寧夏電網(wǎng)考慮聯(lián)絡(luò)線考核的實(shí)時(shí)計(jì)劃功能實(shí)現(xiàn)

段金長(zhǎng) ，程彩艷 ，馬冬冬 ，劉鵬飛 ，袁 靜

(1.國(guó)電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京211106；2.國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司，寧夏銀川750001)

國(guó)內(nèi)發(fā)電計(jì)劃編制主要集中在年度計(jì)劃和日前計(jì)劃編制，集中在調(diào)度模式[1]和模型[2-4]方面，在實(shí)時(shí)調(diào)度中對(duì)計(jì)劃的執(zhí)行和修改依然依靠調(diào)度員來控制，實(shí)時(shí)計(jì)劃與日前計(jì)劃之間的協(xié)調(diào)在實(shí)際中使用較少。實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃根據(jù)超短期預(yù)測(cè)和計(jì)劃信息,在當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)基礎(chǔ)上，綜合考慮系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束、電網(wǎng)安全約束和機(jī)組運(yùn)行約束，采用考慮安全約束的優(yōu)化算法，滾動(dòng)編制未來多時(shí)段發(fā)電計(jì)劃。實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃的時(shí)段間隔為5m in或15min,計(jì)劃編制的時(shí)間范圍為15m in之后的未來1 h或多個(gè)小時(shí)[5]。

1 網(wǎng)省數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享

寧夏電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)既有調(diào)管機(jī)組，也有上級(jí)電網(wǎng)直調(diào)的機(jī)組。轄區(qū)內(nèi)機(jī)組共同參與網(wǎng)內(nèi)電力電量平衡，同時(shí)要服從上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)外送聯(lián)絡(luò)線要求，使得其計(jì)劃編制流程和方式都有別于其他地區(qū)，具體流程如圖1所示。

圖1 滾動(dòng)計(jì)劃編制縱向?qū)崟r(shí)共享流程

為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)省日內(nèi)實(shí)時(shí)計(jì)劃之間的協(xié)調(diào)控制，考慮到網(wǎng)省數(shù)據(jù)交互量較大，且實(shí)時(shí)性要求很高，本文提出一種大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)共享機(jī)制，截止目前已實(shí)現(xiàn)交互的數(shù)據(jù)有：

（1）分中心下發(fā)的數(shù)據(jù)包括日前地理聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、直調(diào)機(jī)組日前發(fā)電計(jì)劃、日前廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、直調(diào)機(jī)組實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃、實(shí)時(shí)廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃等。

（2）省級(jí)調(diào)度中心上報(bào)的數(shù)據(jù)包括日前系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、省級(jí)電網(wǎng)新能源預(yù)測(cè)總加、省級(jí)電網(wǎng)火電出力總加、省級(jí)電網(wǎng)火電出力上下限、省級(jí)電網(wǎng)水電出力總加、省級(jí)電網(wǎng)水電出力上下限等。

2 廣義聯(lián)絡(luò)線定義

根據(jù)西北電網(wǎng)調(diào)度管理要求，通過劃分不同控制區(qū)的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)度和管理，各控制區(qū)之間通過廣義聯(lián)絡(luò)線相互聯(lián)系，達(dá)到統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理、責(zé)任共擔(dān)、平等互利的目的。廣義聯(lián)絡(luò)線定義為：

式（1，2）中：p為某省的控制區(qū)，即省內(nèi)的網(wǎng)調(diào)機(jī)組群；r為某省的省調(diào)，即省內(nèi)的省調(diào)機(jī)組群；m為某個(gè)省，省內(nèi)有分控制區(qū)和省調(diào)；t為時(shí)刻為m省t時(shí)刻的超短期系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)為m省t時(shí)刻的超短期新能源預(yù)測(cè)為m省的控制區(qū)t時(shí)刻超短期新能源預(yù)測(cè)；為m省的省調(diào)裝機(jī)容量為 m 省的控制區(qū)裝機(jī)容量和分別為m省時(shí)刻的火電和水電機(jī)組出力總加和分別為 m 省控制區(qū) t時(shí)刻的火電機(jī)組和水電機(jī)組出力總加為 m 省 t時(shí)刻的廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃為m省控制區(qū)t時(shí)刻的廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃。

為了計(jì)算方便，進(jìn)一步分析廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃的意義，推導(dǎo)出省廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃和對(duì)應(yīng)控制區(qū)廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃的關(guān)系，首先引入2個(gè)等式，發(fā)用電平衡：

