一种煤电战略备用机制的设计方法及系统

1.本发明涉及电力系统调度技术领域，特别是涉及一种煤电战略备用机制的设计方法及系统。


背景技术：

2.近年来，我国电力供应由相对宽松、局部过剩逐步转向总体平衡、局部偏紧，实施有序用电的范围持续扩大、规模明显增加。据预测，华北、华东、华中、南方局部地区高峰时段或将存在较大电力缺口。
3.风光发电具有高度间歇性和不确定性，新能源接入规模过快将削弱发电容量充裕性、影响电力安全供应，而目前储能安全等技术尚处研发阶段，因此我国仍然需要火电机组在负荷高峰时段提供灵活性和电力支撑。
4.战略备用机制是指将部分发电机组置于电能量市场之外，由电网运营商招标、承包和控制。战略备用机组通常是老旧或待退役火电机组，仅在电力供需紧张、电网出现故障等特定情境下启动，以保障电力系统的安全运行，而在正常时段停机备用。碳中和目标下，该机制可充分挖掘煤电机组的潜力以保障电力系统充裕性，合理补偿煤电机组容量成本并引导其有序退出。
5.如何在现有电力调度和电力市场运营体系下，明确战略备用机制的执行时间段、触发条件及判断流程，设计战略备用机组的调度运行并保障电力系统的容量充裕性，是亟待解决的问题，也是本领域研究人员的研究重点。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种煤电战略备用机制的设计方法及系统。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种煤电战略备用机制的设计方法，包括：
9.根据历史负荷数据确定战略备用机制的执行期限；
10.判断目标区域是否存在调用触发信号，若是，则向电力调度机构发送调度信号；
11.利用所述电力调度机构控制战略备用机组进行设备启动和燃料供应，并根据实时负荷确定所述战略备用机组出力，以实现所述战略备用机组的运行。
12.优选地，所述根据历史负荷数据确定战略备用机制的执行期限，包括：
13.读取所述历史负荷数据，并根据所述历史负荷数据筛选出上一年度的最大负荷值；
14.确定超过95％最大负荷值对应的日期，得到日期序列；
15.根据所述日期序列分析电网高峰负荷期，以确定所述执行期限。
16.优选地，所述判断目标区域是否存在调用触发信号，若是，则向电力调度机构发送调度信号，包括：
17.判断所述目标区域是否存在电力负荷缺口，若是，则生成技术触发信号；
18.判断所述目标区域是否存在气象灾害，若是，则生成气象预警信号；
19.根据所述技术触发信号和/或所述气象预警信号生成所述调用触发信号；
20.将所述调用触发信号发送至所述电力调度机构。
21.一种煤电战略备用机制的设计系统，包括：
22.期限确定单元，用于根据历史负荷数据确定战略备用机制的执行期限；
23.判断单元，用于判断目标区域是否存在调用触发信号，若是，则向电力调度机构发送调度信号；
24.调度单元，用于利用所述电力调度机构控制战略备用机组进行设备启动和燃料供应，并根据实时负荷确定所述战略备用机组出力，以实现所述战略备用机组的运行。
25.优选地，所述期限确定单元具体包括：
26.读取子单元，用于读取所述历史负荷数据，并根据所述历史负荷数据筛选出上一年度的最大负荷值；
27.日期确定子单元，用于确定超过95％最大负荷值对应的日期，得到日期序列；
28.分析子单元，用于根据所述日期序列分析电网高峰负荷期，以确定所述执行期限。
29.优选地，所述判断单元具体包括：
30.第一判断子单元，用于判断所述目标区域是否存在电力负荷缺口，若是，则生成技术触发信号；
31.第二判断子单元，用于判断所述目标区域是否存在气象灾害，若是，则生成气象预警信号；
32.调用生成子单元，用于根据所述技术触发信号和/或所述气象预警信号生成所述调用触发信号；
33.发送子单元，用于将所述调用触发信号发送至所述电力调度机构。
34.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
35.本发明提供了一种煤电战略备用机制的设计方法及系统，方法包括：根据历史负荷数据确定战略备用机制的执行期限；判断目标区域是否存在调用触发信号，若是，则向电力调度机构发送调度信号；利用所述电力调度机构控制战略备用机组进行设备启动和燃料供应，并根据实时负荷确定所述战略备用机组出力，以实现所述战略备用机组的运行。本发明能够保障负荷高峰期或出现供需缺口时电力系统安全稳定运行，促进现役煤电机组固定成本的回收并引导其有序退役，有助于推动新能源发展并保障电力系统长期容量的充裕性。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明提供的实施例中的设计方法流程示意图；
