引入外电的优化策略方法与流程

1.本发明属于电力资源应用设计技术领域，尤其涉及一种引入外电的优化策略方法。


背景技术：

2.长期以来，电力需求增长与国民经济发展密切相关，电力消费与经济增速在较高水平上保持同步增长。然而，我国电力资源禀赋分布与负荷分布存在明显的差异性，为保证国民经济发展所必须的电力需求，电力资源禀赋较差的省份势必需要引入区外电力，而引入区外电方向与规模成为关键问题。
3.目前，现有区外电力引入分析技术的主要路线是综合考虑电站开发外送可靠性、区位竞争力、调峰电量富余率、非化石能源发电量比重、落地电价等5个指标，构建含上述指标的评价体系，计算综合得分，选出得分最高的外电方向为推荐引入外电方向。该技术选取的评价指标数目较少、不够全面，未能考虑外电规模与需引入省份电力缺额的双向匹配，割裂了外电方向与外电规模的有机内在联系。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种科学合理、全面周到的引入外电的优化策略方法，为制定引入外电规划提供科学指导和支撑。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.引入外电的优化策略方法，将综合能源基地的资源禀赋评价、市场主体投资意愿、送电工程的实施难度、在当地落地的难度、当地政策环境评价、环境效应评价、调节性能评价作为引入外电的关键影响要素，构建下层应用层次分析理论、上层应用单目标优化理论架构的引入外电优化策略模型，据此计算引入外电的策略。
7.上述引入外电的优化策略方法，包括以下步骤：
8.第一步：根据研究目标区域的现有机组参数与出力特性，综合考虑规划明确电新增电源情况以及新增负荷需求情况，就研究时间节点运用经济调度模型，计算目标区域电力电量平衡，确定研究时间节点目标区域的电力缺额；其中，研究时间节点记为t、外电对应的电力缺额记为g
t
；
9.第二步：调研国内电力规划以及电源基地规划情况，明确在引入时间节点内可以引入的所有电力方向、规模；其中，外电记为i＝1,2,...,n；t年外电i的规模记为x
i,t
；
10.第三步：构建引入外电优化策略模型的评价分析层；评价层综合考虑送端口、受端、政策、环境、工程实施性、市场主体投资意愿等要素，选取市场主体投资意愿、送电工程的实施难度、当地政策环境评价、综合能源基地的资源禀赋评价、调节性能评价、环境效应评价、在当地落地的难度等指标构建成评价层；指标的取值为1-10分，其中，送电工程的实施难度、在当地落地的难度指标为负向指标，难度越大得分越低；其他五个指标为正向指标，越优得分越高；指标采用数学符号j表征，各指标按顺序依次取j＝1,2,...,7； t年外电
i的指标j的初步打分为a
i,j,t
；上述指标的取值为各指标的内涵如下：
11.1)综合能源基地的资源禀赋评价：通常较好的资源储备情况能支撑更大规模的装机，有利于形成较好的开发规模效应，其在利益驱动下开发该能源基地的可能性越大；
12.2)市场主体投资意愿：决定项目的实施需要付出一定量的金钱代价，项目开发难度直接影响项目主体的投资意愿，直接决定项目是否能落地，本指标的评分重点衡量项目在单位投资成本的差异性；
13.3)送电工程的实施难度：由于引入外电需要远距离送电，送电距离以及线路走廊环境是影响外电引入为关键要素；
14.4)在当地落地的难度：通常在全国来看，远距离交流、直流送电显然已具有实施先例，技术上已具备实施可能性；但需考虑当地的实际情况，若有部分方案在当地未有实施先例，在当地落地的技术难度上存在差异；
15.5)当地政策环境评价：本指标也是决定项目能否落地的一个关键点，良好的政策环境可以促进项目的落地，本指标旨在衡量落实项目的政策环境差异；
16.6)环境效应评价：本指标重点度量各方案带来的减排效应；
17.7)调节性能评价：主要衡量送电特性及外电丰枯比与当地的匹配程度，显然综合能源基地的调剂性能优于单纯的可再生能源基地；
18.第四步：对各种外电方案的指标进行打分；
19.第五步：确定t年引入外电优化策略模型评价分析层的指标权重b
j,t
；记t年指标j相对于指标k的重要性为b
j,k,t
，越重要取值越高，数值范围区间为1-10；
