一种电网运行模拟数据维护、结果、仿真系统及优化方法与流程

1.本公开尤其涉及一种电网运行模拟数据维护、结果、仿真系统及优化方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在 先技术。
3.电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网；电 力网包含变电、输电、配电三个单元；电力网的任务是输送与分配电能以及改 变电压；近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发 展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全国已经形成了 东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的 大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架；电网复杂度较高， 电网节点之间的干扰性较大，电网运行风险较高，对电网运行进行智能预测， 提高对电网运行的智能管理和预测能力具有重要意义。
4.加快发展新能源已成为国际社会推动能源革命、应对全球气候变化的普遍 共识和一致行动；随着新能源加快发展，中国局部地区出现了弃风、弃光现象， 新能源消纳矛盾逐渐显现；由于资源禀赋特点、电力系统条件和市场体制机制 问题，新能源大规模开发利用面临很大挑战。
5.国内外专家学者关注电网运行仿真系统的开发和新能源消纳，但已有研究 都存在一个问题，即仅适用于现有的系统装机和负荷数据，无法及时的做出数 据更新和预测，工作量大且耗时；另外，电网运行随着不同能源的接入，是处 在不断变化中的，这对现有的电网运行仿真系统的开发提出更高的要求；要考 虑到各地区在不同时间内的负荷数据、厂站数据和联络线数据不同，其次有不 同的能源发电情况存在，在电源结构、网架结构、供需水平等方面都具有各自 特点，不能将国外相关系统运行经验直接照搬套用。
6.总之，现有的电网运行仿真系统存在以下几个问题：1)针对不同地区、不 同新能源加入，不能快速进行修改调整；2)不能有效预测电力系统的负荷和装 机情况；3)不能有效得出未来一段时间电力系统的相关指标，包含新能源系统 的消纳情况。


技术实现要素：

7.本公开为了解决上述问题，提出了一种电网运行模拟数据维护、结果、仿 真系统及优化方法；本公开通过电网运行仿真系统可以多方位、多角度针对不 同的新能源接入电网模型进行可重复试验，计算未来一段时间的系统指标；同 时，本公开采用分层架构设计，包括有数据维护系统(数据管理模块、公共数 据模块、系统数据模块)和模拟结果系统(运行模拟模块、固定表、工作位置 图、充电统计模块)，各模块之间相互关联。
8.第一方面，本公开提供了一种电网运行模拟数据维护系统，包括数据管理 模块、公共数据模块和系统数据模块；
9.所述数据管理模块，用于设置数据存储目录，存入原始数据，以及用于设 置最大
备份记录条数和备份保留时间；所述数据管理模块还包括重新读取单元， 用于重新读取数据目录中的计算数据，系统打开时自动读取默认数据目录内的 计算数据；
10.所述公共数据模块，用于进行模拟年份供热时间的设置；因供热期分布在 一年中的年头和年尾，故需要设置两个开始时间和两个结束时间；火电特性数 据为不同类型火电机组典型煤耗和排放数据，风光场数据为不同地区典型风光 场预测出力数据。
11.所述系统数据模块，用于提供生产模拟计算直接使用的数据。
12.进一步的，所述系统数据模块包括负荷查看单元、厂查看单元和联络线查 看单元：
13.所述负荷查看单元，用于根据负荷数据-负荷特性指标确定电网系统的年最 大负；该数据为日负荷曲线中所用标幺值负荷的基准值。在备用约束中输入负 荷备用和事故备用的大小。系统需要的热备用等于日最大负荷
×
负荷备用百分 比 事故备用，同时可维护典型日负荷曲线；
14.所述厂查看单元，用于针对性的选择不同新能源电站类型及对应的电站名 称，定位到所述新能源电站所有机组信息；进行数据的新增、修改和删除，针 对不同的电站进行数据的模拟和预测；模块中所包含的电站类型主要包括：燃 煤电厂、燃气电厂、水电站、核电站、风电场、光伏电站、抽水蓄能电站、储 能电站、自备电厂等；
15.所述联络线查看单元，用于选择线路类型和线路名称，定位到线路所有信 息，进行数据的新增、修改和删除，同时维护对应联络线的联络线送电曲线； 模块中考虑的联络线类型主要包括：特高压交流、500kv交流、特高压直流输电 线路等。
