基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法和系统与流程

1.本发明属于跨跨区输电技术领域，涉及基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法和系统。


背景技术：

2.我国三北地区风、光资源丰富，为实现电力资源的高效配置，越来越多的电力外送省通过特高压直流通道和省间联络线的方式将电能进行跨省跨区交易。对于拥有多条直流外送通道的送电省来说，往往需要面对多个受端省的购电需求，同时还有自身电力电量平衡的硬性要求。当送电省的外送能力无法满足所有购电省的需求时，需要相应削减受端省的购电需求来满足基本的供需平衡。此时对送端省来说，要解决的问题主要是确定削减哪(几)条通道以及削减多少需求以实现资源最佳配置。
3.现阶段送端省主要通过人工计算校核的方式计算省内外送电的大致体量，当购电省提出的需求超过送电省的富裕能力时，削减一个或者多个购端省的部分购电需求，通常是削减较晚提出需求的通道曲线或报价较低的通道曲线。
4.现阶段人工曲线校核的技术存在以下几点不足：首先是人工校核的主观性较高，无法客观地从需求曲线对于送端省的价值出发进行优先级排序，实现资源的优化配置；其次是人工校核时，缺乏可视化的指标为需求曲线的调整提供有力依据；最后，当购端省申报购电需求后，送端省需要进行大量的人工计算来掌握供需之间的差距体量，特别是当分时段交易普及后，需求曲线的价值颗粒度更加细化，此时人工计算的效率和精度会明显降低。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法和系统，从送电端省的角度出发，在多直流外送通道的背景下，为送端省提供一套购电需求优先级的自动化评价机制。当受端需求超过送端省的最大外送能力时，通过对需求的评价给各受端需求赋予不同的优先级，从而为后续的曲线校核提供逻辑依据。
6.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
7.基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法，包括以下步骤：
8.步骤1：获取送电省区内数据，包括容量、出力和负荷数据；
9.步骤2：根据所述区内数据计算送电省最大外送能力曲线；
10.步骤3：获取各购电省的需求曲线和报价；
11.步骤4：考虑用电时段因素，计算购电省需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度评分；
12.步骤5：将各购电省报价折算到送电省的价格，计算各购电省报价评分；
13.步骤6：赋予贴合度评分和报价评分相应权重，对购电省的购电需求进行优先级评价。
14.本发明进一步包括以下优选方案：
15.优选地，步骤1获取的送电省区内数据包括：
16.1)送电省火电装机容量、火电备用容量、火电检修容量、火电最大出力系数；
17.2)新能源出力曲线，包括光伏出力曲线和风电出力曲线；
18.3)水电出力曲线；
19.4)送电省统调负荷曲线；
20.5)送电省可用外送通道最大容量。
21.优选地，步骤2具体包括：
22.步骤2.1：计算送电省内富裕发电能力：
23.p
送,富裕
＝∑p
统调发电-p
统调负荷
24.其中，p
送,富裕
表示送电省最大外送能力，∑p
统调发电
表示送电省统调发电出力之和，p
统调负荷
表示送电省区内统调负荷曲线；
25.步骤2.2：以送电省能够利用的外送通道最大容量p
通道,max
为约束条件，得到区内最大外送能力p
外送,max
：
26.1)当p
送,富裕
≥p
通道,max
时，p
外送,max
＝p
通道,max
；
27.2)当p
送,富裕
《p
通道,max
时，p
外送,max
＝p
送,富裕
。
28.优选地，步骤2.1中，送电省统调发电出力之和为：
29.∑p
统调发电
＝p
火
p
新能源
p
水
30.其中p
火
表示送电省区内火电最大出力曲线，p
新能源
表示送电省区内新能源出力曲线，p
水
表示区内水电出力曲线。
31.p
火
＝(p
火,装机-p
火,备用-p
火,检修
)
×kmax
32.其中，p
火,装机
为送电省火电装机容量，p
火,备用
为送电省火电备用容量，p
火,检修
为火电检修容量，k
max
表示火电最大出力系数；
33.p
