一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，屬于電力系統(tǒng)需求側(cè)管理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]有序用電是需求側(cè)管理的重要組成部分，旨在電力供應(yīng)不足、突發(fā)事件等情況下，通過(guò)行政措施、經(jīng)濟(jì)手段、技術(shù)方法，依法控制部分用電需求，維護(hù)供用電秩序平穩(wěn)的管理工作。改革開(kāi)放以后，國(guó)家經(jīng)濟(jì)加快發(fā)展，電力供需緊張，有序用電發(fā)揮了重要作用。
[0003]進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)電力需求迅猛增長(zhǎng)，盡管電力建設(shè)高速發(fā)展，但是由于負(fù)荷需求飛速增長(zhǎng)，能源危機(jī)和供需矛盾依然存在。2011年煤電運(yùn)矛盾造成電力供需緊張，涉及范圍從華中局部地區(qū)逐漸擴(kuò)大到17個(gè)省(市、區(qū))，其中包括山西、陜西、寧夏等產(chǎn)煤大省。面對(duì)嚴(yán)峻的形勢(shì)，國(guó)家電網(wǎng)公司按照國(guó)家發(fā)展改革委要求，組織各網(wǎng)省公司通過(guò)落實(shí)提前制定的有序用電方案，控制工業(yè)負(fù)荷需求，保障民生用電，有效避免了大面積拉閘限電。
[0004]有序用電缺口指標(biāo)的分配是指，將電力缺口指標(biāo)分配給有序用電參與用戶，指導(dǎo)其限電生產(chǎn)與工作的過(guò)程。對(duì)用戶進(jìn)行有序用電將不可避免地對(duì)用戶的生產(chǎn)與工作造成影響，降低其經(jīng)濟(jì)效益。然而，對(duì)不同用戶限電所帶來(lái)的損失是不一樣的，比如，通常對(duì)連續(xù)生產(chǎn)型工業(yè)用戶限電造成的經(jīng)濟(jì)損失，就要比對(duì)可中斷生產(chǎn)型工業(yè)用戶的大。通過(guò)調(diào)整電力缺口指標(biāo)的分配，實(shí)現(xiàn)這一指標(biāo)在用戶間的最優(yōu)化分配，可以盡可能地降低有序用電工作對(duì)用戶造成的影響，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的限電損失最小化。指標(biāo)靜態(tài)分配是否科學(xué)和最優(yōu)，影響著有序用電工作的開(kāi)展效果，是開(kāi)展有序用電工作的核心過(guò)程。
[0005]影響有序用電的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，可以從源、網(wǎng)、荷三端進(jìn)行分析，從源端來(lái)看，有序用電工作可能是由于峰荷期間發(fā)電側(cè)可調(diào)發(fā)電能力不足造成的，也可能是由于負(fù)荷波動(dòng)非常劇烈，發(fā)電側(cè)調(diào)峰能力不足導(dǎo)致的。從網(wǎng)端來(lái)分析，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的缺陷、輸電能力的不足以及網(wǎng)絡(luò)故障都有可能影響系統(tǒng)安全，進(jìn)而需要進(jìn)行有序用電工作。同樣地，負(fù)荷側(cè)的預(yù)測(cè)精度、負(fù)荷結(jié)構(gòu)與限電避峰大小都會(huì)影響到有序用電工作。然而，目前的有序用電缺口指標(biāo)分配方法，通常只考慮了用戶限電的優(yōu)先級(jí)，對(duì)于高耗能、環(huán)境污染大的用戶優(yōu)先限電，沒(méi)有考慮到限電對(duì)于不同用戶的經(jīng)濟(jì)損失差異，更沒(méi)有從源、網(wǎng)、荷三端進(jìn)行分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出了一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，該方法通過(guò)對(duì)源、網(wǎng)、荷三端綜合建模，形成了有序用電缺口指標(biāo)的線性規(guī)劃模型，采用最優(yōu)化方法求解得到對(duì)用戶和社會(huì)損失最小的有序用電缺口指標(biāo)分配方案。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，具體包括如下步驟:
[0008]步驟SSl:建立用戶等效虛擬機(jī)組；
[0009]步驟SS2:建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的目標(biāo)函數(shù)；
[0010]步驟SS3:建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的源網(wǎng)荷三端約束條件；
[0011]步驟SS4:采用優(yōu)化算法求解該模型，得到求解結(jié)果，分配缺口指標(biāo)。
[0012]優(yōu)選地，步驟SSl包括:進(jìn)行有序用電時(shí)，通過(guò)對(duì)用戶負(fù)荷的限電潛力評(píng)估，得到用戶負(fù)荷能提供最大限電潛力；用戶側(cè)的限電可以等效看作發(fā)電側(cè)的增加出力，同時(shí)可以將負(fù)荷的限電潛力轉(zhuǎn)化為等效的虛擬機(jī)組，而負(fù)荷的限電損失即為虛擬機(jī)組的等效發(fā)電成本。