16.第二方面，本公开还提供了一种电网运行模拟仿真平台，其特征在于，包括 如第一方面所述的电网运行模拟数据维护系统和电网运行模拟结果系统；所述 电网运行模拟结果系统，包括运行模拟模块、展示模块和弃电统计模块；
17.所述运行模拟模块，用于在运行模拟计算选项中完成计算所需的相关设置；
18.展示模块包括固定表和工作位置图；所述固定表，用于查看对应日期的模 拟结果；所述工作位置图用于查看对应日期的不同类型机组在日负荷曲线上的 工作位置图；在“查看区间数据”中选择开始日期和结束日期，即可查看一段 时期范围内的不同类型机组在负荷曲线上的工作位置图；工作位置图上，不同 类型机组采用不同颜色标识，显示直观；
19.所述弃电统计模块，用于查看一段时期范围内的新能源场站发电的弃电量 和弃电率，以及模拟年份全年的新能源场站发电的弃电量和弃电率。
20.进一步的，所述运行模拟模块包括排序原则单元和其他装机信息展示单元；
21.所述排序原则单元包括电力平衡、电量平衡和弃电优先顺序，电力平衡和 电量平衡分别选择发电成本最小、节能优先、减排优先进行排序；弃电优先顺 序选择优先弃风、优先弃光和风光等比例。
22.其他装机信息展示单元填写生物质发电装机的装机总量和年利用小时、余 热余能发电的装机总量和年利用小时，以及分布式光伏的装机总量和出力预测 精度；
23.填写完毕后点击“开始计算”即可进行全年8760小时的生产模拟，模拟进 度可通过小窗进行观察。
24.进一步的，所述固定表包括每日的电力平衡表、电量平衡表和调峰平衡表。
25.进一步的，还用于查看一段时期范围内的不同类型机组在负荷曲线上的工 作位
置图。
26.第三方面，本公开还提供了一种电网运行模拟优化方法，包括：
27.获取电网运行的各类数据；
28.基于电网运行的各类数据，通过基于如第一方面所述的一种电网运行模拟 数据维护系统，进行数据输入；
29.根据数据输入的数据，选择所要生产模拟的电厂和联络线等相关设置；
30.通过基于如第二方面所述的电网运行模拟结果系统，进行相应的生产模拟；
31.展示各时间段固定表、工作位置图和弃电统计；
32.基于各时间段固定表、工作位置图和段弃电统计，生成未来电网运行策略。
33.本公开能够有效针对未来一段时间系统的负荷和系统的装机进行运行模拟， 得出未来一段时间系统的指标，包括：
34.在数据维护页面，可基于电网系统运行设置的各类数据，考虑新能源方式 的加入和选择，设置想要储存和预测的开始结束时间，输入相应的负荷和场站 数据；
35.在模拟结果页面，可以依据排序原则，进行相应的系统负荷和系统装机生 产模拟，从而得出未来一段时间系统的各项指标数据，进行相应的风险规避和 运行调整；
36.在排序原则中，综合电力系统的运行要求，考虑电力平衡，电量平衡，采 用发电成本最小、节能优先或减排优先的原则，考虑弃电优先顺序，采用优先 弃风，优先弃光或风光等比例的原则，建立电力系统运行模型，得到不同时间 段的电力运行的固定表(电力平衡表、电量平衡表、调峰平衡表)，工作位置图 和弃电统计图。
37.第四方面，本公开还提供了一种电网运行模拟优化系统，包括：在数据维 护页面、在模拟结果页面和在排序原则中；
38.在数据维护页面，可基于电网系统运行设置的各类数据，考虑新能源方式 的加入和选择，设置想要储存和预测的开始结束时间，输入相应的负荷和场站 数据。
39.在模拟结果页面，可以依据排序原则，进行相应的系统负荷和系统装机模 拟，从而得出未来一段时间系统的各项指标数据，进行相应的风险规避和运行 调整。
40.在排序原则中，综合电力系统的运行要求，考虑电力平衡，电量平衡，采 用发电成本最小、节能优先或减排优先的原则，考虑弃电优先顺序，采用优先 弃风，优先弃光或风光等比例的原则，建立电力系统运行模型，得到不同时间 段的电力运行的固定表(电力平衡表、电量平衡表、调峰平衡表)，工作位置图 和弃电统计图。
41.第五方面，本公开还提供了一种电网运行仿真系统，包括平台支撑模块、 数据管理模块、模拟运行模块和展示模块；
42.所述平台支撑模块，用于获取电网运行的各类数据；
43.所述数据管理模块，用于基于所述平台支撑模块中的各类数据，通过基于 如第一方面所述的一种电网运行模拟数据维护系统，进行数据输入；
44.模拟运行模块，用于基于数据管理模块所提供的数据，进行系统负荷和系 统装机的生产模拟；
45.所述展示模块，用于显示各类图表、曲线及各种数据。