新能源
＝p
风
p
光
34.其中，p
风
为送电省内风电出力曲线，p
光
为送电省内光伏出力曲线。
35.优选地，步骤4具体包括：
36.步骤4.1：将各购电省需求曲线按照电量等比例扩充，得到使其与送电省最大外送能力曲线总电量相同；
37.步骤4.2：结合奖惩因子计算步骤4.1扩充后得到的购电省需求曲线在各个用电时段的偏差；
38.步骤4.3：统计各用电时段偏差，得到需求曲线总偏差；
39.步骤4.4：定义最大偏差和最小偏差，并将其折算成百分制；
40.步骤4.5：基于步骤4.3和步骤4.4计算购电省需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度评分。
41.优选地，步骤4.1具体包括：
42.步骤4.1.1：计算送电省区内最大外送能力曲线总电量和每一购电省需求曲线总电量：
[0043][0044][0045]
步骤4.1.2：将每一购电省需求曲线按照比例放大后得到扩充后的需求曲线：
[0046]
p
需求,扩
＝p
需求
×
m。
[0047]
优选地，步骤4.2中，记偏差为d，惩罚因子为n
惩罚
，奖励因子为n
奖励
，则步骤4.2具体为：
[0048]
在早晚时段，当p
需求,扩
》p
外送,max
时，相当于区内用电高峰期对端购电需求大，此时偏差d＝n
惩罚
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，n
惩罚
》1，将该时段的偏差放大；
[0049]
当p
需求,扩
《p
外送,max
时，d＝1
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，此时偏差系数为1；
[0050]
在中午时段，当p
需求,扩
》p
外送,max
时，相当于购电省协助送电省在午时消耗了更多的新能源，此时偏差d＝n
奖励
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，0《n
奖励
《1，将该时段的偏差缩小；
[0051]
当p
需求,扩
《p
外送,max
时，d＝1
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，此时偏差系数为1。
[0052]
优选地，步骤4.4中，定义最大偏差和最小偏差如下：
[0053]
最小偏差d
min
定义为0；
[0054]
最大偏差d
max
定义为：当中午时段受端省的需求为0，早晚时段需求为任意平线时，计算得到的总偏差。
[0055]
折算成百分制：
[0056]
将最小偏差0定义为100分，将最大偏差d
max
定义为0分；
[0057]
步骤4.5中，购电省需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度评分为：
[0058][0059]d总
为步骤4.3得到需求曲线总偏差。
[0060]
优选地，步骤5具体包括：
[0061]
步骤5.1：将各购电省的需求报价全部折算至送电省侧，得到送电省的价格，折算公式如下：
[0062]c折算
＝(c
受端意向(购电)-c
受端服务
)
·
(1-k
损,送
)
·
(1-k
损,直流
)
·
(1-k
损,受
)-c
直流
·
(1-k
损,直流
)
·
(1-k
损,送
)-c
送电省服务
[0063]
其中，c
折算
为购电省报价折算到送电省的价格；
[0064]c受端意向(购电)
为购电省报价；
[0065]c受端服务
为受端电网服务费；
[0066]k损,送
为送电省输电网损；
[0067]k损,直流
为直流通道网损；
[0068]k损,受
为购电省输电网损；
[0069]c直流
为直流通道输电费；
[0070]c送电省服务
为送电省电网服务费；
[0071]
步骤5.2：将折算后得到的送电省的价格换算成百分制，得到各购电省报价的评分，具体如下：
[0072]
将送电省的标杆c
送电省标杆
电价定义为0分，将购电省中最高标杆电价上浮20％后折算到送电省的电价c
max
定义为100分，此时购电省报价的评分为：
[0073][0074]
优选地，所述曲线均为月度典型曲线。
[0075]
基于多直流外送通道的购电需求优先级评价系统，用于实现上述的基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法。
