一种省间电力交易优化出清方法及系统与流程

1.本发明涉及一种省间电力交易优化出清方法及系统，属于电力系统控制领域。


背景技术：

2.我国最大的电网是三级结构：国网省间联络线(主要是远距离超高压直流电网，混联有交流电网)、分中心电网和省级电网(交流电网)。我国很多省份或分中心已经建立或者正在筹建区域电力交易市场，基于电网模型的交流网络拓扑进行电力交易。
3.我国能源资源与电力负荷分布极其不均衡，其中火电、水电、风电、光电资源主要集中在西部和北部，而电力负荷中心则集中在东部和东南部，除了传统的西电东送和北电南送的大电网格局，近年来西部和北部可再生能源的快速增长带来的消纳压力，以及西部和东部负荷高峰时差更加突出了这一区域供需不平衡趋势。因而建立省间电力交易以解决东西以及南北区域间供需不平衡的矛盾势在必行。
4.因为省间电力交易是在区域电力市场出清后进行的，必须快速优化出清以便在很有限的时间里制订日前或日内的发电与输电运行计划，但是目前的省间电力交易优化出清采用的电网拓扑比较复杂，快速优化出清无法实现。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种省间电力交易优化出清方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
7.一种省间电力交易优化出清方法，包括：
8.在基础拓扑上，将在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网简化为等价的直流支路，获得过程拓扑；其中，基础拓扑为交直流混联电网拓扑；
9.获取过程拓扑中的交流子网，对交流子网的约束进行转换，获得简化后的交直流混联电网拓扑；
10.根据简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清。
11.在基础拓扑上，将在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网简化为等价的直流支路，获得过程拓扑，包括：
12.在基础拓扑上，获取待简化省级电网；其中，待简化省级电网为在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网；
13.将待简化省级电网的受端和送端简化为节点，将受端节点与连接待简化省级电网所有受端的所有省间联络线相连接，将送端节点与连接待简化省级电网所有送端的所有省间联络线相连接；
14.增加连接受端节点和送端节点的直流支路，并将待简化省级电网用以省间电力交易的可用输电能力作为对应直流支路的可用输电能力，获得过程拓扑。
15.获取过程拓扑中的交流子网，包括：
16.根据预设的交流子网满足条件，从过程拓扑中获取交流子网；其中，预设的交流子网满足条件为：过程拓扑上删除所有直流支路后连接相通、且不与其它交流联络线相连的交流电网。
17.转换后的交流子网约束为：
[0018][0019][0020]a′df(t)+gd(t)-ld(t)＝0
[0021]
∑i(gi(t)-li(t))＝0
[0022]
其中，为sb只包括对应列的子矩阵，sb为交流子网的注入转移分布因子，为交流子网与直流支路关联或与电源/负荷关联的节点集合，fa(t)为交流支路潮流的负向稳定限额，为交流支路潮流的正向稳定限额，f(t)为过程拓扑支路上的潮流矢量，为的转置矩阵，为将中对应行的元素置为零的子矩阵，为a删除所有不与相对应的列所得到的子矩阵，a为过程拓扑上的节点关联矩阵，为的交流支路子集合，为过程拓扑中与相连接的支路集合，为关联电源出力矢量，为关联负荷矢量，fd(t)为过程拓扑直流支路上的潮流矢量，fd(t)为直流支路潮流的负向稳定限额，为直流支路潮流的正向稳定限额，a
′d为ad的转置矩阵，ad为a对应kd列的子矩阵，kd为过程拓扑中只与直流支路相连接的节点集合，g(t)为k关联电源出力矢量，l(t)为k关联负荷矢量，k为过程拓扑的节点集合，gi(t)为k上第i个节点关联电源出力矢量，l(t)为k上第i个节点关联负荷矢量，gd(t)为kd关联电源出力矢量，ld(t)为kd关联负荷矢量。
[0023]
一种省间电力交易优化出清系统，包括：
[0024]
过程拓扑模块，在基础拓扑上，将在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网简化为等价的直流支路，获得过程拓扑；其中，基础拓扑为交直流混联电网拓扑；
