电网系统运行备用时空量化评估方法及装置与流程

1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种电网系统运行备用时空量化评估方法及装置。


背景技术：

2.目前计算备用需求的主流方法是预先定义区域备用需求，并将该区域备用需求作为备用要求约束，该方案只考虑了故障前功率平衡和能量调度对输电约束的影响，故障后的功率平衡和备用调度对传输约束的影响没有明确建模。
3.具体地，上述方案是使用预先定义市场范围及区域备用需求作为市场出清过程输入，通过设置最小区域备用需求，解决备用机组容量的交付性问题，但是实践证明这种方案不能完全解决备用机组容量的可交付性问题。尽管使用了离线备用区域交付能力研究来确定最小的区域运行备用需求，但在运行日前48小时，离线研究分析的场景可能与实际系统运行情况有很大不同。因此，当实时情况与研究预测存在差异时，基于离线研究结果获得的运行备用可能无法交付使用。每当出现此类交付性问题时，实时调度员就不得不手动确定并指定无法交付的资源为“不可用”，以缓解由此带来的系统可靠性风险。此外，指定这些资源的过程没有包括在日前市场清算过程中，造成了日前市场和实时市场的不一致。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种电网系统运行备用时空量化评估方法及装置，以确保事故发生时备用机组容量成功进行交付和调度。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种电网系统运行备用时空量化评估方法，包括：
6.获取预设区域内的发电计划信息和所述预设区域内各机组的运行数据；
7.利用预先训练好的运行备用时空量化评估算法模型，对所述发电计划信息和所述运行数据进行处理，以确定预设区域内是否存在线路阻塞；
8.在存在线路阻塞的情况下，利用所述备用时空量化评估算法模型计算得到预设区域内的可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息；
9.利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息，计算得到所述预设区域可响应的最大事故的规模信息以及在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息；
10.利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述预设区域内各机组的特性和在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息，确定预设区域内至少一个机组的备用容量分摊结果信息；
11.其中，运行备用时空量化评估算法模型包括目标函数、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约束；
12.所述目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小；所述备用机组部署后的传输限制约束用于限定备用机组容量调度执行不会导致线路阻塞；所述区
域备用需求约束用于限定资源出清备用需要满足相应的区域备用需求变量，限定了区域备用需求变量的上限。
13.第二方面，本技术实施例提供了一种电网系统运行备用时空量化评估装置，包括：
14.数据获取模块，用于获取预设区域内的发电计划信息和所述预设区域内各机组的运行数据；
15.模型处理模块，用于：
16.利用预先训练好的运行备用时空量化评估算法模型，对所述发电计划信息和所述运行数据进行处理，以确定预设区域内是否存在线路阻塞；
17.在存在线路阻塞的情况下，利用所述备用时空量化评估算法模型计算得到预设区域内的可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息；
18.利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息，计算得到所述预设区域可响应的最大事故的规模信息以及在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息；
19.利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述预设区域内各机组的特性和在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息，确定预设区域内至少一个机组的备用容量分摊结果信息；
20.其中，运行备用时空量化评估算法模型包括目标函数、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约束；
21.所述目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小；所述备用机组部署后的传输限制约束用于限定备用机组容量调度执行不会导致线路阻塞；所述区域备用需求约束用于限定资源出清备用需要满足相应的区域备用需求变量，限定了区域备用需求变量的上限。
22.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。
23.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法。
24.与现有技术相比，本技术具有如下优点：
25.依据本技术实施例的电网系统运行备用时空量化评估方法，运行备用时空量化评估算法模型的目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小，模型不预先定义区域备用需求，而是将其作为模型变量，即可能在某区域内所需的最小数量备用机组容量或受限备用机组容量的最大备用数量，确保区域备用在调度时可交付。同时将备用机组部署后的传输限制约束纳入模型，解决备用最大受限值问题。