[0076]
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
[0077]
相比于现阶段单纯以受端报价时间先后或报价高低为需求曲线的排序依据，本发明兼顾了区内的调峰压力和新能源消纳需求，更能真实地反映出购电需求的优质程度。
[0078]
本专利主要分为两大功能，第一个为送电省外送能力曲线计算，第二个为购电省购电优先级评价。
[0079]
1)外送能力曲线计算为外送省的交易决策者提供了一个自动化的计算工具，其输入为省内火电机组装机容量，火电备用容量和检修容量，火电最大出力系数，新能源出力曲线，水电出力曲线，区内典型统调负荷曲线和外送通道最大容量；输出为送电省区内最大外送能力，作为购电优先级评价模块的输入之一。
[0080]
本部分取代了人工计算，在提升效率的同时使得决策者对于省内的最大外送能力有一个更加准确的掌握。
[0081]
2)购电省购电需求优先级评价是本发明的主要内容，其主要功能是对购电省申报的需求做优先级评估。
[0082]
需求曲线的价值不仅仅体现在其价格上，更体现在该需求曲线对送电省新能源消纳的积极作用以及造成的调峰压力上。
[0083]
本发明将需求曲线对区内新能源的消纳作用和造成的调峰压力抽象成曲线贴合度指标，即需求曲线与区内最大外送能力曲线的形状相似度越高，其对区内新能源消纳的作用越积极，对区内造成的调峰压力越小，该需求的优先级也越高；反之，则优先级越低。
[0084]
故而此处需求优先级评估的两大指标分别是需求侧申报的度电价格和需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度。
[0085]
本部分为外送省的交易决策者提供了一种可量化的需求优先级评估手段，更加客观地反映需求曲线对于送电省的价值，当购电省的总需求超过送电省的最大外送能力时，可以为决策者提供一个有据可依的需求优先级顺序，在保障供需平衡的前提下实现资源最优配置和送电省效益最大化。
附图说明
[0086]
图1是本发明基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法流程图；
[0087]
图2是本发明基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法实施流程图；
[0088]
图3是本发明中受端报价与送电省上网电价的关系。
具体实施方式
[0089]
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。
[0090]
如图1-2所示，本发明的实施例1提供了一种基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法，在本发明优选但非限制性的实施方式中，所述方法包括以下步骤：
[0091]
步骤1：获取区内数据：
[0092]
进一步优选地，本步骤作为整个流程的数据输入环节，需要收集的数据包括：
[0093]
1)送电省火电装机容量、火电备用容量、火电检修容量、火电最大出力系数；
[0094]
2)新能源出力曲线，包括光伏出力曲线和风电出力曲线；
[0095]
3)水电出力曲线；
[0096]
4)送电省统调负荷曲线；
[0097]
5)送电省可用外送通道容量上限；
[0098]
不失一般性地，本专利中涉及的曲线均为月度典型曲线。
[0099]
步骤2:计算区内最大外送能力曲线：
[0100]
本步骤根据步骤1获取的数据计算送电省(送端)最大外送能力曲线。
[0101]
进一步优选地，步骤2包括：
[0102]
步骤2.1：计算送电省内富裕发电能力：
[0103]
p
送,富裕
＝∑p
统调发电-p
统调负荷
[0104]
其中，p
送,富裕
表示送电省最大外送能力，∑p
统调发电
表示送电省统调发电出力之和，p
统调负荷
表示送电省区内统调负荷曲线；
[0105]
∑p
统调发电
＝p
火
p
新能源
p
水
[0106]
其中p
火
表示送电省区内火电最大出力曲线，p
新能源
表示送电省区内新能源出力曲线，p
水
表示区内水电出力曲线。
[0107]
p
火
＝(p
火,装机-p
火,备用-p
火,检修
)
×kmax
[0108]
其中，p
火,装机
为送电省火电装机容量，p
火,备用
为送电省火电备用容量，p
火,检修
