一種富水電地區(qū)窩電分析及上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電網(wǎng)規(guī)劃和水庫調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域，公開了一種富水電地區(qū)窩電分析及上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，其將電網(wǎng)網(wǎng)架分析納入水庫調(diào)度中，基于不同時(shí)間尺度分析電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱環(huán)節(jié)；并在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理地調(diào)整窩電斷面下的上網(wǎng)電量。其技術(shù)方案為：通過建立基于圖論的窩電分析模型，將預(yù)測的小水電發(fā)電能力及優(yōu)化計(jì)算得到的大中型水電站出力輸入到模型中進(jìn)行窩電分析，確定現(xiàn)行電網(wǎng)網(wǎng)架窩電斷面，即薄弱環(huán)節(jié)；通過“多級斷面趨近等受阻比例”方法對窩電斷面下上網(wǎng)電量進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的有益效果是前瞻電網(wǎng)未來發(fā)展，為未來電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)提供有效建議，均衡各發(fā)電企業(yè)效益，對水庫調(diào)度運(yùn)行、電網(wǎng)運(yùn)行管理具有重要的垂范意義。
【專利說明】一種富水電地區(qū)窩電分析及上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)規(guī)劃和水庫調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域，特別涉及一種富水電地區(qū)窩電分析及 上網(wǎng)電量的動(dòng)態(tài)調(diào)整方法。 技術(shù)背景
[0002] 水電是重要的可再生能源，開發(fā)利用豐富的水力資源對提高清潔能源利用比重、 改善能源結(jié)構(gòu)、保證國家能源安全、滿足電力增長需求和減少溫室氣體排放、保護(hù)環(huán)境等方 面具有重要意義。我國水電資源豐富，主要集中在西部地區(qū)，截至2010年底，中國西南地區(qū) 水電建設(shè)建設(shè)規(guī)模約4500萬kW，占全國在建水電規(guī)模的85 %左右。西南地區(qū)小水電可開發(fā) 量為7952. 9萬千瓦，占全國的62. 1%，因其技術(shù)成熟、投資少、清潔可再生、可推動(dòng)農(nóng)村地 方經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，每年以超過近300萬MW的速度進(jìn)行投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了超常規(guī)跨越式發(fā)展。然而， 隨著國家、政府低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)整和能源戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃等的深入推行，西部 地區(qū)用電負(fù)荷增速緩慢，電源增長與負(fù)荷增長將進(jìn)一步失衡，大量上網(wǎng)電源無法就地消納， 需通過大規(guī)模、遠(yuǎn)距離外送進(jìn)行消納。但國內(nèi)電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)之初未考慮到現(xiàn)階段的大量電 源集中上網(wǎng)的情況，目前結(jié)構(gòu)普遍比較薄弱，加之西部地區(qū)地形復(fù)雜、保護(hù)區(qū)眾多、生態(tài)脆 弱，可供建設(shè)輸電線路的通道資源十分有限，并且汛期西南地區(qū)來水量大且集中，大規(guī)模小 水電與大中型水電來水具有同步性。此時(shí)電源大量上網(wǎng)匯集，大規(guī)模小水電與大中型水電 擠占數(shù)量有限的送出通道，導(dǎo)致部分薄弱斷面下上網(wǎng)電量超出其極限輸送能力，不能通過 斷面安全校核，導(dǎo)致電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行受到威脅，產(chǎn)生嚴(yán)重的窩電、棄水現(xiàn)象。