[0013]優(yōu)選地，步驟SS2包括:電力系統(tǒng)進(jìn)行有序用電時(shí)，產(chǎn)生的成本包含實(shí)際機(jī)組和虛擬機(jī)組的發(fā)電成本之和，而虛擬機(jī)組的發(fā)電成本對(duì)應(yīng)的是用戶的限電損失，目標(biāo)函數(shù)為實(shí)際機(jī)組和虛擬機(jī)組的發(fā)電成本之和。
[0014]優(yōu)選地，步驟SS3所述的源網(wǎng)荷三端約束條件包括:實(shí)際機(jī)組及虛擬機(jī)組容量約束、網(wǎng)絡(luò)約束、負(fù)荷平衡約束。
[0015]優(yōu)選地，實(shí)際機(jī)組及虛擬機(jī)組容量約束包括:實(shí)際機(jī)組和等效機(jī)組的出力必須大于0，小于其機(jī)組容量。
[0016]優(yōu)選地，網(wǎng)絡(luò)約束包括:線路潮流必須小于其線路容量。
[0017]優(yōu)選地，負(fù)荷平衡約束包括:機(jī)組出力必須等于系統(tǒng)負(fù)荷。
[0018]優(yōu)選地，步驟SS4包括:采用數(shù)學(xué)優(yōu)化求解工具對(duì)所述模型進(jìn)行求解，求解得到的虛擬機(jī)組出力即為應(yīng)當(dāng)分配給相應(yīng)負(fù)荷的最優(yōu)缺口指標(biāo)。
[0019]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:(I)綜合考慮了源網(wǎng)荷三端特性對(duì)有序用電工作的影響，采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型對(duì)源網(wǎng)荷三端特性進(jìn)行建模；(2)將用戶限電潛力轉(zhuǎn)化為等效的虛擬機(jī)組，物理概念清晰，易于理解，計(jì)算方法簡(jiǎn)單；(3)模型屬于線性規(guī)劃模型，求解方法成熟高效，能夠快速計(jì)算得到最優(yōu)的缺口指標(biāo)分配方案。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法的總體實(shí)施流程框圖。
[0021]圖2所述的是本發(fā)明的一種實(shí)施例的有序用電缺口指標(biāo)分配的示例系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]如圖1所示的是本發(fā)明的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法的總體實(shí)施流程框圖，圖2所述的是本發(fā)明的一種實(shí)施例的有序用電缺口指標(biāo)分配的示例系統(tǒng)，系統(tǒng)中含有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)61、62，三個(gè)負(fù)荷01、02、03，以及一條傳輸線路1^1，參數(shù)如下:
[0024]G1、G2發(fā)電機(jī):額定容量100MW
[0025]D1、D2、D3 負(fù)荷:120MW，50MW*2 負(fù)荷
[0026]LI線路:傳輸容量250麗
[0027]在該實(shí)施例中，系統(tǒng)提供的最大可調(diào)發(fā)電能力為200麗，而負(fù)荷為220MW，發(fā)電能力無(wú)法滿足負(fù)荷需求，源端發(fā)電能力受限，因此需要進(jìn)行有序用電。本發(fā)明提出一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法包括以下步驟:
[0028]I)建立等效虛擬機(jī)組；
[0029]進(jìn)行有序用電時(shí)，通過(guò)對(duì)Dl?D3負(fù)荷的限電潛力評(píng)估，得到Dl能提供最大20MW的限電潛力，而D2、D3各能提供10麗的限電潛力。實(shí)際上，用戶側(cè)的限電可以等效看作發(fā)電側(cè)的增加出力，因此，可以將負(fù)荷的限電潛力轉(zhuǎn)化為等效的虛擬機(jī)組，而負(fù)荷的限電損失即為虛擬機(jī)組的等效發(fā)電成本。Xl?X3代表等效虛擬機(jī)組，分別對(duì)應(yīng)Dl?D3，其額定容量分別為20麗、10麗、10麗，分別代表Dl?D3的限電潛力。
[0030]2)建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的目標(biāo)函數(shù)；
[0031]對(duì)于電力系統(tǒng)而言，進(jìn)行有序用電時(shí)，產(chǎn)生的成本包含實(shí)際機(jī)組和虛擬機(jī)組的發(fā)電成本之和，而虛擬機(jī)組的發(fā)電成本對(duì)應(yīng)的是用電的限電損失，因此目標(biāo)函數(shù)如式(I)所示:
[0032]min{clgl+c2g2+blxl+b2x2+b3x3} (I)
[0033]其中:
[0034]gl，g2:實(shí)際機(jī)組G1、G2出力值，屬于決策變量；
[0035]Cl，c2:實(shí)際機(jī)組的發(fā)電成本；
[0036]xl，x2，x3:等效虛擬機(jī)組出力值，屬于決策變量；
[0037]bl，b2, b3:等效虛擬機(jī)組的發(fā)電成本，即原負(fù)荷的單位限電損失；
[0038]3)建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的源網(wǎng)荷三端約束條件；
