【精彩论文】全时间维度调度计划安全校核的设计与应用

Original 中国电力中国电力 2023-12-18

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吴迪，王正风，刘航

国网安徽省电力有限公司

引文信息

吴迪, 王正风, 刘航. 全时间维度调度计划安全校核的设计与应用[J]. 中国电力, 2020, 53(5): 48-55.

WU Di, WANG Zhengfeng, LIU Hang. Design and application of full-time dimension dispatching schedule safety check[J]. Electric Power, 2020, 53(5): 48-55.

研究背景

随着中国国民经济的持续快速发展，其规模日益扩大，传输容量和传输电压不断提高。此外，随着大规模新能源并网和电力市场化，电网调度运行面临的压力日趋增大。调度计划安全校核的准确性是确保电网安全稳定运行的前提和基础。目前国内安全校核主要是针对日前安全校核。对于中长期安全校核，负荷预测精度、网络拓扑、省际联络线交换计划（受进或送出96点电力计划）等不确定性因素都制约着其研究进展和实际应用。迫切需要研究大时间尺度下的安全校核，建立全时间维度调度计划安全校核系统，从而为电网调度运行部门提供辅助决策信息。

论文所解决的问题及意义

针对大时间尺度下无法精确预测负荷及电网结构从而难以进行准确安全校核的情况，本文根据不同时间尺度下的安全校核需求设计并开发了全时间维度调度计划安全校核系统。主要特点有：

（1）根据电网的分层分区运行方式，对不同区域选取主要断面及该区域的主导发电机组进行分析计算；

（2）年度安全校核分解为月度安全校核，根据计划检修方式及历史运行数据，构建基于灵敏度的机组发电可行域，结合发电计划、方式限额等约束条件对发电可行域进行循环校核并给出最终辅助决策；

（3）结合月度发电可行域等辅助决策信息，进一步根据周及日前安全校核需求进行更具体的计算分析，最终形成全时间维度的安全校核系统。

图1 安全校核总体框架

论文重点内容

由于年度安全校核牵涉一年的校核，负荷变化大，网架结构变化也较大，因此年度安全校核需要通过月度安全校核来实现，即通过月度计算发电开机组合、发电可行域实现年度机组（交易）电量的完成，并提供发输变电协调优化提供辅助信息。其缘由是月度安全校核涉及的各项参数较年度时间范围误差小，具有可行性。

根据月度发输变电检修计划，可以形成月度主网架结构，再结合月度负荷预测，生成潮流文件，计算基态月度潮流。针对月度负荷预测存在的误差，直接把月度负荷变化范围作为变量处理；将机组出力也作为变量处理，将需要校核的重载断面潮流值作为控制目标，这样月度安全校核可抽象为求二元函数的值域，如式（1）所示，计算流程如图2所示。

式中：P_lmax为校核断面潮流极限值；P_G为相关机组出力；P_L为相关区域负荷；C为网架拓扑及相关设备参数。

月度发电可行域是以阻塞断面为基础计算形成的，而这种阻塞断面是在稳定计算基础上获得的。月度发电可行域无须给出精确的潮流计算结果，只须给出区域机组开机方式区间，从而为月度（交易）电量完成提供辅助信息。

图2 发电可行域计算流程

以某省实际电网为例，拓扑结构如图3所示，弧线切割的4回500kV线路是经常阻塞断面，为目标断面。

图3 电网拓扑结构

计算该区域负荷、光伏及相关电厂对目标断面潮流的灵敏度如表1所示。

表1 地区负荷、光伏、电厂对目标断面潮流的灵敏度

基于灵敏度，对目标断面潮流进行机组发电可行域分析，将区域1、2负荷及地区光伏等效值作为一个变量；500kV电厂1、电厂2灵敏度大且相近，将其机组出力作为另一组变量。为保证各个电厂的发电量，其余电厂出力按全开机方式下50%额定出力计算(至少开一台机组)，形成机组运行区间图，如图4所示。

图4 机组运行区间图

基于上述发电可行域分析，可为月度机组发电安排提供决策信息，即通过采用变化的负荷范围覆盖月度内的实际负荷可能值，通过合理的开机方式安排解决月度负荷预测偏差问题。

周安全校核以安全约束机组组合（SCUC）模型为基础，对每日低谷、早高峰、腰荷和晚高峰4个典型方式进行安全校核，为运行人员提供周机组开机优化方式。

日前调度计划安全校核总体设计方案是：基于日前负荷预测数据、日前发输变电检修计划、区外电力交换计划、稳定限额，实现次日96点的安全校核，判断各断面潮流是否存在满载或过载。如果存在满载或过载，给出优化发电出力调整辅助决策信息，人工调整发电计划或程序实现自动调整发电计划

以某省实际电网某一断面过载为例，拓扑结构如图5所示，500kV线路511与512断面限额为1100MW，初步校核计算潮流为1127MW，按负载率降至95%进行调整优化。

图5 某断面过载拓扑结构图

表2给出了日前调度计划安全校核重载断面511、512双回线路及其对应的机组灵敏度和调节量。

表2 日前安全校核系统计算结果及辅助决策信息

研究结论

基于灵敏度等效的发电可行域分析，解决了由于大时间尺度下电网结构及负荷预测等因素难以精确掌握而导致的安全校核难题，通过计算可行域的方式覆盖月度负荷预测偏差，为月度机组电量安排提供辅助策略信息。结合输变电检修计划，以周机组最优组合确定机组开机方式。按灵敏度大小优化调整机组发电出力，满足日前调度计划安全校核。最终形成全时间维度的调度计划安全校核，具有较高的实际应用价值。

主要作者介绍

第一作者：吴迪 (1972—)，男，硕士，高级工程师，从事电力运行管理工作。

E-mail: wud2734@ah.sgcc.com.cn。

第二作者：王正风 (1976—)，男，博士，高级工程师 (教授级)，从事调度计划工作。

E-mail: wangzf0016@ah.sgcc.com.cn。

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