46.第六方面，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在 存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现 第三方面中所述
的一种电网运行模拟优化方法。
47.第七方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机 程序，该程序被处理器执行时实现第三方面中所述的一种电网运行模拟优化方 法。
48.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
49.1.本公开采用高效、可靠、可扩展的架构体系设计，满足电网运行中新能 源接入复杂、数据交互量大等特点，实现各新能源成员简单、安全接入系统， 方便电力系统主体进行信息交互，做出准确的模拟预测。
50.2本公开中采用分层架构设计有数据维护系统(数据管理模块、公共数据 模块、系统数据模块)和模拟结果系统(运行模拟模块、固定表、工作位置图、 充电统计模块)，各页面之间相互关联；在不同模式、不同新能源接入数据下可 以快速修改调整；面对网络阻塞严重等问题可利用较强的模型、算法来快速计 算分析，进而得到出清结果；通过不断优化交互性能、提高展示新能、加强实 验管理能力，让使用者有一种良好的体验感，可有效、直观地进行仿真实验。
附图说明
51.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解， 本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的 不当限定。
52.图1为本公开实施例1的数据维护系统功能页面；
53.图2为本公开实施例1的负荷查看单元；图3为本公开实施例1的数据维护页面的系统数据的负荷查看图；
54.图4为本公开实施例1的厂(场)站查看单元；
55.图5为本公开实施例1的联络线查看单元；
56.图6为本公开实施例2的运行模拟模块；
57.图7为本公开实施例2的固定表模块；
58.图8为本公开实施例2的工作位置模块；
59.图9为本公开实施例2的工作位置弃电统计；
60.图10为本公开实施例3的流程图；
61.图11为本公开实施例3的计算流程图；
62.图12为本公开实施例4和7的不同新能源接入的数据运行图；
63.图13为本公开实施例4和7的不同时间段的弃电统计图。
具体实施方式：
64.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
65.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的 普通技术人员通常理解的相同含义。
66.实施例1：
67.如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供了一种电网运行模拟 数据维护系统包括：数据管理模块、公共数据模块和系统数据模块；
68.所述数据管理模块，可设置数据存储目录，把原始数据存入；可设置最大 备份记录条数和备份保留时间；通过“重新读取”可重新读取数据目录文件夹 下的计算数据，程序打开时自动读取默认数据目录内的计算数据。
69.所述公共数据模块中，公共数据页面可进行模拟年份供热时间的设置，因 供热期分布在一年中的年头和年尾，故需要设置两个开始时间和两个结束时间； 火电特性数据为不同类型火电机组典型煤耗和排放数据，风光场数据为不同地 区典型风光场预测出力数据。
70.系统数据模块，为生产模拟计算直接使用的数据，主要包括三部分，分别 为负荷数据、厂站数据和联络线数据。
71.(1)负荷查看
72.负荷数据-负荷特性指标可以确定电网系统的年最大负荷(mw)，该数据为 日负荷曲线中所用标幺值负荷的基准值。在备用约束中输入负荷备用和事故备 用的大小。系统需要的热备用等于日最大负荷
×
负荷备用百分比 事故备用，同 时可维护典型日负荷曲线。
73.(2)厂(场)查看
74.在此模块中可以有针对性的选择不同新能源电站类型，及其对应的电站名 称，即可定位到该电站所有机组信息，然后可进行数据的新增，修改和删除工 作，针对不同的电站进行数据的模拟和预测。
75.(3)联络线查看
76.在此模块可以选择线路类型，具体线路名称，即可定位到该线路所有信息， 然后可进行数据的新增，修改和删除工作，同时可维护该对应联络线的联络线 送电曲线。
77.实施例2：
