一种适用于负荷高峰时段的日内火电机组开机决策方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种火电机组开机决策方法，具体涉及一种适用于负荷高峰时段的日 内火电机组开机决策方法。
【背景技术】
[0002] 电力调度控制中心在日内调度中，由于应对高峰时段的负荷情况，需要提前决策 是否增开火电机组。如果仅依靠当前开机的机组或者少量的燃气机组开机就能应对高峰时 段负荷，那么调度就应该作出不增开火电机组的决策。否则，增开火电机组能够更加节省购 电成本。
[0003] 通常情况，在调度员进行日内决策时，直接使用高峰时段最大负荷的预测值，结合 当前开机情况，依靠感性或经验决定是否增开火电机组，这种方法明显不合理。
[0004] 一方面，高峰时段最大负荷的预测方法，由于算法本身的特性，有可能会使得预测 相对误差的期望并不为0,使得预测的最大负荷总是偏大或者偏小，并且没有考虑预测相对 误差的概率分布情况。另一方面，没有考虑高峰时段的超过当前开机最大出力的电量的情 况，仅仅依靠最大负荷值，不能定量的比较是否增开火电机组的调度成本。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于负荷高峰时段的日内火电 机组开机决策方法，本发明避免相对误差的期望不为0时导致准确性较差，也更有利于从 统计分析的角度进一步科学的做出开机决策。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] -种适用于负荷高峰时段的日内火电机组开机决策方法，所述方法包括如下步 骤：
[0008] (1)分析该地区高峰负荷曲线特性，建立函数关系，进行参数估计；
[0009] (2)根据日前已制定的机组组合，计算所能承受的最大负荷L。；
[0010] (3)高峰时段最大负荷Lni超过L。时，计算所述最大负荷L "的超出电量Q "与L "的 关系；
[0011] ⑷分析日内最大负荷预测相对误差，得到它的概率密度函数；
[0012] (5)计算高峰时段所述超出电量Qni与日内最大负荷预测相对误差w的关系；
[0013] (6)根据所述日内最大负荷预测相对误差w的概率密度函数计算高峰时段所述超 出电量Qni的期望值；
[0014] (7)计算增开火电机组和不增开火电机组的调度成本期望；
[0015] (8)所述调度成本期望比较，做出负荷高峰时段的日内火电机组开机决策。
[0016] 优选的，所述步骤（1)中，包括如下步骤：
[0017] 步骤1-1、分析地区高峰负荷曲线特性，符合二次函数，以负荷最大值的位置为坐 标原点，水平方向为X轴，竖直方向为y轴，得到函数为y = -ax2;
[0018] 步骤1-2、取过去30天的高峰时段的负荷数据，每分钟一个历史值，分别以每天的 最大负荷点时刻为中心，前后各读取一小时的历史值，即每天各取121个数据值；
[0019] 步骤1-3、用yi]表示第i天第j个值，分别求出每天的平均值
式中y/
为30天中第j个数据取平均值；
[0020] 步骤1-4、令Xj= j-61， 其中1彡j彡121，Xj为用于估计的点的 横坐标，y_j为用于估计的点的纵坐标，负荷最高峰为X61= 0,前一个时刻为-1，后一个时刻 为1，以此类推；
[0021] 步骤1-5、利用点（Xj，yj)，其中1彡j彡121且j乒61，共120个点，使用最小二 乘估计法，估算出参数a后就得到公式：y = -ax2。
[0022] 优选的，所述步骤（2)中，包括如下步骤：
[0023] 步骤2-1、使用过去10天最大负荷的平均值乘以1. 2作为L。；
[0024] 步骤2-2、使用迭代法得出更新L。值，并判断L。是否满足负荷平衡；
[0025] 步骤2-3、若得出的L。不能满足负荷平衡，证明L。大了，把L。缩小4%的步长，转 到步骤2-2 ;
[0026] 步骤2-4、若得出的L。能满足负荷平衡，机组组合有解，证明L。小了，就将L。扩大， 扩大的步长为之前步长的一半，转到步骤2-2 ;
[0027] 步骤2-5、最终若L。再扩大最小的步长就会导致无解时，L。就是最终值，将L。= L。， 计算出所能承受的最大负荷L。。
[0028] 优选的，所述步骤（3)中，所述高峰时段最大负荷Lni所在的水平线为X轴，则二
[0029] 次函数变为y = -ai+am-L。)，所述超出电量Qni，即该二次函数与X轴围成的面
[0030] 积，计算公式如下：
[0032] 计算后得到：
[0034] 式中，w为预测相对误差，Lf为预测最大负荷。
[0035] 优选的，所述步骤（4)中，所述日内最大负荷值的预测相对误差的概率密度函数 为：
[0037] 式中，μ为期望参数，〇为标准差参数，通过抽取历史数据作为样本，计算样本的 期望和标准差，作为总体期望和标准差的估计值。
[0038] 优选的，计算所述日内最大负荷预测相对误差的概率密度函数包括如下步骤：
[0039] 步骤4-1、从历史日期中随机抽取η天，读取这些日期每天的日内最大负荷预测值 IfjP实际值1 ηι;
