一种基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法及系统

本发明涉及电力系统调度与优化控制，具体地，涉及一种基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法及系统。

背景技术：

1、随着社会用电负荷规模持续增长，以及新能源发电比例不断提高，不同区域电网之间的电力供需波动更加明显。部分区域在负荷高峰时可能出现供电缺口，而其他区域可能存在发电余量或备用容量。如果不能及时进行跨区域协调调度，容易造成局部区域供电紧张、输电线路过载、电力资源浪费以及电网运行安全风险。

2、现有跨区域电力调度方式通常依赖人工经验、固定规则或单一目标优化方法。例如，部分方法仅以调度成本为单一优化目标，容易出现压低了调度成本，但出现输电损耗过高、线路安全裕度被过度压缩的情况，无法同时兼顾电网经济性与电网运行的长期稳定性。由于缺乏多目标综合评分的引导，使得跨区域电力调度决策难以在多区域间实现资源的最优互济，部分区域的富余电力资源无法高效外送，受援区域的电力缺口得不到最适配的支援，最终拉低了全网整体的电力资源利用率。

3、此外，现有的跨区域电力调度方式未基于可支援区域的最大支援容量筛选候选支援区域，使得跨区域电力调度时容易出现支援区域处理超出自身可支援余量或输电通道容量超限的情况，既无法精准填补受援区域的电力缺口，还可能造成跨区域输电通道过载，直接影响电网运行安全。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法及系统，大大提高了跨区域电力资源配置的效率和电网运行的稳定性。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：在每个调度时段内，基于区域的可供电能力和电力负荷需求，计算每个区域的电力供需差值，确定每个区域为电力受援区域或电力可支援区域，并计算每个区域的电负荷缺口和可支援电力余量；

5、步骤s2：根据电力受援区域的电负荷缺口、电力可支援区域的可支援电力余量以及电力受援区域与电力可支援区域之间输电通道的剩余输电容量确定电力可支援区域对电力受援区域的最大支援容量，从电力可支援区域中筛选出所述电力受援区域的候选支援区域；

6、步骤s3：构建融合跨区域协调调度的成本、输电损耗、剩余电负荷缺口、线路安全裕度和电力资源利用率的多目标综合安全评分函数，并设置跨区域协调调度约束条件；

7、步骤s4：基于每个电力受援区域的候选支援区域确定初始的跨区域协调调度方案，结合多目标综合安全评分函数，采用非支配排序遗传算法求解出最优的跨区域协调调度方案。

8、进一步地，其特征在于：

9、若在调度时段内区域的电力供需差值，判定区域为电力受援区域；

10、若在调度时段内区域的电力供需差值，判定区域为电力可支援区域；

11、其中，表示预设的电负荷缺口阈值，表示预设的供电余量阈值。

12、进一步地，每个区域的电负荷缺口和可支援电力余量的计算过程为：

13、

14、

15、其中，表示调度时段内区域的电负荷缺口，表示调度时段内区域的可支援电力余量，表示调度时段内区域的电力负荷需求，表示调度时段内区域的可供电能力，表示调度时段内区域需要保留的安全备用容量，表示取最大值。

16、进一步地，步骤s2中电力可支援区域对电力受援区域的最大支援容量的确定过程为：

17、

18、其中，表示在调度时段内电力可支援区域对电力受援区域的最大支援容量，表示在调度时段内电力可支援区域的可支援电力余量，表示在调度时段内电力受援区域的电负荷缺口，表示在调度时段内电力可支援区域与电力受援区域之间输电通道的剩余输电容量，，表示电力可支援区域与电力受援区域之间输电通道的最大允许容量，表示电力可支援区域向电力受援区域的输电通道当前已有输电功率，表示取最小值。

19、进一步地，所述多目标综合安全评分函数的构建过程为：

20、

21、其中，表示所有电力受援区域第个跨区域协调调度方案，，其中，表示电力可支援区域向电力受援区域的输电容量，表示电力可支援区域的机组出力调整量，表示电力可支援区域的备用容量调整量，表示电力可支援区域的电负荷调整量；表示的多目标综合安全评分函数，表示的成本目标函数，表示的输电损耗目标函数，表示的剩余电负荷缺口目标函数，表示的线路安全裕度目标函数，表示的资源利用率目标函数。

22、进一步地，所述跨区域协调调度约束条件包括：跨区域输电容量约束、跨区域输电通道剩余容量约束、跨区域协调调度中电力支援区域的供电余量约束、跨区域协调调度中电力受援区域的电负荷缺口约束、跨区域输电线路安全约束、跨区域协调调度的功率平衡约束、跨区域协调调度中电力支援区域的机组出力约束和跨区域协调调度中电力支援区域的备用容量约束。

