面向调度计划的增量配电网电量平衡裕度评估方法与流程

1.本发明涉及一种面向调度计划的增量配电网电量平衡裕度评估方法，属于配电网运行技术领域。


背景技术：

2.我国电力体制改革的不断深入，增量配电网将会规模化接入配电网，从而给电网调度运行管理带来极大挑战。增量配电网是除电网企业存量资产外，其他新投资、建设和运营的110kv及以下电压等级电网和220(330)kv及以下电压等级工业园区(经济开发区)等的局域电网。随着增量配电网的大规模应用，其内部分布式电源等输出的电能具有较大的随机性，导致增加了机组出力及开机组合、潮流方式、备用容量等与电网安全相关的各种要素的复杂程度，进而增加了运行方式安排的复杂度，挤压了运行方式安排的灵活性，客观上造成调度机构对电网运行的掌控能力下降，增加了调度保障电网安全的难度。
3.传统的调度计划是由调度机构按照指令性计划、年度月度购电计划等中长期计划，结合第二日系统运行情况、负荷预测水平、网络约束、通道阻塞、输变电设备检修、机组开机组合等情况，按照统一调度、分级管理的原则，统筹考虑。
4.在增量配电网的大规模应用后，电力市场更加丰富，送变电计划中的成分更加复杂和多元化。例如对于电厂发电计划，需要考虑增量配电网所需的年度长协电量、月度竞价电量、日前日内交易电量、增量交易等，导致发电调度计划模型更加复杂，增大了调度执行的复杂性。
5.增量配电网的大规模并网对调度运行的规范化和精益化水平提出了更高要求。在新一轮电力体制改革及电力市场化环境下，调度行为受到电力市场交易影响，信息的公开程度变高，社会监管力度加大，因此，调度机构必须在严格依法依规调度及落实相关技术标准的同时，提高调度决策的精益化水平，不断提高运行方式管理水平，保证电网安全稳定运行、用户可靠有序供电、电力市场高效有序运作，实现电网安全和市场效率的协调统一。
6.增量配电网并网会带来的一系列运行控制问题，增量配电网运行的特性不够明确，未形成多级增量配电网管理方法，运行控制模式差异化大，运行方式、发用电计划、新能源消纳等差异很大，容易出现供电质量不优、供电可靠性不高等问题，存在安全稳定运行风险。为了解决增量配电网并网带来的运行控制问题，满足能源互联网的新型需求，需要满足能源网络负载存储协调、多能量协调和多种控制形式的整体协调，需要充分利用传统配电网与增量配电网的耦合互动，实现配电网调度运行决策方法的与时俱进。实现电网调度对增量配电网规范化管理和有序控制，有必要对增量配电网有效调度控制，正确评估增量配电网的电量平衡裕度，掌握增量配电网的运行特性，形成以增量配电网为对象的多级配电网调度控制模式，支撑电网调度的精准、高效运行控制。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种面向调度计划的增量配电网电量平衡裕度评估方法，
为了解决增量配电网在运行控制中的电量平衡裕度评估指标缺失的问题。本发明提出了一种考虑增量配电网中负荷、电源、储能等相关因素的接受调度控制的增量配电网电量平衡裕度评估方法，实现包括正备用电量，负备用电量、不平衡发电剩余电量、不平衡发电缺失电量的增量配电网的可调度能力的有效评估，以提高在调度运行过程中的评估精度，增加调度控制灵活性。
8.本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
9.一种面向调度计划的增量配电网电量平衡裕度评估方法，包括以下步骤：
10.(1)定义增量配电网电量平衡裕度评估指标
11.一个计划周期t内，增量配电网在没有外部电力支持，以及在满足自身负荷需求的前提下，增量配电网作为整体表现出的电量平衡裕度，用以下4个指标描述：正备用电量e
out
、负备用电量e
in
、不平衡发电剩余电量eg、不平衡发电缺失电量e
l
，各指标的具体定义如下：
12.正备用电量e
out
：一个计划周期t内，增量配电网在满足自身负荷需求的前提下能够对外提供的最大电量，相关变量包括增量配电网内不平衡发电剩余电量的最小值，储能最小储能电量和可控电源剩余发电量；
13.负备用电量e
in
：一个计划周期t内，增量配电网可以吸收外部注入的电量最大值，相关变量包括储能剩余储电空间和最小不平衡发电缺失电量组成；
14.不平衡发电剩余电量eg：一个计划周期t内，增量配电网内部负荷和储能不能吸纳的最大剩余发电量；
15.不平衡发电缺失电量e
l
：一个计划周期t内，增量配电网由于发电不足造成的最大缺失发电量；
16.(2)增量配电网电量平衡裕度评估方法
17.1)电量平衡裕度状态向量
18.设电量平衡裕度状态向量为x，那么t时刻电量平衡裕度所处的状态x
t
表述为：
19.x
t
＝[a
s,t
,a
e,t
,e
rar,t
,e
lar,t
] x
t
∈ω
ꢀꢀꢀ
(1)
[0020]
式中，ω为增量配电网电量平衡裕度状态矩阵，a
s,t
为t时刻增量配电网中储能的已储电量，a
e,t
为t时刻增量配电网中储能的可充电量，e
rar,t