[0040] 步骤4-2、计算出每天的相对误差Wi，计算公式为
其中，1彡i彡50;
[0041] 步骤4-3、计算出样本相对误差的期望
样本相对误差的标准差
[0042] 步骤4-4、将计算得到的?作为μ的估计值，S作为〇的估计值代入公式（3)，就 得到了日内最大负荷预测相对误差的概率密度函数。
[0043] 优选的，所述步骤（5)中，所述日内最大负荷预测相对误差w与预测最大负荷Lf
[0044] 表示实际最大负荷Lni，公式为
并代入到公式（2)中得到所述超出电 量Qni与所述预测相对误差w的关系：
[0046] 优选的，所述步骤（6)中，当所述实际最大负荷Lni彡L。时，即
时，BP
时，Qni= 〇 ;因此计算Qni期望时的积分范围是
Qni的期望值为：
[0048] 将公式⑶和公式⑷代入公式（5)，得到
[0050] 优选的，所述步骤（7)中，所述增开火电机组的调度成本计算公式为Craal = CflJkraalQni，其中Cflx表示调度火电开机的固定成本，k OTal表示火电机组调度电价系数，计算 出增开火电机组的调度成本期望为：
[0051] E(Ccoal) =Cflx+kcoalE(Qn) (7)
[0052] 所述不增开火电机组的情况下就是增开燃气机组，若调度成本计算公式为Cgas = kgasQn，kgas为燃气机组调度电价系数，计算出不增开火电机组的调度成本期望为：
[0053] E(Cgas) =kgasE (Qni) (8)
[0054] 将公式（6)求出的E(Qni)代入到公式（7)和公式⑶中，求出增开火电机组和不 增开火电机组两种决策的调度成本期望。
[0055] 优选的，所述步骤（8)中，若E(Craal) > E(Cgas),调度的决策就是不增开火电机组；
[0056] 如果E (Craal)彡E (Cgas)，调度的决策就是增开火电机组。
[0057] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0058] 本发明在使用日内最大负荷预测值时，基于历史预测和实际数据分析并使用了预 测算法导致的预测相对误差的概率分布情况，一方面可以避免相对误差的期望不为〇时导 致准确性较差，另一方面也更有利于从统计分析的角度进一步科学的做出开机决策。
[0059] 本发明建立了超出当前开机最大负荷的电量与预测相对误差这一随机变量的函 数关系，使得能够对是否增开火电机组的调度成本分别计算出成本期望值，让调度做出是 否增开火电机组的决策。
【附图说明】
[0060] 图1是本发明提供的一种适用于负荷高峰时段的日内火电机组开机决策方法流 程图
【具体实施方式】
[0061] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0062] 在日内调度计划中，现有的开机机组通常由日前发电计划根据日前负荷预测制 定，由于日前预测的误差通常较大，如果实际高峰负荷大于日前负荷预测值，那么，在负荷 高峰时段可能开机不足，需要调度成本较高的燃气机组进行调峰。当燃气机组的发电量达 到一定的数值，那么提前调度增开火电机组的总成本会更低。本发明在分析日内高峰时段 的负荷特性和电量的基础上，结合最大负荷预测相对误差分布，进一步对比是否增开火电 机组的成本，提出一种简单的方法来决策日内是否增开火电机组。
[0063] 本方法很好的分析了我国各地区高峰负荷曲线特性，以及最大负荷预测相对误差 分布特性，对是否增开火电机组的成本进行期望计算，选择成本较小的方案。这样的决策不 仅从经济上保证成本较低，而且尽可能的保留了性能较好燃气机组作为备用，有利于应对 突发情况，提高了电网运行的安全性，是十分有用的日内调度决策方法。
[0064] 如图1所示，为本发明提供的一种适用于负荷高峰时段的日内火电机组开机决策 方法，步骤如下：
[0065] (1)分析该地区高峰负荷曲线特性，建立函数关系，进行参数估计；
[0066]由于在日内要使用预测的负荷最大值，可以以负荷最大值的位置为坐标原点，其 水平方向为X轴，其竖直方向为y轴，可以得到函数为a。利用历史高峰负荷周围的数据，对 参数a进行估计。
[0067] 具体方法为：取过去30天的高峰时段的负荷数据，每分钟一个历史值，分别以每 天的最大负荷点时刻为中心，前后各读取一小时的历史值，也就是每天各取121个数据值， 用y,表示第i天第j个值。分别求出121个点的平均值
y/表示对30天的第 j个数据取平均值，例如Y61表示对最近30天的最大负荷的平均值，而Y 6。表示最近30天最 大负荷点的前一个时刻点的负荷平均值。这样做的原因是每日的负荷最高峰可能会有时间 上的几分钟的前后移动，
[0068] 为了得到二次函数y =-ax2，$Xj= j-61， 其中1彡j彡121。 ? X表示y = -ax2的自变量，X ^表示用于估计的点的横坐标，y 表示用于估计的点的横坐标， 并且认为相邻两个时刻的间隔值1分钟用数值1表示。负荷最高峰为X61