26.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
27.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本技术
的一些实施方式，而不应将其视为是对本技术范围的限制。
28.图1为本技术一实施例的电网系统运行备用时空量化评估方法的流程图；
29.图2是本技术另一实施例的电网系统运行备用时空量化评估方法的流程图；
30.图3是本技术再一实施例的确定分区的流程图；
31.图4a是本技术再一实施例的基础模型三节点基础信息图；
32.图4b是本技术再一实施例的基础模型三节点示意图；
33.图5a是本技术再一实施例的优化模型三节点示意图；
34.图5b是本技术再一实施例的优化模型三节点信息示意图；
35.图5c是本技术再一实施例的事故后潮流示意图；
36.图5d是本技术再一实施例的可用备用机组容量的计算示意图；
37.图6a是本技术再一实施例的机组c出力情况示意图之一；
38.图6b是本技术再一实施例的机组c出力情况示意图之二；
39.图7是本技术一实施例的电网系统运行备用时空量化评估装置的结构框图；
40.图8为用来实现本技术实施例的电子设备的框图。
具体实施方式
41.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的构思或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的，而非限制性的。
42.为便于理解本技术实施例的技术方案，以下对本技术实施例的相关技术进行说明。以下相关技术作为可选方案与本技术实施例的技术方案可以进行任意结合，其均属于本技术实施例的保护范围。
43.在对本技术的电网系统运行备用时空量化评估方法进行说明之前，首先对可能用到的基础模型进行说明。这里的基础模型可以作为运行备用时空量化评估算法模型的基础模型来使用。
44.利用基础模型可确定电网系统网络约束中的备用容量减扣，通过机组潮流值与网络断面阈值的比较确定网络断面的受限容量。基础模型的工作原理为：将所有机组按照灵敏度升序排列并计算每个机组在最大可调出力下网络断面的潮流值，将网络断面的潮流值与阈值比较，若小于阈值则依次累加潮流值，直至累加潮流值大于阈值，则参与累加的最后一个潮流值对应机组的位置之后的所有机组即为受限机组，将受限机组的最大可调出力与原始出力作差并累加得到网络断面的受限容量，即备用容量减扣。具体如下：
45.将所有机组根据灵敏度进行升序排序，确保首先选取并计算的机组是灵敏度最低的机组；计算每个机组在最大可调出力下网络断面的潮流值；依次将上一步骤中计算得到的潮流值与网络断面阈值进行比较，若潮流值小于阈值，则依次将所述潮流值累加；当累加所得的总潮流值大于阈值时，停止潮流值累加，记录最后一个潮流值累加的机组位置，得到受限机组，即灵敏度升序排序中最后一个潮流值累加机组位置往后的所有机组；将每个受限机组的最大可调出力与其原始出力作差并累加，即得到网络断面的受限容量。
46.基础模型的限制具体可以为：基础模型的备用受限容量评估简单快速，但存在一定局限性，主要体现在两方面：计算时忽略了负灵敏度的机组。重载断面调控既可以压减正
灵敏度机组，也可以调增负灵敏度机组，基础模型计算时忽略负灵敏度机组贡献极容易导致断面受限计算结果偏保守。无法有效处理网络断面耦合的影响。以“0.46*沙东甲乙+江西乙”、“0.51*蝶沧甲乙+江西乙线《2680mw”两个断面为例，二者均要压减江门、顺德、阳茂湛、中珠片机组(正灵敏度)，但有如下区别：由于基础模型会优先限制灵敏度高的机组，在评估沙东江西断面受限时会优先限制中珠片机组，可能评估出中珠片机组受限1000mw，其他机组不受限的结论。而程序在评估蝶沧江西断面时却会优先限制江门、阳茂湛机组，可能会判断江门、阳茂湛机组受限600mw，其他机组不受限。最终结果两者取大，就会有同时考虑两个断面总受限1600mw的结论，简单换算一下可知，在考虑中珠片机组受限1000mw后，实际上蝶沧江西断面也能满足，无需再去限制江门、阳茂湛机组。由于基础模型只能单独评估每个断面，断面受限的交叉影响不能评估，导致结果偏保守。
47.上述两个问题导致基础模型评估的断面受限通常是偏保守的，为解决基础模型的限制，在基础模型的基础上提出优化模型，即运行备用时空量化评估算法模型，综合考虑负灵敏度机组以及受限断面间的交叉影响，降低网络受限评估保守性。
48.因此本技术中的模型包含基础模型及优化模型两部分，基础模型用于确定备用扣减容量及分布，优化模型用于解决基础模型中未解决的问题，如忽略负灵敏度的机组、未处理网络断面间耦合影响等。
49.现货市场环境下，上下调节备用容量是系统出清计算的非松弛约束条件，市场为追求全社会发电成本最小化，各关键约束网络断面通常长时间压极限、甚至越限运行，系统预留的备用容量调出时可能加剧或者直接导致断面越限，实时监控的备用实际存在部分不可用的情况。针对此问题，构建考虑系统网络断面约束的运行备用时空量化评估算法模型，建立覆盖日内的96点运行方式的备用减扣容量的精细计算算法，实现备用容量时空一体化评估及展示。运行备用时空量化评估算法模型以潮流计算为基础，用于确定突发事故下的可用备用及受限备用，即可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息，实现实时运行状态及确定的预想事故集下的系统运行备用容量减扣和分摊，及对预选关键通道的裕度动态计算，所得结果作为辅助决策供调度人员参考进行实时调度运行过程中的阻塞管理。
50.运行备用时空量化评估算法模型目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小，模型不预先定义区域备用需求，而是将其作为模型变量，即可能在某区域内所需的最小数量备用机组容量或受限备用机组容量的最大数量，确保区域内的备用机组容量在调度时可交付。同时将备用机组部署后的传输限制约束纳入模型，解决备用最大受限值问题。