[0003] 本發(fā)明成果前瞻電網(wǎng)未來發(fā)展，目前國內(nèi)相關(guān)研究成果和文獻(xiàn)報(bào)道大多針對梯級 水電站的優(yōu)化調(diào)度、大規(guī)模小水電的發(fā)電計(jì)劃制作，尚未見過大規(guī)模小水電與梯級水電站 的聯(lián)合調(diào)度，尤其是考慮到電網(wǎng)網(wǎng)架限制導(dǎo)致窩電情況下的上網(wǎng)電量協(xié)調(diào)問題。本成果在 我國富水電地區(qū)的水庫運(yùn)行調(diào)度、電網(wǎng)運(yùn)行管理中，具有重要的率先垂范意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于圖論的電網(wǎng)窩電分析方法和窩電斷面 下上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，可對不同時(shí)間尺度的的電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行窩電分析，找到電網(wǎng) 外送電量薄弱環(huán)節(jié)，并調(diào)整受阻斷面下各電源上網(wǎng)電量，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提 下，合理調(diào)整各電源上網(wǎng)電量，均衡各發(fā)電企業(yè)效益。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種基于圖論的電網(wǎng)窩電分析方法和窩電斷 面下上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，按照下述步驟（1)-(6)實(shí)現(xiàn)一次窩電分析與上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào) 整計(jì)算，見圖1 :
[0006] (1)通過歷史運(yùn)行資料建立一元線性回歸模型預(yù)測無徑流資料地區(qū)小水電發(fā)電能 力；
[0007] (2)以總發(fā)電量最大為目標(biāo)建立流域大中型水電群優(yōu)化模型，并采用逐次逼近思 想進(jìn)行降維求解出大中型水電站出力；
[0008] (3)基于圖論的方法，將地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架抽象成節(jié)點(diǎn)和線路各具屬性的有向圖，制作 地區(qū)電網(wǎng)窩電分析模型；
[0009] (4)將地區(qū)小水電發(fā)電能力、大中型水電站出力當(dāng)做初始上網(wǎng)電量，連同地區(qū)負(fù)荷 預(yù)測值輸入窩電分析模型中；
[0010] (5)采用深度優(yōu)先遍歷（DFS)算法遍歷解析窩電分析模型，標(biāo)記線路等級，計(jì)算各 輸電斷面下上網(wǎng)電量，并對各斷面進(jìn)行安全校核，得出地區(qū)電網(wǎng)窩電信息；
[0011] (6)將存在窩電現(xiàn)象的斷面按電壓等級由低到高排序，采用"多級斷面趨近等比例 受阻"的方法對斷面下上網(wǎng)電量進(jìn)行調(diào)整，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理分配電 網(wǎng)棄水電量，均衡發(fā)電企業(yè)效益。
[0012] 本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果：本發(fā)明一種基于圖論的窩電分析及上網(wǎng)電 量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，可圖形可視化電網(wǎng)網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行窩電分析快速、準(zhǔn)確定位電網(wǎng)網(wǎng)架 的薄弱環(huán)節(jié)，并對斷面下上網(wǎng)電量進(jìn)行調(diào)整，在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理分配 斷面下上網(wǎng)電量，均衡各發(fā)電企業(yè)效益。其技術(shù)方案為：基于圖論將電網(wǎng)網(wǎng)架圖抽象成為節(jié) 點(diǎn)和線路各具屬性的有向圖，建立窩電分析模型，將初始上網(wǎng)電量、本地消納負(fù)荷等數(shù)據(jù)輸 入模型，進(jìn)行窩電分析，確定窩電受阻斷面；并采用"多級斷面趨近等比例受阻方法"對窩電 斷面下上網(wǎng)電量進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的有益效果是前瞻電網(wǎng)未來發(fā)展，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定 運(yùn)行的前提下，合理調(diào)整各電源上網(wǎng)電量，均衡各發(fā)電企業(yè)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是窩電分析與上網(wǎng)電量調(diào)整整體流程。
[0014] 圖2是窩電分析模型建立：電網(wǎng)網(wǎng)架圖抽象成為有向圖。
[0015] 圖3是深度優(yōu)先算法（DFS)遍歷解析窩電分析模型流程圖。
[0016] 圖4是窩電分析模型解析結(jié)果。
[0017] 圖5是"多級斷面趨近等受阻比例"方法上網(wǎng)電量調(diào)整流程圖。
[0018] 圖6是某地區(qū)110kV及以上電網(wǎng)網(wǎng)架圖。