23、进一步地，步骤s4包括如下子步骤：

24、步骤s4.1：从初始的跨区域协调调度方案随机选择作为初代的父种群个体，将多目标综合安全评分函数作为非支配排序遗传算法的适应度函数，并设置非支配排序遗传算法的最大迭代次数；

25、步骤s4.2：将当前的父种群个体基于自适应交叉概率和自适应变异概率更新，得到当前的子种群个体，与当前的父种群个体合并成当前种群；

26、步骤s4.3：基于适应度函数确定当前种群中个体对之间的支配关系，划分非支配等级，并计算每个非支配等级内个体拥挤距离，其中，非支配等级中无任何体个体能支配的等级为最优非支配等级；

27、步骤s4.4：按照非支配等级顺序将个体放入新种群，直至某一非支配等级中所有个体无法全部放入新种群的剩余空位时，按照所述非支配等级内个体拥挤距离从大到小的顺序，填充新种群的剩余空位，得到新一代父种群；

28、步骤s4.5：重复步骤s4.2-s4.4，直至达到最大迭代次数，从最优非支配等级中选择一个个体作为最优的跨区域协调调度方案。

29、进一步地：

30、所述自适应交叉概率的计算过程为：

31、

32、所述自适应变异概率的计算过程为：

33、

34、其中，表示交叉概率，表示变异概率，表示交叉概率最小值，表示交叉概率最大值，表示变异概率最小值，表示变异概率最大值，表示当前的父种群个体的第个目标函数值，表示当前的父种群个体中第个目标函数最小值，表示当前的父种群个体中第个目标函数最大值，表示当前的父种群第个目标函数平均值，表示防止分母为零的极小正数。

35、进一步地，还包括基于设置的跨区域协调调度约束条件对子种群个体进行约束检查：

36、若跨区域输电容量约束不满足时，将电力可支援区域向电力受援区域的输电容量进行更新修复：

37、；

38、若跨区域协调调度中电力支援区域的供电余量约束不满足时，将电力可支援区域向电力受援区域的输电容量进行更新修复：

39、

40、若跨区域输电线路安全约束不满足时，将电力可支援区域向电力受援区域的输电容量进行更新修复：

41、

42、其中，表示更新修复后电力可支援区域向电力受援区域的输电容量，表示电力可支援区域的可支援电力余量，表示电力受援区域数，表示的索引，表示电力可支援区域向电力受援区域的输电容量，表示输电线允许的最大安全负载率。

43、进一步地，本发明还提供了一种基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度系统，包括：区域状态识别模块、候选跨区域协调调度方案确定模块、多目标综合安全评分模块和调度方案生成模块；

44、所述区域状态识别模块用于在每个调度时段内，基于区域的可供电能力和电力负荷需求，计算每个区域的电力供需差值，确定每个区域为电力受援区域或电力可支援区域；

45、所述候选跨区域协调调度方案确定模块用于计算每个区域的电负荷缺口和可支援电力余量，确定电力可支援区域对电力受援区域的最大支援容量，从电力可支援区域中筛选出所述电力受援区域的候选支援区域，并基于每个电力受援区域的候选支援区域确定初始的跨区域协调调度方案；

46、所述多目标综合安全评分模块用于构建融合跨区域协调调度的成本、输电损耗、剩余电负荷缺口、线路安全裕度和电力资源利用率的多目标综合安全评分函数，并设置跨区域协调调度约束条件；

47、所述调度方案生成模块用于基于初始的跨区域协调调度方案结合多目标综合安全评分函数为目标，采用非支配排序遗传算法求解出最优的跨区域协调调度方案。

48、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

49、（1）本发明基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法及系统能够自动识别电力受援区域和电力可支援区域，并基于电力可支援区域对电力受援区域的最大支援容量筛选出电力受援区域的候选支援区域，从而提前锁定各区域的电力负荷缺口和可支援电力余量，从源头上避免跨区域电力协同调度过程中支援出力超出区域承载能力的问题，大幅降低跨区域输电通道过载风险，实现跨区域电力资源合理配置，减少资源浪费，同时，大幅压缩后续非支配排序遗传算法求解的寻优空间，显著降低计算耗时；

50、（2）本发明基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法及系统构建融合跨区域协调调度的成本、输电损耗、剩余电负荷缺口、线路安全裕度和电力资源利用率的多目标综合安全评分函数，能够降低跨区域输电过程中的线路过载风险并提高跨区域电力资源配置效率和电网运行稳定性；

51、（3）本发明基于候选支援容量与综合安全评分的跨区域电力协调调度方法及系统采用非支配排序遗传算法求解出最优的跨区域协调调度方案，能够适配多目标综合安全评分的冲突特性，兼顾多维度的跨区域电力协同调度需求，抗负荷波动和通道扰动的能力更强，适用于复杂的跨区域电网运行场景。