20.第六步：构建引入外电优化策略模型的策略优化层，联合上一步构建引入外电优化策略模型；引入外电优化策略模型的优化目标为引入外电策略(方向及规模)得分最高，约束条件包括研究时间节点记为t年的电力平衡、允许电力盈余约束、方案的时间关联性约束、算法辅助约束；
21.第七步：运用通用优化算法求解第六步模型，给出引入外电策略。
22.第五步中b
j,t
与b
j,k,t
的数学关系如下：
[0023][0024]
第六步中优化目标满足下式：
[0025][0026]
式中：to、tn分别为目标研究启始、终止年；o
i,t
为0-1变量，为优化模型的待求量，取值上t年引外电i取值为1，否则取值为0；优化目标为引入外电策略(方向及规模)得分最高。
[0027]
第六步中允许电力盈余约束满足下式：
[0028][0029]
式中：x
i,t
为t年引外电i的规模；ξ
t
为t年的电力盈余阈值以及计算辅助约束；研究时间节点记为t年的电力平衡，即综合考虑所有电源后需维持电力平衡，要求引入外电的规模稍大于电力缺口，但电力盈余需小于阈值，以便提升资源利用效率。
[0030]
第六步中方案的时间关联性约束满足下式：
[0031][0032]
约束主要基于考虑外电引入工程所需投资较大，为了保证工程投资的有效，t年引入的外电，t 1年仍然需要维持引入,其引入的规模随时间增加。
[0033]
第六步中辅助约束满足下式：
[0034][0035]
为了实现模型的全局寻优，根据算法需要引入了辅助变量时间与算法终止算子，根据引入外电的实际需求予以增加释放约束。
[0036]
针对目前外电力引入分析不够合理、全面的问题，发明人建立了一种引入外电的优化策略方法，将综合能源基地的资源禀赋评价、市场主体投资意愿、送电工程的实施难度、在当地落地的难度、当地政策环境评价、环境效应评价、调节性能评价作为引入外电的关键影响要素，构建下层应用层次分析理论、上层应用单目标优化理论架构的引入外电优化策略模型，据此计算引入外电的策略。该法全面综合考虑了影响引入外电的各个因素，并应用于省级电力规划，基于本发明将为后续制定引入外电规划提供科学指导和支撑。
附图说明
[0037]
图1是本发明引入外电的优化策略方法的流程图。
具体实施方式
[0038]
为进一步说明本发明如何实施，以广西壮族自治区中长期电力市场为实际样本，2030 年、2035年为研究目标年，2020-2035年电源装机均采用广西十四五电力规划成果，参照上述方法计算2030、2035年广西引入外电策略。
[0039]
第一步：综合考虑规划明确电新增电源情况以及新增负荷需求情况，就研究时间节点运用经济调度模型，对广西进行电力电量平衡，确定2030-2035年所缺电力为500万千瓦。
[0040]
第二步：调研国内电力规划以及电源基地规划情况，明确在引入时间节点内可以引入的所有电力方向、规模。具体如下表1所示。
[0041]
表1可引入外电方向及规模情况表
[0042][0043][0044]
第三步：构建引入外电优化策略模型的评价分析层。评价层综合考虑送端口、受端、政策、环境、工程实施性、市场主体投资意愿等要素，选取市场主体投资意愿、送电工程的实施难度、广西政策环境评价、能源基地的资源禀赋评价、调节性能评价、环境效应评价、在广西落地的难度等指标构建成评价层。
[0045]
第四步：对各种外电方案的指标进行打分，如表2所示。
[0046]
表2优劣性顺序专家原始评价矩阵
[0047]
[0048]
第五步：确定2030、2035年引入外电优化策略模型评价分析层的指标权重b
j,t
，具体如表3所示。
[0049]
表3判断矩阵及权重表
[0050][0051]
第六步：构建引入外电优化策略模型的策略优化层，联合上一步构建引入外电优化策略模型。
[0052][0053][0054]
第七步：模型求解结果如表4所示。
[0055]
表4计算结果表
[0056]
序号名称2030年2035年1蒙西综合能源基地112陕北综合能源基地003陇彬综合能源基地00
4青海海西可再生能源基地005甘肃河西新能源基地006新疆哈密准东综合能源基地007金沙江上游008澜沧江上游(西藏段)009老挝水电0010缅甸水电00
[0057]
注：表格中的“1”为选用该方案；“0”表示不采用该方案。
[0058]
求解结果表明，2030-2035年优先从蒙西综合能源基地引入500万千瓦的电力送电广西。