[0019] 圖7是某地區(qū)窩電分析模型。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021] 傳統(tǒng)的水電優(yōu)化調(diào)度大多數(shù)考慮電站及水力方面約束，沒有考慮電網(wǎng)網(wǎng)架對于水 電優(yōu)化調(diào)度的影響，所制作出的發(fā)電計(jì)劃大多不能通過電網(wǎng)安全校核，會對電網(wǎng)的安全穩(wěn) 定運(yùn)行造成威脅，發(fā)電計(jì)劃不能直接投入生產(chǎn)運(yùn)行。本發(fā)明基于圖論建立電網(wǎng)窩電分析模 型，將電網(wǎng)網(wǎng)架抽象成為節(jié)點(diǎn)和線路各具屬性的有向圖，見圖2,并將大中小水電發(fā)電計(jì)劃 當(dāng)做初始上網(wǎng)電量，連同地區(qū)消納負(fù)荷輸入模型中，采用深度遍歷優(yōu)先算法解析模型，見圖 3,統(tǒng)計(jì)各斷面下上網(wǎng)電源，并進(jìn)行斷面安全校核，得出電網(wǎng)窩電信息；對于存在窩電情況的 斷面，采用"多級斷面趨近等受阻比例"方法削減斷面下電源的上網(wǎng)電量，使斷面在通過安 全校核的前提下，合理地分配受阻電量，均衡發(fā)電企業(yè)效益。
[0022] 窩電分析具體方法按照下述步驟（1)-(7)予以實(shí)現(xiàn)：
[0023] (1)將電網(wǎng)網(wǎng)架圖抽象成為窩電分析模型；
[0024] (2)將大中小水電發(fā)電計(jì)劃、地區(qū)消納負(fù)荷輸入到窩電分析模型中；
[0025] (3)定義節(jié)點(diǎn)等級為整個(gè)模型中最大層數(shù)減去當(dāng)前節(jié)點(diǎn)層數(shù)，規(guī)定所有葉子節(jié)點(diǎn) 的等級均為〇 ;定義線路等級為該條弧起始節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)等級；
[0026] (4)選中圖中一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對未被標(biāo)記節(jié)點(diǎn)判斷是否有孩子節(jié)點(diǎn)，孩子節(jié)點(diǎn)是否有兄 弟節(jié)點(diǎn)，對該節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn)和兄弟節(jié)點(diǎn)進(jìn)行DFS遍歷搜索；
[0027] (5)搜索完成后標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)，并判斷已標(biāo)記節(jié)點(diǎn)是否與圖中節(jié)點(diǎn)總數(shù)相同，相同執(zhí) 行步驟6,不相同返回步驟4;
[0028] (6)圖中所有節(jié)點(diǎn)均被檢索過，按步驟1定義，統(tǒng)計(jì)各節(jié)點(diǎn)等級、線路等級，見圖 4 ；
[0029] (7)統(tǒng)計(jì)各輸電線路下上網(wǎng)電量與地區(qū)負(fù)荷，并按照線路等級從低到高的順序進(jìn) 行斷面安全校核，找到?jīng)]有通過安全校核的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，為窩電受阻斷面。
[0030] 上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整是以各輸電通道受阻電量ANS為分配目標(biāo)，采用在單一通道 "等受阻比例"削減基礎(chǔ)上的"多級斷面趨近等受阻比例"的削減方法。接入輸電通道S下 的上網(wǎng)電源集合為Q s，n，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合為電源i在t時(shí)段的初始發(fā)電計(jì)劃為\t，出 力下限為Q，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷為P」, t，送出通道極限能力為Ns。按"等受阻比例"削減受阻電量的步 驟是：
[0031] ①計(jì)算通道S下受阻電量

【權(quán)利要求】
1. 一種富水電地區(qū)窩電分析及上網(wǎng)電量動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，其特征在于如下步驟： (1) 通過歷史運(yùn)行資料建立一元線性回歸模型預(yù)測無徑流資料地區(qū)小水電發(fā)電能力； (2) 以總發(fā)電量最大為目標(biāo)建立流域大中型水電群優(yōu)化模型，并采用逐次逼近思想進(jìn) 行降維求解出大中型水電站出力； ⑶基于圖論的方法，將地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架圖抽象成節(jié)點(diǎn)和線路各具屬性的有向圖，制作地 區(qū)電網(wǎng)窩電分析模型；將地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架抽象中的電廠抽象成有向圖中具有發(fā)電量和本地消 納負(fù)荷屬性的節(jié)點(diǎn)，將變電站抽象成有向圖中具有上網(wǎng)電量和本地消納負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)，將輸 電線路抽象成有向圖中具有上網(wǎng)電量和斷面輸電極限的線； (4) 將地區(qū)小水電發(fā)電能力、大中型水電站出力當(dāng)做初始上網(wǎng)電量，連同地區(qū)負(fù)荷預(yù)測 