[0039]約束條件中考慮了源網(wǎng)荷三端受限的影響，共含有三類不同的約束條件，分別為實(shí)際及虛擬機(jī)組容量約束、網(wǎng)絡(luò)約束、負(fù)荷平衡約束，如式(2)?(5)所示:
[0040]實(shí)際機(jī)組容量約束0〈gl，g2〈100 (2)
[0041]等效機(jī)組容量約束0〈xl〈20，0〈x2，x3〈10 (3)
[0042]網(wǎng)絡(luò)約束gl+g2〈250 (4)
[0043]負(fù)荷平衡約束gl+g2+xl+x2+x3 = 220 (5)
[0044]網(wǎng)絡(luò)約束中，實(shí)際機(jī)組和等效機(jī)組的出力必須大于0，小于其機(jī)組容量；網(wǎng)絡(luò)約束中，線路潮流必須小于其線路容量；負(fù)荷平衡約束中，機(jī)組出力必須等于系統(tǒng)負(fù)荷。
[0045]4)采用優(yōu)化算法求解該模型，得到求解結(jié)果，分配缺口指標(biāo)；
[0046]采用數(shù)學(xué)優(yōu)化求解工具如CLPEX等，對(duì)該模型進(jìn)行求解，求解得到的虛擬機(jī)組出力xl，x2，x3即為應(yīng)當(dāng)分配給Dl?D3負(fù)荷的缺口指標(biāo)。
[0047]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，具體包括如下步驟: 步驟SSl建立用戶等效虛擬機(jī)組； 步驟SS2建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的目標(biāo)函數(shù)； 步驟SS3建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的源網(wǎng)荷三端約束條件； 步驟SS4采用優(yōu)化算法求解該模型，得到求解結(jié)果，分配缺口指標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，所述步驟SSl包括:進(jìn)行有序用電時(shí)，通過(guò)對(duì)用戶負(fù)荷的限電潛力評(píng)估，得到用戶負(fù)荷能提供最大限電潛力；用戶側(cè)的限電可以等效看作發(fā)電側(cè)的增加出力，同時(shí)可以將負(fù)荷的限電潛力轉(zhuǎn)化為等效的虛擬機(jī)組，而負(fù)荷的限電損失即為虛擬機(jī)組的等效發(fā)電成本。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，所述步驟SS2包括:電力系統(tǒng)進(jìn)行有序用電時(shí)，產(chǎn)生的成本包含實(shí)際機(jī)組和虛擬機(jī)組的發(fā)電成本之和，而虛擬機(jī)組的發(fā)電成本對(duì)應(yīng)的是用戶的限電損失，目標(biāo)函數(shù)為實(shí)際機(jī)組和虛擬機(jī)組的發(fā)電成本之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，所述步驟SS3所述的源網(wǎng)荷三端約束條件包括:實(shí)際機(jī)組及虛擬機(jī)組容量約束、網(wǎng)絡(luò)約束、負(fù)荷平衡約束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，所述實(shí)際機(jī)組及虛擬機(jī)組容量約束包括:實(shí)際機(jī)組和等效機(jī)組的出力大于O，小于其機(jī)組容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)約束包括:線路潮流小于其線路容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，負(fù)荷平衡約束包括:機(jī)組出力等于系統(tǒng)負(fù)荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，所述步驟SS4包括:采用數(shù)學(xué)優(yōu)化求解工具對(duì)所述模型進(jìn)行求解，求解得到的虛擬機(jī)組出力即為應(yīng)當(dāng)分配給相應(yīng)負(fù)荷的最優(yōu)缺口指標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮源網(wǎng)荷三端特性的有序用電缺口指標(biāo)分配算法，其特征在于，具體包括如下步驟：建立用戶等效虛擬機(jī)組；建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的目標(biāo)函數(shù)；建立有序用電缺口指標(biāo)分配模型的源網(wǎng)荷三端約束條件；采用優(yōu)化算法求解該模型，得到求解結(jié)果，分配缺口指標(biāo)。本發(fā)明綜合考慮了源網(wǎng)荷三端特性對(duì)有序用電缺口指標(biāo)分配的影響，具有計(jì)算量小、開(kāi)發(fā)難度低、物理含義明晰、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104809656
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510131711
【發(fā)明人】陳霄, 范潔, 顏慶國(guó), 易永仙, 楊斌, 薛溟楓, 童星, 周玉, 金萍, 郭興昕, 崔高穎
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月24日