式（3）中：Tm，t為 m 省 t時(shí)刻的受電計(jì)劃。

裝機(jī)容量比例恒等式：

通過式（1—4）易得：

式（5）中：Tm，t為 m 省 t時(shí)刻的受電計(jì)劃。

式（5）表明，省廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃與相應(yīng)控制區(qū)廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃之和等于該省受電計(jì)劃，由此可知，只要省級(jí)電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化同時(shí)跟蹤各自廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃，就能使得實(shí)際受電跟蹤計(jì)劃受電，保證省級(jí)電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)實(shí)時(shí)計(jì)劃編制系統(tǒng)平行運(yùn)行，互不干擾，同時(shí)又相輔相成。

3 優(yōu)化模型建模

3.1 普通模型

（1）優(yōu)化目標(biāo)：

（2）約束條件。包括負(fù)荷平衡、備用約束、機(jī)組運(yùn)行約束、電網(wǎng)安全約束等電網(wǎng)運(yùn)行約束，在參考文獻(xiàn)中已有詳細(xì)描述[5]，在此就不再贅述。

3.2 特殊化模型

針對(duì)寧夏電網(wǎng)實(shí)際協(xié)調(diào)調(diào)度需求，在上述模型的基礎(chǔ)上增加廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃約束，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)劃編制結(jié)果跟蹤廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃指標(biāo)。廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃約束，模型修改為：

廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃約束為軟約束，優(yōu)化目標(biāo)中設(shè)置廣義聯(lián)絡(luò)線約束松弛成本，保證廣義聯(lián)絡(luò)線約束盡量滿足，優(yōu)化目標(biāo)修正為：

4 運(yùn)行效果

通過在寧夏電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用和運(yùn)行結(jié)果對(duì)比分析，本文通過2種控制效果來進(jìn)行闡述，由于考慮了廣義聯(lián)絡(luò)線控制目標(biāo)，被考核電量基本上維持在較低的水平，達(dá)到了控制目標(biāo)，模型控制效果一目了然。

（1）廣義聯(lián)絡(luò)線控制目標(biāo)被突破（松弛）。圖2為實(shí)時(shí)計(jì)劃滾動(dòng)計(jì)算結(jié)果突破廣義聯(lián)絡(luò)線控制目標(biāo) （計(jì)算值和實(shí)際值在04∶15-05∶45時(shí)間段偏離計(jì)劃目標(biāo)值），縱坐標(biāo)為廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃出力，橫坐標(biāo)為時(shí)間。

圖2松弛結(jié)果示意圖

圖2 只列出廣義聯(lián)絡(luò)線計(jì)算值、實(shí)際值和控制目標(biāo)值對(duì)比。這種情況下單純靠省內(nèi)機(jī)組已無法滿足聯(lián)絡(luò)線控制要求，正常情況下應(yīng)由調(diào)度員向上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)申請(qǐng)聯(lián)絡(luò)線交易以滿足聯(lián)絡(luò)線控制要求。為了驗(yàn)證模型計(jì)算的有效性和計(jì)劃的正常編制，本次計(jì)算不考慮最新的聯(lián)絡(luò)線修改。從圖2結(jié)果可以看出，模型具備自動(dòng)松弛廣義聯(lián)絡(luò)線控制約束的功能。

（2）廣義聯(lián)絡(luò)線控制目標(biāo)被滿足 （非松弛）。圖3為實(shí)時(shí)計(jì)劃滾動(dòng)計(jì)算結(jié)果滿足廣義聯(lián)絡(luò)線控制目標(biāo)（計(jì)算值、實(shí)際值與計(jì)劃目標(biāo)值重疊），電網(wǎng)運(yùn)行能夠按照指定的控制目標(biāo) （下發(fā)的廣義聯(lián)絡(luò)線控制要求）運(yùn)行，寧夏省內(nèi)機(jī)組計(jì)劃滿足的廣義聯(lián)絡(luò)線考核要求，不會(huì)產(chǎn)生額外的考核電量。

圖3 非松弛結(jié)果示意圖

5 結(jié)束語

該功能通過與日前計(jì)劃有機(jī)協(xié)調(diào)，實(shí)時(shí)滾動(dòng)調(diào)整機(jī)組計(jì)劃，使得全網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷偏差和廣義聯(lián)絡(luò)線控制要求。通過在寧夏電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行，截止目前功能整體運(yùn)行平穩(wěn)安全，廣義聯(lián)絡(luò)線控制效果明顯，很好地滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行和上級(jí)調(diào)度部門考核要求，為寧夏電網(wǎng)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)能極大地減輕調(diào)度人員工作量，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

[1]王 楠，張粒子，劉寶成，等.日前節(jié)能發(fā)電調(diào)度計(jì)劃與實(shí)時(shí)控制的協(xié)調(diào)方式[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(17)：45-55.

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