为t时刻风险备用电量，即周期t内增量配电网在置信度β下增量配电网的盈余电量；e
lar,t
为t时刻风险缺电量，即周期t内增量配电网在置信度β下增量配电网的缺电电量；e
rar,t
和e
lar,t
计算公式如下：
[0021][0022]
式中，n为周期t内采样点数，τ为采样间隔，n0为风险备用r
ar
等于0对应的采样点，n
01
为风险备用等于0对应采样点下一采样点；
[0023]
t时刻电量平衡裕度的约束条件如下：
[0024]as,t
a
e,t
≤a
ꢀꢀꢀ
(3)
[0025]
式中a为储能装置允许存储电量最大值和最低值之差；
[0026]
先计算仅考虑储能装置情况下电量平衡裕度，用不平衡风险电量δe来衡量，由风
险备用电量e
rar
减去风险缺电量e
lar
，计算公式如下：
[0027]
δe＝e
rar-e
lar
ꢀꢀꢀ
(4)
[0028]
2)状态矩阵划分
[0029]
依据不平衡风险电量δe、t时刻增量配电网中储能的已储电量a
s,t
、t时刻增量配电网中储能的可充电量a
e,t
的数值大小，将电量平衡裕度的状态矩阵分成12个子状态如下：
[0030]
⑴
δe≥0，a
e,t
≥e
rar,t
,a
s,t
≥e
lar,t
[0031]
⑵
δe≥0，a
e,t
≥e
rar,t
,a
s,t
《e
lar,t
[0032]
⑶
δe≥0，δe≤a
e,t
《e
rar,t
，a
s,t
≥e
lar,t
[0033]
⑷
δe≥0，δe≤a
e,t
《e
rar,t
，a
s,t
《e
lar,t
[0034]
⑸
δe≥0,a
e,t
《δe,a
s,t
≥e
lar,t
[0035]
⑹
δe≥0,a
e,t
《δe,a
s,t
《e
lar,t
[0036]
⑺
δe《0,a
s,t
≥e
lar,t
,a
e,t
≥e
rar,t
[0037]
⑻
δe《0,a
s,t
≥e
lar,t
,a
e,t
《e
rar,t
[0038]
⑼
δe《0,
▕
δe
▏
≤a
s,t
《e
lar,t
，a
e,t
≥e
rar,t
[0039]
⑽
δe《0,
▕
δe
▏
≤a
s,t
《e
lar,t
，a
e,t
《e
rar,t
[0040]
⑾
δe《0,a
s,t
《
▕
δe
▏
,a
e,t
≥e
rar,t
[0041]
⑿
δe《0,a
s,t
《
▕
δe
▏
,a
e,t
《e
rar,t
[0042]
3)仅计及储能装置的电量平衡裕度计算
[0043]
计算仅计及储能装置下电量平衡裕度状态向量x
t
在不同的子空间下不平衡发电剩余电量不平衡发电缺失电量周期末已储电量a
s,t t
、周期末可存电量a
e,t t
，这四个值表征了储能装置的平抑不平衡功率的能力；
[0044]
根据状态矩阵划分方法，t时刻电量平衡裕度评估指标可以按照以下计算：
[0045]
(1)a
s,t t
＝a
s,t
δe，a
e,t t
＝[a
e,t-δe]
[0046]
(2)a
s,t t
＝[a
s,t
δe,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a
s,t-e
rar,t
,a
e,t-δe]
[0047]
(3)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a
s,t
δe]，a
e,t t
＝[a
e,t-δe,e
lar
]
[0048]
(4)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,e
lar,t
]
[0049]
(5)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a]，a
e,t t
＝[0,e
lar,t
]
[0050]
(6)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a]，a
e,t t
＝[0,e
lar,t
]
[0051]
(7)a
s,t t
＝a
s,t-|δe|，a
e,t t
＝a
e,t
|δe|
[0052]
(8)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a
s,t-|δe]，a
e,t t
＝[a
e,t
|δe|,e
lar,t
]
[0053]
(9)a
s,t t
＝[a
s,t-|δe|,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,a
e,t
|δe|]
[0054]
(10)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,e
lar,t
]
[0055]
(11)a
s,t t
＝[0,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,a]