51.运行备用时空量化评估算法模型的约束可分为以下几类：可用备用约束、备用机组部署前的传输限制约束、市场备用需求约束、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约束、机组约束、其他约束。
52.下面对本技术的电网系统运行备用时空量化评估方法以及装置进行详细说明。
53.如图1所示为本技术一实施例的电网系统运行备用时空量化评估方法的流程图，本实施例的电网系统运行备用时空量化评估方法为具有计算和分析能力的设备来执行的。具体地，本实施例的电网系统运行备用时空量化评估方法可以包括如下步骤：
54.s110、获取预设区域内的发电计划信息和所述预设区域内各机组的运行数据。
55.s120、利用预先训练好的运行备用时空量化评估算法模型，对所述发电计划信息
和所述运行数据进行处理，以确定预设区域内是否存在线路阻塞。
56.s130、在存在线路阻塞的情况下，利用所述备用时空量化评估算法模型计算得到预设区域内的可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息。
57.s140、利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息，计算得到所述预设区域可响应的最大事故的规模信息以及在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息。利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述预设区域内各机组的特性和在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息，确定预设区域内至少一个机组的备用容量分摊结果信息。
58.其中，运行备用时空量化评估算法模型包括目标函数、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约束；所述目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小；所述备用机组部署后的传输限制约束用于限定备用机组容量调度执行不会导致线路阻塞；所述区域备用需求约束用于限定资源出清备用需要满足相应的区域备用需求变量，限定了区域备用需求变量的上限。
59.在存在线路不阻塞的情况下，本技术实施例利用所述备用时空量化评估算法模型，计算得到所述预设区域可响应的最大事故的规模信息以及在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息；利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述预设区域内各机组的特性和在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息，确定预设区域内至少一个机组的备用容量分摊结果信息。
60.模型运行流程如图2所示，发电计划信息及运行数据或预想事故集输入运行备用时空量化评估算法模型，模型运行根据所需备用情况判断系统是否存在线路阻塞，若存在阻塞则计算可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息；对线路不阻塞时，计算预设区域可响应的最大事故的规模信息以及在最大事故发生时的受限备用机组容量信息，然后根据机组特性确定备用容量分摊结果信息。
61.在一些实施例中，上述目标函数为：
[0062][0063]
式中，e
k,
表示预设区域内的k分区范围内最大事故的规模信息，表示预设区域内的k分区范围内可用备用机组容量。
[0064]
在一些实施例中，所述运行备用时空量化评估算法模型包括可用备用约束，其中，所述可用备用约束用于对市场范围内可用备用机组容量及受限备用机组容量进行约束；和/或，对预设区域内的各个分区范围内可用备用机组容量及受限备用机组容量进行约束。具体地，
[0065]
可用备用约束包括如下两个公式：
[0066][0067][0068]
式中，表示市场范围内可用备用机组容量；表示市场范围各类型备用机组容量之和；表示市场范围受限备用机组容量；表示k区域范围内各类型备用机组容量之和；表示k区域范围内受限备用机组容量。
[0069]
式(2)约束市场范围可用备用机组容量为市场范围各类型备用机组容量总和与市场范围受限备用机组容量之差，式(3)约束区域可用备用机组容量为区域各类型备用机组容量总和与区域受限备用机组容量之差。
[0070]
在一些实施例中，所述运行备用时空量化评估算法模型包括备用机组部署前的传输限制约束。所述备用机组部署前的传输限制约束用于限定电网系统正常运行场景下的传输限制潮流应在预设的正常限值内。具体地，备用机组部署前的传输限制约束包括如下两个公式：
[0071][0072][0073]
式中，表示传输限制处潮流；p
t
表示出清能量矢量；p
t
表示净固定注入矢量；表示传输限制i潮流的正常限值；b
i,,
表示传输限制i的潮流对节点n注入和参考总线提取的灵敏度。
[0074]
式(4)及式(5)为未部署备用机组容量时的传输限制潮流约束，传输限制潮流在正常情况(未发生事故)时的限值为在事故时潮流限值为式(4)约束传输限制潮流在正常情况下需在其正常限值内，不可越线运行。式(5)为传输限制潮流组成约束，项为系统能量在传输限制上的潮流分布，p
n,
·bi,,
项为节点净固定注入在传输限制上的潮流分布，式(5)约束了传输限制上的潮流即为系统能量及各节点净固定注入分布在限制处的潮流。
[0075]
在一些实施例中，所述运行备用时空量化评估算法模型包括市场备用需求约束；其中，市场备用需求约束用于限定区域内备用需求变量满足相应的市场备用需求，限定了区域备用需求变量的下限。将区域备用需求定义为变量，并通过优化进行求解。该组约束通过要求区域备用需求要满足相应的市场备用需求，确定了区域备用需求变量的下限。具体地，市场备用需求约束包括如下两个公式：