为火电检修容量，k
max
表示火电最大出力系数；
[0109]
p
新能源
＝p
风
p
光
[0110]
其中，p
风
为送电省内风电出力曲线，p
光
为送电省内光伏出力曲线。
[0111]
步骤2.2：得到区内富裕发电能力后，需要考虑送电省可以通过直流外送通道送出的电力：
[0112]
进一步优选地，以送电省能够利用的外送通道最大容量p
通道,max
为约束条件，得到区内最大外送能力p
外送,max
：
[0113]
1)当p
送,富裕
≥p
通道,max
时，p
外送,max
＝p
通道,max
；
[0114]
2)当p
送,富裕
《p
通道,max
时，p
外送,max
＝p
送,富裕
。
[0115]
步骤3:获取各购电省需求曲线和报价：
[0116]
本步骤的目的在于听取各个购电省(受端)的需求曲线和报价，作为后续价值评估的输入。
[0117]
步骤4-6:购电省需求优先级评估
[0118]
步骤4-6为本发明的主要环节包括两个部分，第一个是购电省需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度评分，第二个是购电省报价的评分。
[0119]
步骤4：计算购电省需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度评分；即需求曲线贴合度评分，进一步优选地，包括：
[0120]
步骤4.1：将通道需求曲线(即各购电省需求曲线)按照电量等比例扩充；
[0121]
由于购电省的购电体量低于送电省的外送体量，因而在比较二者曲线时，将二者置于相同体量下进行偏差计算。
[0122]
步骤4.1.1：计算送电省区内最大外送能力曲线总电量和每一购电省需求曲线总电量：
[0123][0124][0125]
本发明中涉及的曲线具体实施时均为月度典型曲线，月度典型曲线是指以一条24点曲线代表整个月份的出力情况，每个点代表1小时，一天24小时；
[0126]
步骤4.1.2：将每一购电省需求曲线按照比例放大后得到扩充后的需求曲线：
[0127]
p
需求,扩
＝p
需求
×
m。
[0128]
步骤4.2：计算p
需求,扩
与p
外送,max
在各个用电时段的偏差，并赋予奖惩因子
[0129]
此处认为，对于送电省来说，早晚高峰时段供需紧张的负面性要高于中午时段新能源无法足额消纳的负面性，因此作出如下奖惩因子规定：
[0130]
定义惩罚因子是大于1的，n
惩罚
》1，作用是放大对应时段的偏差量，奖励因子是小于1的，0《n
奖励
《1，作用是缩小对应时段的偏差量。
[0131]
在早晚时段，当p
需求,扩
》p
外送,max
时，相当于区内用电高峰期对端购电需求大，此时偏差d＝n
惩罚
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，n
惩罚
》1,此处n
惩罚
为惩罚因子，将该时段的偏差放大；
[0132]
当p
需求,扩
《p
外送,max
时，d＝1
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，此时偏差系数为1；即当早晚时段需求小于供给时，认为不对送电省造成额外压力，所以不存在惩罚关系，属于正常偏差，所以偏差因子赋值1；
[0133]
在中午时段，当p
需求,扩
》p
外送,max
时，相当于购电省协助送电省在午时消耗了更多的新能源，此时偏差d＝n
奖励
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，0《n
奖励
《1，此处n
奖励
为奖励因子，将该时段的偏差缩小；p
需求,扩
《p
外送,max
时，d＝1
×
|p
需求,扩-p
外送,max
|，此时偏差系数为1，即当中午时段新能源需求小于供给时，认为是正常偏差，不存在奖励和惩罚关系，偏差因子为1。
[0134]
p
需求,扩
＝p
外送,max
情况下，偏差量为0，奖励和惩罚因子对于对应时段的偏差量无影响。
[0135]
步骤4.3：统计各用电时段偏差，得到需求曲线总偏差；
[0136][0137]
步骤4.4：定义最大偏差和最小偏差
[0138]
最小偏差d
min
定义为0；
[0139]
最大偏差d
max
定义为：当中午时段购电省的需求为0，早晚时段需求为任意平线时，按照上述方法计算得到的总偏差。
[0140]