38.图2为本发明提供的实施例中的模块构建示意图；
39.图3为本发明提供的实施例中的战略备用机制触发判断模块示意图；
40.图4为本发明提供的实施例中的战略备用机组调度管理模块流程示意图；
41.图5为本发明实施例提供的战略备用机组调度管理模块中战略备用机组的响应状态示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明的目的是提供一种煤电战略备用机制的设计方法及系统，能够保障负荷高峰期或出现供需缺口时电力系统安全稳定运行，促进现役煤电机组固定成本的回收并引导其有序退役，有助于推动新能源发展并保障电力系统长期容量的充裕性。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
45.图1为本发明提供的实施例中的设计方法流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种煤电战略备用机制的设计方法，包括：
46.步骤100：根据历史负荷数据确定战略备用机制的执行期限；
47.步骤200：判断目标区域是否存在调用触发信号，若是，则向电力调度机构发送调度信号；
48.步骤300：利用所述电力调度机构控制战略备用机组进行设备启动和燃料供应，并根据实时负荷确定所述战略备用机组出力，以实现所述战略备用机组的运行。
49.优选地，所述步骤100具体包括：
50.读取所述历史负荷数据，并根据所述历史负荷数据筛选出上一年度的最大负荷值；
51.确定超过95％最大负荷值对应的日期，得到日期序列；
52.根据所述日期序列分析电网高峰负荷期，以确定所述执行期限。
53.图2为本发明提供的实施例中的模块构建示意图，如图2所示，本实施例中构建了三个模块，其中第一步为构建电网高峰负荷分析模块，以明确战略备用机制执行期限。读取负荷历史数据，筛选出上一年度最大负荷值以及超过95％最大负荷值对应的日期，分析电网高峰负荷期。
54.年度最大负荷值记作peakloady，其中y表示对应年份，计算该年95％最大负荷值0.95*peakloady。
55.寻找该年度日最大负荷超过0.95*peakloady的日期，按照时间顺序依次记作其中i＝1,2,
…
n。根据的月份分布情况确定电网高峰负荷期。
56.例如某地2018年度最大负荷值peakload
2018
＝1000mw，据统计，该年度日最大负荷超过950mw(0.95*peakload
2018
)的日期为1月4日～6日，7月5日，7月28日～8月3日，8月15日，12月25日～28日。电网高峰负荷期集中在1月、7月、8月、12月。
57.电网全年用电负荷受气候影响而表现出一定规律，呈现夏冬“双高峰”特征。夏季
高峰负荷期通常为7至8月，冬季高峰通常为12月至来年1月，不同地区可根据实际情况进行调整。
58.战略备用机制执行时间一般规定在电网高峰负荷期，而在电力系统安全运行面临重大威胁的非“高峰”时期，也应有一定比例的战略备用机组具备启动能力。根据电网负荷情况规定煤电战略备用机组运行时间的目的，一是限制煤电机组的发电量以促进新能源发电量比例的提升，二是减少煤电机组的碳排放与污染物排放，三是降低对电力市场运行的影响。
59.优选地，所述步骤200具体包括：
60.判断所述目标区域是否存在电力负荷缺口，若是，则生成技术触发信号；
61.判断所述目标区域是否存在气象灾害，若是，则生成气象预警信号；
62.根据所述技术触发信号和/或所述气象预警信号生成所述调用触发信号；
63.将所述调用触发信号发送至所述电力调度机构。
64.进一步地，本实施例中第二个步骤为构建战略备用机制触发判断模块。战略备用机制触发判断模块分为技术触发、气象预警触发判断模块两部分，各模块包含数据采集单元、运算处理单元及信号发送单元。该模块示意图见图3。
65.技术触发判断模块用于判断是否形成战略备用机制的技术触发，技术触发条件为预测该区域t时刻存在电力负荷缺口。
66.首先，收集数据并计算本地t时刻(t1,t2,
…
,t
t
)日前负荷预测总值d
t
、电网备用总需求值r
t
、本地发电机组日前出力计划总值p
tg
、外调电出力计划总值p
tin
、需求响应可削减负荷总值dr
t
。
67.日前负荷预测总值d
t
的计算公式为d
t
＝∑d
n,t
，其中，d
n,t
表示t时刻节点n的负荷预测值。
68.电网备用总需求r
t
的计算公式为r
t
＝∑r
n,t
，其中，r
n,t
表示t时刻节点n的备用需求值。