[0076][0077][0078][0079]
式中，表示所求k区域，即k分区范围内调频备用机组容量；表示市场调频备用机组容量的需求；表示所求k区域事故备用机组容量；表示市场事故备用机组容量需求。
[0080]
式(6)-(8)对区域备用需求变量进行了约束。式(6)约束了各区域调频备用机组容量需求总和应满足市场调频备用机组容量的需求，式(7)及式(8)分别对各区域调频备用机组容量、事故备用机组容量总和及各类型备用机组容量总和进行约束，各区域备用机组容量需满足相应市场备用需求，该组约束保证了市场备用的充足性。
[0081]
在一些实施例中，区域备用需求约束通过要求资源出清备用需要满足相应的区域备用需求，确定了区域备用需求变量的上限，具体可以包括如下3个公式：
[0082][0083][0084][0085]
式中，表示资源j出清的调频备用机组容量；表示k区域调频备用容量需求；表示资源j出清的事故备用机组容量；表示k区域事故备用容量需求。
[0086]
式(9)-(11)对资源出清备用进行了约束。式(9)约束区域内各资源出清调频备用容量总和需满足区域调频备用容量需求，式(10)约束区域内各资源出清调频备用容量及事故备用容量总和需满足区域调频备用容量及事故备用容量需求，式(11)约束区域内各资源出清各类型备用容量总和需满足区域各类型备用容量需求，该组约束保证了区域备用容量需求的充足性。
[0087]
在一些实施例中，备用机组部署后的传输限制约束可以包括如下3个公式：
[0088][0089][0090][0091]
式中，表示传输限制i的潮流对k区部署备用需求和参考总线提取的聚合灵敏度；b
i,lc,t
表示传输限制i的潮流对市场负荷中心注入和参考总线提取的灵敏度；表示传输限制i潮流对区域k最大事故的聚合灵敏度；e
k,t
表示k区域最大事故的规模信息；表示k区域最大事故下，事故备用部署系数；表示k区域最大事故下，发电侧备用部署系数；表示事故状态下，传输限制i潮流的限值。
[0092]
区域备用机组容量的部署对传输线路的影响通过区域综合灵敏度进行评估，该约束保证备用调度计划执行不会导致线路阻塞。式(12)及(13)为调频时对传输限制潮流的约束，项为调频分布在传输限制处的潮流，项为市场负荷中心变化分布在传输限制处的潮流。式(12)约束向上调频时传输限制处的潮流应在传输限制潮流的正常限值内，式(13)约束向下调频时传输限制处的潮流应在传输限制潮流的正常限值内。
[0093]
式(14)为事故状态下部署事故备用机组容量及发电侧备用机组容量后对传输限制潮流的约束，项为区域最大规模事故分布在传输限制处的潮流，项为区域最大规模事故分布在传输限制处的潮流，项为部署的事故备用机组容量分布在传输限制处的潮流，项为部署的事故备用机组容量分布在传输限制处的潮流，为部署的发电侧备用机组容量分布在传输限制处的潮流。式(14)约束事故状态下部署事故备用机组容量及发电侧备用机组容量后传输限制处的潮流应在其事故限值内。
[0094][0095]
每个备用机组容量的区域灵敏度可以根据资源的备用产品性能进行不同的聚合：根据每个区域内在线发电机的最大限制进行聚合；根据具有提供调频备用资格的资源5分钟爬坡能力进行聚合；根据具有提供事故备用资格的资源10分钟爬坡能力进行聚合；根据具有提供发电侧备用资格的资源30分钟爬坡能力进行聚合。
[0096]
在一些实施例中，所述运行备用时空量化评估算法模型包括机组约束，所述机组约束用于限定以下至少一项：
[0097]
机组出清能量及各类型备用机组容量工作在对应的最大功率输出范围内；
[0098]
机组设备向下调频时满足该机组设备最小功率输出的预设要求；
[0099]
机组容量调度需在该机组设备爬坡速率范围内进行；
[0100]
机组设备提供的各类型备用容量需要在其有资格提供的相应类型备用容量范围内。
[0101]
具体地，机组约束可以包括如下4个公式：
[0102][0103][0104][0105][0106]
式中，u
j,
表示二进制参数，当资源在线可调度时值为1，否则为0；p
j,
表示资源j最大功率输出；p
j,
表示资源j最小功率输出；l
t
表示调度间隔t的时间长度，以分钟计；表示资源j减少出力斜坡速率(mw/min)；p
j,0
表示资源j从前一时间间隔t的备用调度目标，对于单时间区间sced，这是一个给定的参数；表示资源j增加出力斜坡速率(mw/min)；表示资源j上可以出清的最大x备用，如果资源j不符合提供备用x的条件，则为0。
[0107]
式(15)约束机组出清能量及各类型备用机组容量需在其最大功率输出范围内。式(16)约束机组向下调频时需满足其最小功率输出要求。式(17)约束机组容量调度需在其爬坡速率范围内进行；式(18)约束机组提供的各类型备用机组容量需要在其有资格提供的相应类型备用容量范围内。
[0108]
在一些实施例中，所述运行备用时空量化评估算法模型包括其他约束；所述其他约束用于限定区域备用需求变量的求解值应为正数。具体地，其他约束可以包括如下公式：
[0109][0110]
式(19)约束区域备用需求变量的求解值应为正数，符合其物理意义。
[0111]
以上对运行备用时空量化评估算法模型的特点、目标函数、模型约束进行了详细说明，模型以事故规模与可用备用之差最小为目标函数，计算系统运行备用容量减扣和分摊，及对预选关键通道的裕度动态计算，作为辅助决策供调度人员参考。
[0112]
运行备用时空量化评估算法模型的约束分为七类：可用备用约束、备用机组部署前的传输限制约束、市场备用需求约束、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约