折算成百分制：将最小偏差0定义为100分，将最大偏差d
max
定义为0分；
[0141]
步骤4.5：购电省购电曲线的贴合度评分为：
[0142][0143]
步骤5：计算各购电省报价的评分；
[0144]
需求价格评分
[0145]
步骤5.1：由于各条输电线路的物理属性不同，且各购电省电网的服务费存在差异，为了便于比较，此处将各购电省的需求报价全部折算至送电省侧，参考图3，折算公式如下：
[0146]c折算
＝(c
受端意向(购电)-c
受端服务
)
·
(1-k
损,送
)
·
(1-k
损,直流
)
·
(1-k
损,受
)-c
直流
·
(1-k
损,直流
)
·
(1-k
损,送
)-c
送电省服务
[0147]
其中c
折算
为购电省报价折算到送电省的价格；
[0148]c受端意向
(
购电)
为购电省报价；
[0149]c受端服务
为受端电网服务费；
[0150]k损,送
为送电省输电网损；
[0151]k损,直流
为直流通道网损；
[0152]k损,受
为购电省输电网损；
[0153]c直流
为直流通道输电费；
[0154]c送电省服务
为送电省电网服务费。
[0155]
步骤5.2：将折算后得到的送电省的价格换算成百分制，得到各购电省报价的评分，具体如下：
[0156]
将送电省的标杆c
送电省标杆
电价定义为0分，将购电省中最高标杆电价上浮20％后折算到送电省的电价c
max
定义为100分，此时购电省报价的评分为：
[0157][0158]
步骤6：基于步骤4和步骤5的评分，对购电省的购电需求进行优先级评价；
[0159]
综合评分
[0160]
购电省需求的优先级评分综合考虑了贴合度评分和报价评分，依据送电省对二者的偏重程度为二者赋予相应权重，最终加总得到购电需求优先级总得分。
[0161]
s＝k1×s贴合度
k2×s报价
[0162]
其中，k1为曲线贴合度评分权重，k2为购电省报价评分权重。
[0163]
具体实施时，k1、k2的取值取决于送电省份的调峰压力和新能源消纳的任务，当送
端省份新能源装机容量大于火电装机容量时，认为送端存在较高调峰压力和新能源消纳压力，k1取值建议不低于0.5，且k1 k2＝1。
[0164]
本发明的基于多直流外送通道的购电需求优先级评价系统，用于实现所述的基于多直流外送通道的购电需求优先级评价方法。
[0165]
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
[0166]
相比于现阶段单纯以受端报价时间先后或报价高低为需求曲线的排序依据，本发明兼顾了区内的调峰压力和新能源消纳需求，更能真实地反映出购电需求的优质程度。
[0167]
本专利主要分为两大功能，第一个为送电省外送能力曲线计算，第二个为购电省购电优先级评价。
[0168]
1)外送能力曲线计算为外送省的交易决策者提供了一个自动化的计算工具，其输入为省内火电机组装机容量，火电备用容量和检修容量，火电最大出力系数，新能源出力曲线，水电出力曲线，区内典型统调负荷曲线和外送通道最大容量；输出为送电省区内最大外送能力，作为购电优先级评价模块的输入之一。
[0169]
本部分取代了人工计算，在提升效率的同时使得决策者对于省内的最大外送能力有一个更加准确的掌握。
[0170]
2)购电省购电需求优先级评价是本发明的主要内容，其主要功能是对购电省申报的需求做优先级评估。
[0171]
需求曲线的价值不仅仅体现在其价格上，更体现在该需求曲线对送电省新能源消纳的积极作用以及造成的调峰压力上。
[0172]
本发明将需求曲线对区内新能源的消纳作用和造成的调峰压力抽象成曲线贴合度指标，即需求曲线与区内最大外送能力曲线的形状相似度越高，其对区内新能源消纳的作用越积极，对区内造成的调峰压力越小，该需求的优先级也越高；反之，则优先级越低。
[0173]
故而此处需求优先级评估的两大指标分别是需求侧申报的度电价格和需求曲线与送电省最大外送能力曲线的贴合度。
[0174]
本部分为外送省的交易决策者提供了一种可量化的需求优先级评估手段，更加客观地反映需求曲线对于送电省的价值，当购电省的总需求超过送电省的最大外送能力时，可以为决策者提供一个有据可依的需求优先级顺序，在保障供需平衡的前提下实现资源最优配置和送电省效益最大化。
[0175]
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。