值輸入窩電分析模型中； (5) 采用深度優(yōu)先遍歷算法遍歷解析窩電分析模型，標(biāo)記線路等級，計(jì)算各輸電斷面下 上網(wǎng)電量，并對各斷面進(jìn)行安全校核，得出地區(qū)電網(wǎng)窩電信息；具體分析步驟為： 1) 將電網(wǎng)網(wǎng)架圖抽象成為窩電分析模型； 2) 將大中小水電發(fā)電計(jì)劃、地區(qū)消納負(fù)荷輸入到窩電分析模型中； 3) 定義節(jié)點(diǎn)等級為整個(gè)模型中最大層數(shù)減去當(dāng)前節(jié)點(diǎn)層數(shù)，規(guī)定所有葉子節(jié)點(diǎn)的等級 均為〇 ;定義線路等級為該條弧起始節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)等級； 4) 選中圖中一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對未被標(biāo)記節(jié)點(diǎn)判斷是否有孩子節(jié)點(diǎn)，孩子節(jié)點(diǎn)是否有兄弟節(jié) 點(diǎn)，對該節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn)和兄弟節(jié)點(diǎn)進(jìn)行DFS遍歷搜索； 5) 搜索完成后標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)，并判斷已標(biāo)記節(jié)點(diǎn)是否與圖中節(jié)點(diǎn)總數(shù)相同，相同執(zhí)行步 驟6)，不相同返回步驟4); 6) 圖中所有節(jié)點(diǎn)均被檢索過，按步驟1)定義，統(tǒng)計(jì)各節(jié)點(diǎn)等級、線路等級； 7) 統(tǒng)計(jì)各輸電線路下上網(wǎng)電量與地區(qū)負(fù)荷，并按照線路等級從低到高的順序進(jìn)行斷面 安全校核，找到?jīng)]有通過安全校核的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，為窩電受阻斷面； (6) 將存在窩電現(xiàn)象的斷面按電壓等級由低到高排序，采用"多級斷面趨近等比例受 阻"的方法對斷面下上網(wǎng)電量進(jìn)行調(diào)整，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理分配電網(wǎng) 棄水電量，均衡發(fā)電企業(yè)效益； "多級斷面趨近等受阻比例"方法調(diào)整上網(wǎng)電量具體步驟為： ① 解析窩電分析模型，確定通道計(jì)算順序，線路等級由低到高依次計(jì)算Sk(k= l，2，...，K)4k= 0; ②k=k+1，接入通道Sk的發(fā)電廠集合為Qk，用
iGQSn，jGq檢驗(yàn)該通道是否通過安全校核， 其中：Ns,iSt時(shí)段，通道Sk下電源i的上網(wǎng)電量； Ps，j為t時(shí)段，通道Sk下節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷； Ns為t時(shí)段，通道Sk的送出通道極限輸送能力； Qs，n為t時(shí)段，通道Sk下上網(wǎng)電源集合。 Ws，q為t時(shí)段，通道Sk下負(fù)荷集合。 若沒有通過安全校核，按
計(jì)算窩電量，執(zhí)行步驟③；若通過安 全校核，執(zhí)行步驟⑧； ③ 獲得該通道下未將發(fā)電計(jì)劃鎖定為出力下限的發(fā)電廠集合Qk，按〇 =ANi,t/ 計(jì)算各發(fā)電廠的受阻比例 式中：為t時(shí)段電源i的削減電量，N' ^為^時(shí)段電源i的允許 上網(wǎng)電量； 并按受阻比例升序排序各電廠，排序后結(jié)果為： { 〇 1>t, 〇 2，t,…，〇 r，t，…，〇m，t}，（r= 1，2,…，m)，令r= 0,執(zhí)行步驟④； ④ 若r=m，執(zhí)行步驟⑦；否則執(zhí)行步驟⑤； ⑤r=r+l，如果〇w= 〇rt，t，表示電源r與排序在它后一位的電源受阻比例相同， 他們可以按"等受阻比例"削減，返回步驟④；如果〇m 表示電源r的受阻比例小
于排序在它后一位的電源，不可以按"等受阻比例"削減，獲得電源r及之前受阻比例相同 的電源Qx = { 0 1; t, 0 2, t，…，0r，t}執(zhí)行步驟⑥； ⑥ 試算按受阻比例削減，總削減量為 .如果AP>ANS，表 9 明將\中電源的受阻比例提高到（\t，〇,+1，t)之間，便可以使通道S通過安全校核，則 按"等受阻比例"削減Qx，然后執(zhí)行步驟②；否則，表示將Qx中電源的受阻比例全部提高 到〇,+1，t后，通道S仍不能通過安全校核，則按〇,+1，t削減Qx，計(jì)算剩余窩電負(fù)荷AN= ANS_AP，將AN看作下一次計(jì)算的ANS，返回執(zhí)行步驟③； ⑦ 該通道下所有電源的受阻比例均相同，采用"等受阻比例"方法削減各電源，繼續(xù)執(zhí) 行步驟②； ⑧ 若k=K，則所有通道均通過安全校核，退出該方法；否則執(zhí)行步驟②。
【文檔編號】G06Q10/06GK104410109SQ201410720729
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】李剛, 陳孚, 程春田, 李秀峰, 蔡華祥 申請人:大連理工大學(xué)