[0025]
交流子网模块，获取过程拓扑中的交流子网，对交流子网的约束进行转换，获得简化后的交直流混联电网拓扑；
[0026]
优化出清模块，根据简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清。
[0027]
过程拓扑模块，在基础拓扑上，获取待简化省级电网，将待简化省级电网的受端和送端简化为节点，将受端节点与连接待简化省级电网所有受端的所有省间联络线相连接，将送端节点与连接待简化省级电网所有送端的所有省间联络线相连接，增加连接受端节点和送端节点的直流支路，并将待简化省级电网用以省间电力交易的可用输电能力作为对应
直流支路的可用输电能力，获得过程拓扑；其中，待简化省级电网为在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网。
[0028]
交流子网模块中，获取过程拓扑中的交流子网，包括：
[0029]
根据预设的交流子网满足条件，从过程拓扑中获取交流子网；其中，预设的交流子网满足条件为：过程拓扑上删除所有直流支路后连接相通、且不与其它交流联络线相连的交流电网。
[0030]
交流子网模块中，转换后的交流子网约束为：
[0031][0032][0033]a′df(t)+gd(t)-ld(t)＝0
[0034]
∑i(gi(t)-li(t))＝0
[0035]
其中，为sb只包括对应列的子矩阵，sb为交流子网的注入转移分布因子，为交流子网与直流支路关联或与电源/负荷关联的节点集合，fa(t)为交流支路潮流的负向稳定限额，为交流支路潮流的正向稳定限额，f(t)为过程拓扑支路上的潮流矢量，为的转置矩阵，为将中对应行的元素置为零的子矩阵，为a删除所有不与相对应的列所得到的子矩阵，a为过程拓扑上的节点关联矩阵，为的交流支路子集合，为过程拓扑中与相连接的支路集合，为关联电源出力矢量，为关联负荷矢量，fd(t)为过程拓扑直流支路上的潮流矢量，fd(t)为直流支路潮流的负向稳定限额，为直流支路潮流的正向稳定限额，a
′d为ad的转置矩阵，ad为a对应kd列的子矩阵，kd为过程拓扑中只与直流支路相连接的节点集合，g(t)为k关联电源出力矢量，l(t)为k关联负荷矢量，k为过程拓扑的节点集合，gi(t)为k上第i个节点关联电源出力矢量，l(t)为k上第i个节点关联负荷矢量，gd(t)为kd关联电源出力矢量，ld(t)为kd关联负荷矢量。
[0036]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行省间电力交易优化出清方法。
[0037]
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行省间电力交易优化出清方法的指令。
[0038]
本发明所达到的有益效果：本发明在基础拓扑上对在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网进行简化，获得过程拓扑，对过程拓扑中的交流子网约束进行转换，实
现交直流混联电网拓扑简化，根据简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清，由于电网拓扑简化到尽量只含直流模型，在省间电力交易过程中，电力交易与直流模型进行耦合，从而使得省间电力交易的优化出清过程快速并满足电网的运行条件。
附图说明
[0039]
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0041]
如图1所示，一种省间电力交易优化出清方法，包括以下步骤：
[0042]
步骤1，在基础拓扑上，将在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网简化为等价的直流支路，获得过程拓扑；其中，基础拓扑为交直流混联电网拓扑；
[0043]
步骤2，获取过程拓扑中的交流子网，对交流子网的约束进行转换，获得简化后的交直流混联电网拓扑；
[0044]
步骤3，根据简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清。
[0045]
上述方法在基础拓扑上对在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网进行简化，获得过程拓扑，对过程拓扑中的交流子网约束进行转换，实现交直流混联电网拓扑简化，根据简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清，由于电网拓扑简化到尽量只含直流模型，在省间电力交易过程中，电力交易与直流模型进行耦合，从而使得省间电力交易的优化出清过程快速并满足电网的运行条件。