束、机组约束、其他约束。其中，备备用机组部署前的传输限制约束及备用机组部署后的传输限制约束对传输限制的潮流作出限制，避免备用调度过程中的潮流越限情况；市场备用需求约束及区域备用需求约束要求备用满足市场及区域的需求，保证了市场范围及区域范围内备用的充足性。
[0113]
运行备用时空量化评估算法模型中涉及区域备用需求，需要预先确定分区方案。在备用研究及实际调度过程中，备用分区配置和定义区域备用需求通常是为解决传输限制导致备用不能交付给系统指定部分情况，即在传输限制严重的区域设置分区，备用区的划分同时对调度权限产生影响。
[0114]
目前电网的调度机构分为四级：一级调度为整个电网电力调度通信中心，简称总调；二级调度为省(自治区)级调度机构，简称中调；三级调度为地区(市、州)级调度机构，简称地调；四级调度为县级(县级市)调度机构，简称县调。电网各级调度机构的管辖范围按照区域及电网电压等级划分，未考虑传输限制。根据调研，各省根据省内实际情况设置了供电分区。
[0115]
为了解决现有分区方案中的不合理，如图3所示，可以利用如下步骤进行分区的调整：
[0116]
首先获取初始分区范围，例如上述四级的分区；之后，将所述初始分区范围、所述发电计划信息和所述运行数据输入所述运行备用时空量化评估算法模型，利用所述运行备用时空量化评估算法模型对输入的数据进行处理，以实现进行至少一次传输限制识别，得到预设区域内存在传输限制的网段；最后，根据所述存在传输限制的网段，对所述预设区域进行重新分区，得到所述分区范围。
[0117]
结合电网的实际情况，由于分区方案涉及调度权限改变，因此初始按照现有分区执行。在前期及实际运行过程中，模型通过多次运行，循环识别传输限制，对限制严重处及常发处通过重新设立分区或新增分区的方式保证备用交付。重设及新增分区结果计入原有分区，将会影响调度计划及相关数据，修改后的分区、调度计划及相关数据再次输入运行备用时空量化评估算法模型，模型重复运行进行检验及识别。
[0118]
运行备用时空量化评估算法模型实时运行输出机组可用备用及受限备用，即可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息，以及及关键通道的裕度动态情况，作为辅助决策供调度人员参考。辅助决策除包括受限备用、关键通道裕度情况，还包括备用资源，即备用机组容量调用顺序和备用方案。
[0119]
备用资源，即备用机组容量的调用顺序和备用方案由经济性和可靠性两个因素决定，经济性由备用资源提供备用的价格评估，可靠性由备用资源出力对传输限制的灵敏度评估，同时可根据调度人员调度经验建立“专家库”，纳入参考。价格低、灵敏度小、专家库建议的备用资源排序靠前，会被优先纳入备用方案。
[0120]
下面通过具体的算例对本技术的技术方案的优势进行说明。
[0121]
基础模型算例：
[0122]
(1)3节点算例。
[0123]
以3节点为例进行分析，算例包含三个节点1、2、3，其中节点1及节点2的负荷为5mw，节点3为平衡节点，节点负荷为1；三条传输线路11、22、33；两个发电机组，总装机容量为60mw，机组a与机组b的计划功率均为15mw，最大功率均为30mw，机组a出力为21.5mw、对线
路11的受限容量为8.5mw，机组b出力为29mw、对线路22的受限容量为1mw；与1节点相连的联络线输入功率为1mw，其基本信息图如图4a所示。
[0124]
对3节点系统应用基础模型，首先计算每条线路对应的各个机组在可调出力(最大可调出力-实际出力)下对传输线路的潮流值之和fi，并与阈值比较，若超过阈值则存在备用受限情况，则对存在备用受限情况的所有线路，按照fi绝对值从大到小排列。线路11的f11为20、线路22的f22为-10、线路33的f33为-10，其中线路11及线路22超过其阈值，排序为f11＞f22。
[0125]
接下来按照排序，从线路11开始，将线路对应机组按照灵敏度从小到大进行排序。机组a及机组b对线路11的灵敏度均为0.6667，当机组灵敏度相同时采取随机排序，机组b排序在前优先出力其受限为0，机组a排序在后存在受限并按照规则后置。接下来对线路22对应机组按照灵敏度从小到大进行排序，由于机组a后置，因此机组b优先出力，机组b受限为0，机组a存在受限，如图4b所示。
[0126]
(2)118节点算例
[0127]
下表为118节点系统线路104第一时段的受限机组及受限容量的具体情况，根据模型运行结果，共有35个机组存在备用受限情况，各机组的出力及最大可调出力详见下表，线路104的受限备用总量约为1673mw。
[0128]
表线路104第一时段对应受限容量及受限机组
[0129]
[0130][0131]
优化模型算例：(1)3节点算例
[0132]
以3节点单时段为例进行分析。包含三个节点1、2、3，其中节点1及节点2的负荷为15mw，节点3为平衡节点，节点负荷为1；三条传输线路13、12、23，传输容量均为20mw，电抗均为1；两个发电机组，总装机容量为60mw，机组a与机组b的输入功率均为15mw，最大功率均为30mw，剩余备用均为15mw；与1节点相连的联络线输入功率为1mw。其示意图及基本信息图如5a、5b所示。
[0133]
事故发生后的潮流
[0134]
在如图5b三节点信息示意图的条件下，节点2处发生规模为30mw的事故，即节点2处负荷增加30mw。为保证系统平衡，需调用30mw备用，在不考虑线路潮流约束的情况下，分别调用机组a及机组b的备用各15mw共计30mw，满足备用需求，但按照此方案调用线路12潮流将发生越线，如图5c示。可知，事故发生后调用机组a及机组b的备用各15mw后，线路12的潮流将达到30.33，超过其传输限制20，则该备用调用方案实际无法实施。因此当事故发生时，机组a及机组b预留的15mw备用由于线路传输限制的原因，无法全部调出，存在受限备用，需对其可用备用进行计算。
[0135]
可用备用计算
[0136]
由上述分析，三节点算例中，在节点2发生30mw事故后，由于线路12的传输限制导致机组a及机组b的备用无法全部调出，存在受限备用，本部分对满足传输限制时机组的可用备用进行计算。