78.如图6、图7、图8和图9所示，本实施例提供了一种电网运行模拟仿真平 台，其特征在于，包括如实施例1中所述的电网运行模拟数据维护系统和电网运 行模拟结果系统；所述电网运行模拟结果系统，包括运行模拟模块、展示模块 和弃电统计模块；
79.运行模拟模块在运行模拟计算选项中完成计算所需的相关设置。
80.排序原则中，电力平衡和电量平衡可分别选择发电成本最小、节能优先、 减排优先进行排序；弃电优先顺序可选择优先弃风、优先弃光和风光等比例三 种。
81.其他装机部分需填写全省生物质发电装机的装机总量和年利用小时、余热 余能发电的装机总量和年利用小时，以及全省分布式光伏的装机总量和出力预 测精度。
82.填写完毕后，通过“开始计算”即可进行全年8760小时的生产模拟，模拟 进度可通过小窗进行观察。
83.所述展示模块包括固定表和工作位置图；固定表选择“查看日数据”，可在 其中选择需要查看的日期，即可查看对应日期的模拟结果；模拟结果主要包括 每日的电力平衡表、电量平衡表和调峰平衡表。
84.工作位置图选择“查看日数据”，可在其中选择需要查看的日期，即可查看 对应日期的不同类型机组在日负荷曲线上的工作位置图；在“查看区间数据
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中选择开始日期和结束日期，即可查看一段时期范围内的不同类型机组在负荷 曲线上的工作位置图；工作位置图上，不同类型机组采用不同颜色标识，显示 直观。
85.弃电统计模块中，选择“查看区间数据”，可在其中选择开始日期和结束日 期，即
可查看一段时期范围内的新能源场站发电的弃电量和弃电率，以及模拟 年份全年的新能源场站发电的弃电量和弃电率。
86.电网运行模拟结果系统的实施，采用特殊机组的处理原则：
87.(1)余热余能机组，设置年利用小时数，将年利用小时均分到12个月， 在每月的前几天优先安排满发，超出利用小时则不安排开机。
88.(2)生物质发电机组，设置年利用小时数，将年利用小时均分到12个月， 在每月的前几天优先安排满发，超出利用小时则不安排开机。
89.(3)有利用小时要求的火电和气电机组，扣除检修月份，将利用小时均分 到其余月份，在每月的前几天优先安排开机满发，超出利用小时则不优先安排， 按正常顺序安排。
90.(4)抽蓄机组和储能电站：抽蓄机组和储能电站每天进行一次满负荷充放 电，充电和放电时间选择为日负荷曲线的最低点和最高点；抽蓄机组进行检修 安排，储能电站不进行检修安排。
91.(5)核电机组：不参与调峰的核电机组优先发电，保证满发；参与调峰的 核电机组，在火电调峰不满足时参与调峰。
92.(6)自备电厂机组：不参与调峰的机组优先发电，保证满发；参与调峰的 机组，在火电调峰不满足时参与调峰。调峰优先原则是先火电，再自备电厂， 最后是核电。
93.(7)保安开机的处理：
94.设置保安开机台数的火电厂，在模拟日未检修机组里，先进行优先级排序， 根据优先级设置好满足保安开机台数的机组为必开机组。
95.此处需要说明的是，上述第一模块、第二模块和第三模块、第四模块与实 施例一中所涉及的模块相关联，但不限于上述实施例一所公开的内容。
96.实施例3：
97.如图10和图11所示，一种电网运行模拟优化方法，包括：
98.步骤(1)：获取电网运行的各类数据；
99.步骤(2)：基于步骤(1)中所提供的数据，通过基于实施1所述的电网运 行模拟数据维护系统，进行数据输入；
100.步骤(3)：根据步骤(2)所设置的主要数据，选择所要生产模拟的电厂和 联络线等相关设置；
101.步骤(4)：通过基于实施例2所述的电网运行模拟结果系统，进行相应的 生产模拟。
102.步骤(5)：显示各时间段固定表、工作位置图和弃电统计；
103.步骤(6)：基于各时间段固定表、工作位置图和段弃电统计，生成未来电 网运行策略；基于未来电网运行策略，为电网运行提供数据支持。
104.本实施例能够有效针对未来一段时间系统的负荷和系统的装机进行运行模 拟，得出未来一段时间系统的指标，包括：
105.在数据维护页面，可基于电网系统运行设置的各类数据，考虑新能源方式 的加入和选择，设置想要储存和预测的开始结束时间，输入相应的负荷和场站 数据。
106.在模拟结果页面，可以依据排序原则，进行相应的系统负荷和系统装机生 产模拟，从而得出未来一段时间系统的各项指标数据，进行相应的风险规避和 运行调整。
107.在排序原则中，综合电力系统的运行要求，考虑电力平衡，电量平衡，采 用发电成本最小、节能优先或减排优先的原则，考虑弃电优先顺序，采用优先 弃风，优先弃光或风光等比例的原则，建立电力系统运行模型，得到不同时间 段的电力运行的固定表(电力平衡表、电量平衡表、调峰平衡表)，工作位置图 和弃电统计图。