[0046]
在步骤1中，先将交直流混联电网拓扑作为基础拓扑，基础拓扑中所有省级电网为节点，在基础拓扑上对在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网进行简化，具体将节点简化为直流支路，过程可以如下：
[0047]
1)在基础拓扑上，获取待简化省级电网；其中，待简化省级电网为在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网；
[0048]
2)将待简化省级电网的受端和送端简化为节点，将受端节点与连接待简化省级电网所有受端的所有省间联络线相连接，将送端节点与连接待简化省级电网所有送端的所有省间联络线相连接；
[0049]
以待简化省级电网a为例，在基础拓扑上，将待简化省级电网a对应的节点删除，将简化省级电网的受端和送端简化为节点，即受端节点a1和送端节点a2，将受端节点a1与连接待简化省级电网a所有受端的所有省间联络线相连接，将送端节点a2与连接待简化省级电网a所有送端的所有省间联络线相连接；
[0050]
3)增加连接受端节点和送端节点的直流支路，并将待简化省级电网用以省间电力交易的可用输电能力作为对应直流支路的可用输电能力，获得过程拓扑。
[0051]
获得过程拓扑后，可获取其中的交流子网，具体可根据预设的交流子网满足条件，从过程拓扑中获取；其中，预设的交流子网满足条件为：过程拓扑上删除所有直流支路后连接相通、且不与其它交流联络线相连的交流电网。
[0052]
在过程拓扑上，剪除所有直流支路(包括省级电网简化后的直流支路)后形成交流
子网，交流子网的约束包括交流支路稳定限额约束和交流子网拓扑节点电力平衡约束。
[0053]
设e和k分别为过程拓扑的支路集合和节点集合，a为过程拓扑(e，k)上的节点关联矩阵，a
′
为a的转置矩阵，过程拓扑支路上的潮流矢量为f(t)，过程拓扑支路潮流的正向稳定限额为过程拓扑支路潮流的负向稳定限额为f(t)，k关联电源出力矢量为g(t)，k关联负荷矢量为l(t)，那么上述约束可表示为：
[0054][0055]a′
f(t)+g(t)-l(t)＝0
[0056]
一个省间联络线的交流子网b是指在过程拓扑上删除直流联络线支路和所有省级支路a后的交流电网。
[0057]
设为交流子网与直流支路关联或与电源/负荷关联的节点集合，为过过程拓扑中与相联结的支路集合，可能既包含交流支路也包含直流支路，为a删除所有不与相对应的列所得到的子矩阵，也即是一个|e|行列子矩阵，中对应和的元素和a中相对应的元素相同，而其它的元素均为零，设为的直流支路子集合，为的交流支路子集合，为将中对应行的元素置为零的子矩阵，为将中对应直流支路行的元素置为零的子矩阵，也即，矩阵里只有与对应的行有非零元素，而矩阵里只有与对应的行有非零元素，fa(t)为交流支路的潮流矢量，关联电源出力矢量为g(t)，k关联负荷矢量为l(t)，可得得到对交流子网有关约束如下：
[0058]
过程拓扑交流支路稳定限额约束
[0059]
过程拓扑与相对应的节点电力平衡约束
[0060]
交流子网b每条支路(j,k)连接两个节点j和k，支路电纳绝对值为y
(jk)
，bb为一个对角元素为y
(jk)
的对角线矩阵，设ab为交流子网b的拓扑关联矩阵，也即ab的行对应所有交流支路，ab的列对应交流子网的节点，交流子网的注入转移分布因子sb＝b
bab
(a
′bb
bab
)-1
，a
′b为ab的转置矩阵，设为sb只包括对应列的子矩阵。根据直流近似法，交流支路上的潮流为：
[0061][0062]
其中，为的转置矩阵；
[0063]
将该潮流公式带入过程拓扑交流支路稳定限额约束可得：
[0064][0065]
设fd(t)为过程拓扑直流支路上的潮流矢量，kd为过程拓扑中只与直流支路相连接的节点集合，即没有任何交流支路与kd中节点连接，ad为a对应kd列的子矩阵，即ad通过删除a中与节点k\kd对应的列而得到，采用gd(t)表示kd关联电源出力矢量，ld(t)表示kd关联负荷矢量，则与直流有关的约束为：
[0066]
直流流支路稳定限额约束：
[0067]
与kd相对应的节点电力平衡约束：a
′df(t)+gd(t)-ld(t)＝0。