[0137]
在如图5b三节点信息示意图的条件下，节点2处发生规模为30mw的事故，为保证系统平衡，需调用30mw备用，根据前述部分的分析，若分别调用机组a及机组b各15mw的备用后，线路12将超过其传输限制，即机组a及机组b的备用存在受限无法全部调出。对发生事故后且满足各线路传输限制机组a及机组b的可用备用进行计算，结果如图5d示。
[0138]
线路的传输容量均为20mw，在满足该传输限制时，若节点2发生事故，机组a的可用备用为14.5mw，由于线路传输限制导致的受限备用为0.5mw，机组b的可用备用为0mw，由于线路传输限制导致的受限备用为15mw。根据上述计算，在满足线路传输限制的条件下，发电机组可响应的节点2处事故规模最大为14.5mw。
[0139]
由3节点算例，在事故发生后，不考虑线路传输限制，按照事故所需容量调用备用时，将会导致传输线路越限，因此备用不可全部调出，即由于传输限制导致存在受限备用。考虑线路传输限制，对事故发生后的可用备用、受限备用的大小进行计算，得到了针对节点的受限备用大小及最大可响应事故规模
[0140]
(2)118节点算例
[0141]
通过对三节点系统的计算及分析，初步验证了运行备用时空量化评估算法模型对简单系统中真实可调备用分布及容量量化动态评估的可行性，算法对于复杂系统的计算及可行性通过118节点算例进行验证，并进行分析。118节点系统共54个机组，186条线路。在现有发电计划下选取机组c(对应104节点)为例展示单个机组的出力情况，如图6a示。
[0142]
在现有发电计划条件下，检测到线路41在某些时段的潮流已经达到其传输限制140，具体如下表示。
[0143]
线路41潮流实时潮流
[0144][0145]
事故发生后的潮流
[0146]
在节点2设置每时段发生规模为150mw的事故，在不考虑线路传输约束、即传输限
制约束的情况下调用备用，计算线路41在时段38、42、43、44、45的实时潮流超过传输限制，具体情况如下表示。因此若节点2发生150mw的事故，调用150mw的机组备用将导致线路越限，因此机组备用无法全部调用，存在受限备用，需对其可用备用进行计算。
[0147]
线路41潮流实时潮流
[0148][0149]
可用备用计算
[0150]
由上述分析，118节点算例中，在节点2发生150mw事故后，由于线路的传输限制导致机组备用无法全部调出，存在受限备用，本部分对满足传输限制时机组的可用备用进行计算。
[0151]
节点2处发生规模为150mw的事故，为保证系统平衡，需调用150mw备用，而根据前述部分的分析，若备用调用150mw备用，线路41将超过其传输限制，即118节点系统中机组的备用存在受限无法全部调出。对发生事故后且满足各线路传输限制的机组可用备用进行计算。对满足各线路传输限制时的机组可响应的节点2处事故最大规模事故进行计算，结果如下表示。
[0152]
可用备用，即可用备用机组容量计算
[0153][0154][0155]
由上表，在满足118节点系统的各线路传输限制时，机组可响应的节点2处事故最大规模事故在时段1～36均为150mw，即在时段1～36时，由线路传输限制导致系统机组的可用备用为150mw；在时段37～48，机组可响应的节点2处事故最大规模事故如表8示，由线路传输限制导致系统机组的可用备用等于各时段的最大响应事故规模。选取104节点处的机组c为例展示单个机组的受限备用及调用备用，104节点仅有机组c一台机组。
[0156]
在节点2发生表8所列时段的对应规模事故时，在系统线路潮流不发生越限的情况下，机组c的受限备用及调用备用如图6b机组c出力情况示。
[0157]
上述118节点算例中，在节点2发生事故后，由于线路的传输限制导致机组备用无法全部调出，存在受限备用。使用模型计算满足线路传输约束的受限备用大小，首先计算各个时段节点2处可响应最大事故规模即可用备用的大小，进一步计算得到各个时段、各个节点针对事故的受限备用，即受限备用机组容量。
[0158]
本技术为确定备用受限容量提出了运行备用时空量化评估算法模型，包括基础模型及优化模型，对模型原理、模型流程、数学模型及模型中涉及到的分区方案、最终输出的辅助决策进行了详细分析，总结如下：
[0159]
基础模型原理为将所有机组按照灵敏度升序排列并计算每个机组在最大可调出力下网络断面的潮流值，将网络断面的潮流值与阈值比较，若小于阈值则依次累加潮流值，直至累加潮流值大于阈值，则参与累加的最后一个潮流值对应机组的位置之后的所有机组即为受限机组，将受限机组的最大可调出力与原始出力作差并累加得到网络断面的受限容量，即备用容量减扣。针对基础模型计算时忽略了负灵敏度的机组且无法有效处理网络断面耦合影响的限制，进一步提出优化模型。
[0160]
优化模型包含目标函数及约束条件，目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小，约束分为七类：可用备用约束、备用机组部署前的传输限制约束、市场备用需求约束、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约束、机组约束、其他约束。其中，备用机组部署前的传输限制约束及备用机组部署后的传输限制约束对传输限制的潮流作出限制，避免备用调度过程中的潮流越限情况；市场备用需求约束及区域备用需求约束要求备用满足市场及区域的需求，保证了市场范围及区域范围内备用的充足性。
[0161]
分区方案由于涉及传输限制及调度权问题，初始按照电网现有分区执行，在模型运行过程中通过循环识别、分类传输限制，对传输限制严重及常发处重设分区或新增分区，保证备用交付。
[0162]
运行备用时空量化评估算法模型实时运行输出机组可用备用及受限备用，及关键通道的裕度动态情况，作为辅助决策供调度人员参考。辅助决策除包括受限备用、关键通道裕度情况，及备用资源调用顺序和备用方案。