69.本地发电机组可用出力总值p
tg
的计算公式为其中，表示t时刻发电机组i的可用出力值。
70.外调电出力计划总值p
tin
的计算公式为其中，表示t时刻外调电通道i的出力计划值。
71.需求响应可削减负荷总值dr
t
的计算公式为dr
t
＝∑dr
i,t
，其中，dr
i,t
表示t时刻需求响应资源i的可削减负荷值。
72.随后，计算该区域t时刻电力负荷缺口loadloss，计算公式为：
73.loadloss＝(d
t
r
t
)-(p
tg
p
tin
dr
t
)
74.若loadloss≥0，表明通过初步预判该区域t时刻存在电力供不应求的问题，达到技术触发条件，生成技术触发信号；若loadloss＜0，则不生成技术触发信号。
75.气象预警触发判断模块通过监测气象部门发布的气象灾害预警信号，决定是否启动煤电战略备用机组以保障电力供应。
76.随着全球气候变暖，世界多地自然灾害与极端天气频发，造成多起大停电事故。气象灾害对于电力设备和电网运行存在威胁，同时，随着以风电、光伏为代表的可再生能源装
机比例不断提升，气象变化将对电力系统供应能力有显著影响。
77.气象灾害预警信号种类常见有以下几种，分为台风、暴雨、暴雪、寒潮、大风、沙尘暴、高温、干旱、雷电、冰雹、霜冻、大雾、霾。总体上分为蓝色、黄色、橙色和红色四个等级(ⅳ、ⅲ、ⅱ、ⅰ级)，分别代表一般、较重、严重和特别严重。
78.实时监测当地气象部门发布的气象灾害预警信号，明确能满足触发条件的预警信号种类。
79.气象预警触发条件为该区域监测到红色(ⅰ)或橙色(ⅱ)等级的气象灾害预警信号，涉及的信号种类包含台风、暴雨、暴雪、寒潮、大风、沙尘暴、高温、雷电、冰雹、霜冻十种。电力调度机构接收技术触发信号或气象预警触发信号后决定是否调用战略备用机组。
80.本实施例第三个步骤为构建战略备用机组调度管理模块，以实现特定调度策略。战略备用机组的调度分为监测、通知、核查、交付四个过程，流程示意图见图4。过程一为调度机构监测技术触发及气象预警触发信号。过程二为调度机构通知战略备用机组进行设备启动、燃料供应等准备。过程三为调度机构核查实时负荷需求并确定战略备用机组出力。过程四为战略备用机组执行调度机构下达的指令。
81.战略备用机组在通知、核查、交付过程中的响应状态见图5。战略备用机组接收到调度机构通知后进入预热期，进行设备启动、燃料供应等准备。在核查阶段，战略备用机组进入爬坡期，逐渐增加出力至机组最低发电水平p
min
。在交付阶段，战略备用机组执行调度机构下达的指令，该阶段有效起始点为机组出力达到所需水平p。
82.在具体实现时，本实施例构建上述的电网高峰负荷分析模块，战略备用机制触发判断模块，战略备用机组调度管理模块。本发明使电网机构能够追踪电力供需缺口和气象灾害预警的情况，灵活调度煤电战略备用机组，保障电力系统安全运行。
83.本实施例还提供了一种煤电战略备用机制的设计系统，包括：
84.期限确定单元，用于根据历史负荷数据确定战略备用机制的执行期限；
85.判断单元，用于判断目标区域是否存在调用触发信号，若是，则向电力调度机构发送调度信号；
86.调度单元，用于利用所述电力调度机构控制战略备用机组进行设备启动和燃料供应，并根据实时负荷确定所述战略备用机组出力，以实现所述战略备用机组的运行。
87.优选地，所述期限确定单元具体包括：
88.读取子单元，用于读取所述历史负荷数据，并根据所述历史负荷数据筛选出上一年度的最大负荷值；
89.日期确定子单元，用于确定超过95％最大负荷值对应的日期，得到日期序列；
90.分析子单元，用于根据所述日期序列分析电网高峰负荷期，以确定所述执行期限。
91.优选地，所述判断单元具体包括：
92.第一判断子单元，用于判断所述目标区域是否存在电力负荷缺口，若是，则生成技术触发信号；
93.第二判断子单元，用于判断所述目标区域是否存在气象灾害，若是，则生成气象预警信号；
94.调用生成子单元，用于根据所述技术触发信号和/或所述气象预警信号生成所述调用触发信号；
95.发送子单元，用于将所述调用触发信号发送至所述电力调度机构。
96.本发明的有益效果如下：
97.本发明能够保障负荷高峰期或出现供需缺口时电力系统安全稳定运行，促进现役煤电机组固定成本的回收并引导其有序退役，有助于推动新能源发展并保障电力系统长期容量的充裕性。
98.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
99.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。