[0068]
由于上述节点电力平衡约束只包含了直流节点的电力平衡约束，需要增加全网平衡约束如下：
[0069]
∑i(gi(t)-li(t))＝0
[0070]
其中，gi(t)为k上第i个节点关联电源出力矢量，l(t)为k上第i个节点关联负荷矢量。
[0071]
转换后的交流子网约束为：
[0072][0073][0074]a′df(t)+gd(t)-ld(t)＝0
[0075]
∑i(gi(t)-li(t))＝0。
[0076]
获得简化后的交直流混联电网拓扑，基于简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清。由于电网拓扑简化到尽量只含直流模型，在省间电力交易过程中，电力交易与直流模型进行耦合，从而使得省间电力交易的优化出清过程快速并满足电网的运行条件。
[0077]
基于相同的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件系统，一种省间电力交易优化出清系统，包括：
[0078]
过程拓扑模块，在基础拓扑上，获取待简化省级电网，将待简化省级电网的受端和送端简化为节点，将受端节点与连接待简化省级电网所有受端的所有省间联络线相连接，将送端节点与连接待简化省级电网所有送端的所有省间联络线相连接，增加连接受端节点和送端节点的直流支路，并将待简化省级电网用以省间电力交易的可用输电能力作为对应直流支路的可用输电能力；其中，待简化省级电网为在省间电力交易中同时具有受端和送端的省级电网。
[0079]
交流子网模块，获取过程拓扑中的交流子网，对交流子网的约束进行转换，获得简化后的交直流混联电网拓扑。
[0080]
交流子网模块中，获取过程拓扑中的交流子网，包括：
[0081]
根据预设的交流子网满足条件，从过程拓扑中获取交流子网；其中，预设的交流子
网满足条件为：过程拓扑上删除所有直流支路后连接相通、且不与其它交流联络线相连的交流电网。
[0082]
交流子网的约束包括交流支路稳定限额约束和节点平衡越苏，交流子网模块中，转换后的交流子网约束为：
[0083][0084][0085]a′df(t)+gd(t)-ld(t)＝0
[0086]
∑i(gi(t)-li(t))＝0
[0087]
其中，为sb只包括对应列的子矩阵，sb为交流子网的注入转移分布因子，为交流子网与直流支路关联或与电源/负荷关联的节点集合，fa(t)为交流支路潮流的负向稳定限额，为交流支路潮流的正向稳定限额，f(t)为过程拓扑支路上的潮流矢量，为的转置矩阵，为将中对应行的元素置为零的子矩阵，为a删除所有不与相对应的列所得到的子矩阵，a为过程拓扑上的节点关联矩阵，为的交流支路子集合，为过程拓扑中与相连接的支路集合，为关联电源出力矢量，为关联负荷矢量，fd(t)为过程拓扑直流支路上的潮流矢量，fd(t)为直流支路潮流的负向稳定限额，为直流支路潮流的正向稳定限额，a
′d为ad的转置矩阵，ad为a对应kd列的子矩阵，kd为过程拓扑中只与直流支路相连接的节点集合，g(t)为k关联电源出力矢量，l(t)为k关联负荷矢量，k为过程拓扑的节点集合，gi(t)为k上第i个节点关联电源出力矢量，l(t)为k上第i个节点关联负荷矢量，gd(t)为kd关联电源出力矢量，ld(t)为kd关联负荷矢量。
[0088]
优化出清模块，根据简化后的交直流混联电网拓扑，进行省间电力交易优化出清。
[0089]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行省间电力交易优化出清方法。
[0090]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行省间电力交易优化出清方法的指令。
[0091]
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。
[0092]
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。
[0093]
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。
[0094]
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。
[0095]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。