[0056]
(12)a
s,t t
＝[0,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,a]
[0057]
4)计及可控电源的电量平衡裕度计算
[0058]
可控电源是在增量配电网中的光伏、风电发电系统，增量配电网在周期t内的不平衡发电缺失电量δe
l
[0059][0060][0061][0062]
式中，为储能调节后增量配电网不平衡发电缺失电量最大值；g0为增量配电网在周期t内最大可控发电量，p
gn,j
为第j台可控电源的额定功率；g为计及可控电源降低不平衡发电缺失电量之后的可控电源发电量；
[0063]
5)增量配电网电量平衡裕度评估指标计算
[0064]
①
正备用电量e
out
[0065][0066]
式中，为增量配电网在周期t内最小不平衡发电剩余电量、a
s,t t,min
为周期t末最小储电量；
[0067]
②
负备用电量e
in
[0068][0069]
式中，为增量配电网在周期t内最小不平衡发电缺失电量、a
e,t t,min
为增量配电网在周期t末最小可存电量；
[0070]
③
不平衡发电剩余电量eg[0071][0072]
式中，为增量配电网在下一周期t内可能出现的最大不平衡发电剩余电量；
[0073]
④
不平衡发电缺失电量e
l
[0074]el
＝δe
l
ꢀꢀꢀ
(11)
[0075]
以上4个评估指标中，正备用电量和负备用电量用以描述增量配电网在下一周期t内源载特性，不平衡发电剩余电量和不平衡发电缺失电量用以描述的是下一阶段增量配电网的运行状况。
[0076]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用基于状态矩阵的增量配电网对电量平衡裕度评估方法，首先根据增量配电网当前电量平衡裕度进行状态划分，评估储能装置消纳不平衡功率随机性的能力，然后计及可控电源出力，最后计算对增量配电网电量平衡裕度的评估指标值。实现包括正备用电量，负备用电量、不平衡发电剩余电量、不平衡发电缺失电量的增量配电网的可调度能力的有效评估。解决了增量配电网在运行控制中的电量平衡裕度评估指标缺失的问题，以提高在调度运行过程中的评估精度，增加调度控制灵活性。
附图说明
[0077]
图1是本发明的电量平衡裕度评估流程图。
具体实施方式
[0078]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0079]
增量配电网电量平衡裕度评估指标计算流程如图1所示，首先计算增量配电网当前状态计算x
t
，判断增量配电网下一周期所属的状态子空间，包括不平衡发电剩余电量不平衡发电缺失电量以及周期末已储电量a
s,t t
，周期末可存电量a
e,t t
；最后计算电量平衡裕度的4个评估指标。
[0080]
详细步骤如下：
[0081]
(1)定义增量配电网电量平衡裕度评估指标
[0082]
一个计划周期t内，增量配电网在没有外部电力支持，以及在满足自身负荷需求的前提下，增量配电网作为整体表现出的电量平衡裕度，用以下4个指标描述：正备用电量e
out
、负备用电量e
in
、不平衡发电剩余电量eg、不平衡发电缺失电量e
l
，各指标的具体定义如下：
[0083]
正备用电量e
out
：一个计划周期t内，增量配电网在满足自身负荷需求的前提下能够对外提供的最大电量，相关变量包括增量配电网内不平衡发电剩余电量的最小值，储能最小储能电量和可控电源剩余发电量；
[0084]
负备用电量e
in
：一个计划周期t内，增量配电网可以吸收外部注入的电量最大值，相关变量包括储能剩余储电空间和最小不平衡发电缺失电量组成；
[0085]
不平衡发电剩余电量eg：一个计划周期t内，增量配电网内部负荷和储能不能吸纳的最大剩余发电量；
[0086]
不平衡发电缺失电量e
l
：一个计划周期t内，增量配电网由于发电不足造成的最大缺失发电量；
[0087]
(2)增量配电网电量平衡裕度评估方法
[0088]
1)电量平衡裕度状态向量
[0089]
设电量平衡裕度状态向量为x，那么t时刻电量平衡裕度所处的状态x
t
表述为：
[0090]
x
t
＝[a
s,t
,a
e,t
,e
rar,t
,e
lar,t
] x
t
∈ω
ꢀꢀꢀ
(1)
[0091]
式中，ω为增量配电网电量平衡裕度状态矩阵，a
s,t
为t时刻增量配电网中储能的已储电量，a
e,t
为t时刻增量配电网中储能的可充电量，e
rar,t
为t时刻风险备用电量，即周期t内增量配电网在置信度β下增量配电网的盈余电量；e
lar,t
为t时刻风险缺电量，即周期t内增量配电网在置信度β下增量配电网的缺电电量；e
rar,t
和e
lar,t
计算公式如下：
[0092][0093]
式中，n为周期t内采样点数，τ为采样间隔，n0为风险备用r
ar
等于0对应的采样点，n
01
为风险备用等于0对应采样点下一采样点；
[0094]
t时刻电量平衡裕度的约束条件如下：