[0163]
现货市场运行对电网的安全稳定运行造成了更大的挑战，电力系统运行调度也出现诸多新问题，通过调研及对比分析国外pjm、英国、北欧电力现货市场现状及国内电力现货市场现状，从电力市场改革特点、电力市场改革对电网调度工作的影响两方面研究了现货市场运行对实时电网运行的影响。
[0164]
现货市场环境下电网的稳定运行需要更加完备的备用体系予以支持，基于此首先研究了运行备用的时空特性，在此基础上对现货市场环境下备用体系的实用性及配置原则提出相关建议。
[0165]
运行备用时空特性从时间特性、空间特性及影响因素三方面进行研究，并据此分析了运行备用的时空特性对备用可用性的影响。时间特性体现在运行备用提供及运行备用需求两方面：运行备用提供方面，时间特性包括备用资源响应时间、备用类型设置的时序配合；备用需求方面，考虑备用需求随季节、一天内峰谷时段呈现差异性，体现出需求方面的时间特性。空间特性方面，分析了国外备用区域及国内调度辖区的划分原则、发电资源分布导致的备用空间特性；时空特性影响因素方面，研究了影响备用时间特性的因素包括故障识别、虚拟电厂，空间特性的影响因素包括调度权限、检修、阻塞等，在此基础上提出电力系
统薄弱环节的分类依据及对应解决方案。运行备用时空特性对可用性的影响，从备用季节性、备用恢复、二次应急备用三个方面进行分析研究，并提出了提高备用可用性的相关建议。
[0166]
通过对运行备用时空特性的研究，结合对电网电力市场现状、备用市场建设及备用辅助服务考核原则的调研总结，从备用市场建设进程、备用市场建设内容、备用辅助服务补偿考核原则三个方面分析了现货市场环境下电网现行备用体系适用性，提出了相关建议，并进一步提出了适应现货市场环境的南方区域备用配置、调控及阻塞干预原则。
[0167]
为解决实时监控的备用实际存在部分不可用问题，建立覆盖日内的96点运行方式的备用减扣容量的精细计算算法模型。运行备用时空量化评估算法模型，包括基础模型及优化模型，对模型原理、模型流程、数学模型、测试算例及模型中涉及到的分区方案、最终输出的辅助决策进行了详细阐述。模型实现了备用容量时空一体化评估及展示，可为系统备用充裕度评估和事故下的备用快速、科学、有效调用提供可视化决策依据。
[0168]
下面对本技术可能涉及的计算方式或概念进行说明。
[0169]
旋转备用
[0170]rr
＝(p
i,-pi)
[0171]
其中，i为实时运行的机组，p
i,
为机组i的最大可调出力，pi为机组i的实时出力。
[0172]
发电侧备用
[0173]
发电厂在30min内可调出的备用容量，调节速率火电按1.5％容量/min,水电按20％容量/min。
[0174]
事故备用
[0175]
发电厂在10min内可调出的备用容量，调节速率火电按1.5％容量/min，水电按20％容量/min。
[0176]
一二次调频备用
[0177]
①
投入一次调频时，水火电机组一次调频上调节备用容量为：
[0178][0179]
②
投入一次调频时，水火电机组一次调频下调节备用容量为：
[0180]
其中，pr为机组r的实时发电出力，p
r_
为机组r的机组发电可调出力，p
r_
为机组r的最小技术出力。
调差系数火电、核电机组一次调频额定值按5％整定，水电机组按4％整定。
[0181]
③
投入全厂成单机agc，且为r或a模式时，水电、燃煤、燃气、核电机组二次调频上调节备用容量＝控制上限-agc单元实际出力；
[0182]
④
投入全厂成单机agc，且为r或a模式时，水电、火电(燃煤、燃气)机组二次调频下调节备用容量＝agc单元实际出力-控制下限；
[0183]
控制上下限：ac单元计划基值+调节带宽、agc上下限(电厂置数)、人工给定上下限(调度置数)的次，调频市场区域二次调频备用以agc单元中标容量为准。
[0184]
负备用
[0185]
①
水、火电机组负备用容量＝机组发电出力-机组最低技术出力；
[0186]
②
抽水蓄能机组负备用容量＝机组发电出力-机组泵工况下最大抽水负荷。(考虑断面约束，广东停机的抽水蓄能机组不纳入负备用统计)
[0187]
①
核电只考虑一次调频备用，其他备用为0；
[0188]
②
新能源的各项备用均为0。
[0189]
与本技术实施例提供的方法的应用场景以及方法相对应地，本技术实施例还提供一种电网系统运行备用时空量化评估装置。如图7所示为本技术一实施例的电网系统运行备用时空量化评估装置的结构框图，该电网系统运行备用时空量化评估装置可以包括：
[0190]
数据获取模块710，用于获取预设区域内的发电计划信息和所述预设区域内各机组的运行数据；
[0191]
模型处理模块720，用于：
[0192]
利用预先训练好的运行备用时空量化评估算法模型，对所述发电计划信息和所述运行数据进行处理，以确定预设区域内是否存在线路阻塞；
[0193]
在存在线路阻塞的情况下，利用所述备用时空量化评估算法模型计算得到预设区域内的可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息；
[0194]
利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述可用备用机组容量信息和受限备用机组容量信息，计算得到所述预设区域可响应的最大事故的规模信息以及在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息；
[0195]
利用所述备用时空量化评估算法模型，基于所述预设区域内各机组的特性和在所述最大事故发生时的受限备用机组容量信息，确定预设区域内至少一个机组的备用容量分摊结果信息；
[0196]
其中，运行备用时空量化评估算法模型包括目标函数、区域备用需求约束、备用机组部署后的传输限制约束；
[0197]
所述目标函数为最大事故的规模信息与可用备用机组容量信息之差最小；所述备用机组部署后的传输限制约束用于限定备用机组容量调度执行不会导致线路阻塞；所述区域备用需求约束用于限定资源出清备用需要满足相应的区域备用需求变量，限定了区域备用需求变量的上限。