108.实施例4：
109.本实施例提供了一种电网运行模拟优化系统，包括：在数据维护页面、在 模拟结果页面和在排序原则中；
110.在数据维护页面，可基于电网系统运行设置的各类数据，考虑新能源方式 的加入和选择，设置想要储存和预测的开始结束时间，输入相应的负荷和场站 数据。
111.在模拟结果页面，可以依据排序原则，进行相应的系统负荷和系统装机模 拟，从而得出未来一段时间系统的各项指标数据，进行相应的风险规避和运行 调整。
112.在排序原则中，综合电力系统的运行要求，考虑电力平衡，电量平衡，采 用发电成本最小、节能优先或减排优先的原则，考虑弃电优先顺序，采用优先 弃风，优先弃光或风光等比例的原则，建立电力系统运行模型，得到不同时间 段的电力运行的固定表(电力平衡表、电量平衡表、调峰平衡表)，工作位置图 和弃电统计图。
113.实施例5：
114.本实施例提供了一种电网运行仿真系统，包括：
115.平台支撑模块，用于利用现存架构基础，获取电网运行的各类数据，为数 据管理模块提供基础服务；
116.数据管理模块，用于基于所述平台支撑模块中的数据库所提供的数据，通 过基于实施例1中所述的一种电力市场数据维护系统，进行数据输入；
117.模拟运行模块，用于基于数据管理模块所提供的主要数据，按照需求来进 行系统负荷和系统装机的生产模拟；
118.界面展示模块，用于显示各类图表、曲线及各种数据；
119.如图12所示，显示了该系统的流程图；本系统能够有效针对未来一段时间 系统的负荷和系统的装机进行生产模拟，得出未来一段时间系统的指标。
120.本系统采用高效、可靠、可扩展的架构体系设计，满足电网运行中用户种 类多、数据交互量大等特点，实现新能源安全接入系统。该系统采用分层架构 设计，有平台模块、数据管理模块、模拟运行模块及界面展示模块。模块之间 相互关联。
121.本电网运行仿真系统为电网运行生产模拟和预测提供稳定、可靠的运行环 境，在模拟生产过程中可进行实时监控并保存数据。该平台人机交互界面设计 简洁、响应迅速，并通过各种可视化展示技术来实现电网运行关键数据的精准 提炼，全方位展示了电网运行情况。该仿真系统的柔性体现在建立架构体系灵 活性及时间段选择变化灵活性等。
122.(1)数据可靠性。随着多种类别新能源接入，电网规模逐步扩大，电厂， 联络线等之间数据交互变得越来越复杂。因此，为了保证电网安全、稳定地运 行，我们对数据的可靠性、时效性等提出更高要求。本系统采用较为成熟的建 模技术及高效的求解方法以保证获得更精确的生产模拟，保证市电网成员之间 交互的数据更可靠，进而保证系统可靠运行。
123.(2)数据直观性强。该系统由很多模块架构支撑，可以根据不同的时间段 生成相应的图表，采用不同颜色的曲线标注，方便直观，操作性强，为电网系 统的运行提供便捷直
观的数据支持。通过针对不同类型电网运行生产模拟，得 到相关数据结果并在前端进行展示，使得平台的建设更加清晰、有序。
124.实施例6：
125.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行 时实现如上述实施例一所述的一种电网运行模拟优化方法中的步骤和/或完成 上述实施例3所述的一种电网运行模拟优化方法中的步骤。
126.实施例7：
127.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上 运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施事例3所述的 一种电网运行模拟优化方法中的步骤。
128.本公开基于电网运行原则建立一种的电网运行仿真系统；本系统采用高效、 可靠、可扩展的架构体系设计，满足电网系统中新能源接入种类多、数据交互 量大等特点，实现新能源简单、安全接入系统，方便电厂、联络线等电网主体 进行信息交互。该系统采用分层架构设计，有平台模块、数据管理模块、模拟 运行模块及界面展示模块。模块之间相互关联；本系统结合固定表，获得电力 平衡、电量平衡和调峰平衡数据；结合工作位置图，获得不同新能源的工作数 据状况；根据弃电统计，获得不同时间段的弃电量和弃电率。
129.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于 本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的 保护范围之内。