵敏度，为第j个负荷节点对第k个联络线的灵敏度。
[0149]
其中，所述分摊模块，具体用于：
[0150]
所述以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到节点上，具体步骤如下：
[0151]
系统不平衡量方程为：
[0152]
δp＝δpd+δp
loss-δpg[0153]
其中，δp为系统不平衡量，也是发电节点需要增加的发电量，选择由非计划的机组承担；
[0154]
非计划的机组的变化量需要满足：
[0155][0156]
其中i为m个发电节点中非计划机组所在的节点索引，为第k个联络线的计划功率，为第k个联络线的初始功率；
[0157]
调整后，对于非计划机组，其出力为：
[0158][0159]
还包括校验模块，所述校验模块用于重新计算系统不平衡量δp和联络线变化量需要满足以下条件：
[0160][0161]
系统不平衡量和联络线变化量都满足要求，启动潮流计算，生成未来潮流断面。
[0162]
如图4所示，本发明第三个目的是提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述区域电网未来潮流功率平衡方法的步骤。
[0163]
所述区域电网未来潮流功率平衡方法包括以下步骤：
[0164]
获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路灵敏度和节点对网损灵敏度；
[0165]
根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量；
[0166]
根据系统网损变化量和联络线变化量计算系统不平衡量，以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上。
[0167]
本发明第四个目的是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电力容量市场分区出清方法的步骤。
[0168]
所述区域电网未来潮流功率平衡方法包括以下步骤：
[0169]
获取各第一区域上报的计划和预测数据，生成电网未来拓扑，计算节点对支路灵敏度和节点对网损灵敏度；
[0170]
根据发电和负荷变化量以及节点对网损灵敏度，计算系统网损变化量，根据发电和负荷变化量以及节点对支路灵敏度，计算联络线变化量；
[0171]
根据系统网损变化量和联络线变化量计算系统不平衡量，以保持联络线平衡为目标，将系统不平衡量分摊到发电或者负荷节点上。
[0172]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0173]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0174]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0175]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0176]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。