[0198]
本技术实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，并具备相应的有益效果，在此不再赘述。
[0199]
图8为用来实现本技术实施例的电子设备的框图。如图8所示，该电子设备包括：存储器810和处理器820，存储器810内存储有可在处理器820上运行的计算机程序。处理器820
执行该计算机程序时实现上述实施例中的方法。存储器810和处理器820的数量可以为一个或多个。
[0200]
该电子设备还包括：
[0201]
通信接口830，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。
[0202]
如果存储器810、处理器820和通信接口830独立实现，则存储器810、处理器820和通信接口830可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。该总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，isa)总线、外部设备互连(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0203]
可选的，在具体实现上，如果存储器810、处理器820及通信接口830集成在一块芯片上，则存储器810、处理器820及通信接口830可以通过内部接口完成相互间的通信。
[0204]
本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本技术实施例中提供的方法。
[0205]
本技术实施例还提供了一种芯片，该芯片包括处理器，用于从存储器中调用并运行存储器中存储的指令，使得安装有芯片的通信设备执行本技术实施例提供的方法。
[0206]
本技术实施例还提供了一种芯片，包括：输入接口、输出接口、处理器和存储器，输入接口、输出接口、处理器以及存储器之间通过内部连接通路相连，处理器用于执行存储器中的代码，当代码被执行时，处理器用于执行申请实施例提供的方法。
[0207]
应理解的是，上述处理器可以是中央处理器(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。值得说明的是，处理器可以是支持进阶精简指令集机器(advanced risc machines，arm)架构的处理器。
[0208]
进一步地，可选的，上述存储器可以包括只读存储器和随机访问存储器。该存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以包括只读存储器(read-only memory，rom)、可编程只读存储器(programmable rom，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable prom，eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electrically eprom，eeprom)或闪存。易失性存储器可以包括随机访问存储器(random access memory，ram)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram均可用。例如，静态随机访问存储器(static ram，sram)、动态随机访问存储器(dynamic random access memory，dram)、同步动态随机访问存储器(synchronous dram，sdram)、双倍数据速率同步动态随机访问存储器(double data rate sdram，ddr sdram)、增强型同步动态随机访问存储器(enhanced sdram，esdram)、同步链接动态随机访问存储器(sync link dram，sldram)和直接内存总线随机访问存储器(direct rambus ram，dr ram)。
[0209]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品
包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生依照本技术的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。
[0210]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本技术的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0211]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0212]
流程图中描述的或在此以其他方式描述的任何过程或方法可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能。
[0213]
在流程图中描述的或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
[0214]
应理解的是，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0215]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0216]
以上所述，仅为本技术的示例性实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术记载的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。