[0095]as,t
a
e,t
≤a
ꢀꢀꢀ
(3)
[0096]
式中a为储能装置允许存储电量最大值和最低值之差；
[0097]
先计算仅考虑储能装置情况下电量平衡裕度，用不平衡风险电量δe来衡量，由风险备用电量e
rar
减去风险缺电量e
lar
，计算公式如下：
[0098]
δe＝e
rar-e
lar
ꢀꢀꢀ
(4)
[0099]
2)状态矩阵划分
[0100]
依据不平衡风险电量δe、t时刻增量配电网中储能的已储电量a
s,t
、t时刻增量配电网中储能的可充电量a
e,t
的数值大小，将电量平衡裕度的状态矩阵分成12个子状态如下表：
[0101][0102]
3)仅计及储能装置的电量平衡裕度计算
[0103]
计算仅计及储能装置下电量平衡裕度状态向量x
t
在不同的子空间下不平衡发电
剩余电量不平衡发电缺失电量周期末已储电量a
s,t t
、周期末可存电量a
e,t t
，这四个值表征了储能装置的平抑不平衡功率的能力；
[0104]
根据状态矩阵划分方法，t时刻电量平衡裕度评估指标可以按照以下计算：
[0105]
(1)a
s,t t
＝a
s,t
δe，a
e,t t
＝[a
e,t-δe]
[0106]
(2)a
s,t t
＝[a
s,t
δe,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a
s,t-e
rar,t
,a
e,t-δe]
[0107]
(3)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a
s,t
δe]，a
e,t t
＝[a
e,t-δe,e
lar
]
[0108]
(4)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,e
lar,t
]
[0109]
(5)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a]，a
e,t t
＝[0,e
lar,t
]
[0110]
(6)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a]，a
e,t t
＝[0,e
lar,t
]
[0111]
(7)a
s,t t
＝a
s,t-|δe|，a
e,t t
＝a
e,t
|δe|
[0112]
(8)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,a
s,t-|δe|]，a
e,t t
＝[a
e,t
|δe|,e
lar,t
]
[0113]
(9)a
s,t t
＝[a
s,t-|δe|,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,a
e,t
|δe|]
[0114]
(10)a
s,t t
＝[a-e
lar,t
,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,e
lar,t
]
[0115]
(11)a
s,t t
＝[0,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,a]
[0116]
(12)a
s,t t
＝[0,e
rar,t
]，a
e,t t
＝[a-e
rar,t
,a]
[0117]
4)计及可控电源的电量平衡裕度计算
[0118]
可控电源是在增量配电网中的光伏、风电发电系统，增量配电网在周期t内的不平衡发电缺失电量δe
l
[0119][0120]
[0121][0122]
式中，为储能调节后增量配电网不平衡发电缺失电量最大值；g0为增量配电网在周期t内最大可控发电量，p
gn,j
为第j台可控电源的额定功率；g为计及可控电源降低不平衡发电缺失电量之后的可控电源发电量；
[0123]
5)增量配电网电量平衡裕度评估指标计算
[0124]
①
正备用电量e
out
[0125][0126]
式中，为增量配电网在周期t内最小不平衡发电剩余电量、a
s,t t,min
为周期t末最小储电量；
[0127]
②
负备用电量e
in
[0128][0129]
式中，为增量配电网在周期t内最小不平衡发电缺失电量、a
e,t t,min
为增量配电网在周期t末最小可存电量；
[0130]
③
不平衡发电剩余电量eg[0131][0132]
式中，为增量配电网在下一周期t内可能出现的最大不平衡发电剩余电量；
[0133]
④
不平衡发电缺失电量e
l
[0134]el
＝δe
l
ꢀꢀꢀ
(11)
[0135]
以上4个评估指标中，正备用电量和负备用电量用以描述增量配电网在下一周期t内源载特性，不平衡发电剩余电量和不平衡发电缺失电量用以描述的是下一阶段增量配电网的运行状况。
[0136]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。