电力市场条件下的实时调度支持系统

摘要：针对目前我国省级电网公司的调度部门在制定实时校正计划时, 没有考虑电厂实时竞价的经济因素, 并且无法充分有效地利用众多的系统信息的现状, 提出了适应电力市场条件下的实时校正计划分短期实时校正和实时在线校正的两步走思想; 并设计了友好的界面方式, 既便于调度员充分利用系统信息, 又能够充分利用调度员丰富的经验; 采用面向对象的编程技术, 利用delphi5. 0 编制了在电力市场条件下的实时调度支持系统软件。

关键词：　电力市场　实时调度　短期实时校正　实时在线  校正

1　引言

1.1　实时校正计划制定的原则
当出现负荷预测大的偏差(气象因素或社会因素) , 机组非计划停机, 网络非计划故障等情况时,为了保证供需平衡、维持系统稳定, 发电侧电力市场运行部门可以在当天实时修改发电厂的发电计划, 发布实时调度指令。其制定原则: 在保证电力系统安全稳定运行的基础上, 以最小的电网运行成本, 满足负荷要求。

1.2　我国实时校正计划现状
由于目前我国的电力市场正处于刚刚起步阶段, 因此各省级的调度部门在实时校正计划部分未进行严格的考核结算, 基本上没有考虑经济因素。因此, 目前调度员进行实时调度主要是依据省局的人工指令和机组的技术指标。具体如下:

·省局当日调度原则: 联络线是否可以调整,省内机组是否完全按日发电计划执行等;
·调度员依据的主要信息: 联络线的实时情况, 联络线的计划情况, 各电厂日发电计划, 各电厂实时发电情况, 机组的技术指标;
·调度员操作的基本方式: 主要监视联络线,使其功率偏差曲线在一定时间段内(例如10 分钟)至少过零一次, 若偏差在一定范围内时, 基本上不去干预; 下午4点钟左右, 开始调晚峰, 平时一般不去干预; 一般调整大机组, 尽量减少启、停机组。

因此, 调度员在实时调度过程中, 针对系统的各种非正常状态和计划情况, 迫切需要能够辅助其进行实时调度的决策系统, 一方面能够在一定程度上方便调度员对系统运行情况的监视, 减少其监视系统、处理实时信息的复杂性; 另一方面充分发挥调度员自身的经验、智慧和判断能力, 并根据各机组的实时竞价情况, 制定出经济有效的实时校正计划。

2　实时校正计划模型

2.1　目标函数
实时校正计划目的是在满足系统的安全(备用) 特性的前提下, 使电网的经济性最优。(即: 由于实时调度省内机组的出力情况, 及实时联络线功率与计划联络线功率存在偏差, 而按照“辅助服务”中的相关规定给予补偿的费用之和为最小)。

其中F—根据“辅助服务”中的有关规定予以补偿的费用。
F(B)— 省内机组由于出力的实时调度, 予以补偿的费用。
F(L) — 由于实时联络线功率与计划联络线功率存在偏差的费用。
f(m , t)— 在t时段第m号机组每单位出力调整所需要的费用。
f L , t— 在t 时段申请联络线支援每单位功率所需要的费用。
△P(m , t)— 在t 时段第m 号机组出力调整量。
△P(L , t)— 在t 时段网间联络线功率偏差量。

2. 2　约束条件
·联络线功率偏差约束: 　
·AGC机组裕度约束: 不同的实时调度方法,应给AGC机组留有相应的调整裕度。
·机组发电功率限制: P(min,t) ≤ P(m,t) ≤ P(max,t)
·备用要求：

P(up,m,t)— 第m号机组在t时段的升出力能力。
P(max,m) — 第m号机组的最大出力。
B(up,t)— 系统在t时段的上旋备用要求。
P(down,m,t)— 第m号机组在t时段的降出力能力。
P(min,m) — 第m号机组的最小出力。
B(down,t)— 系统在t时段的下旋备用要求。

3 实时校正计划模块组成及框架

3.1　模块组成

实时校正模块由短期实时校正和实时在线校正两部分组成。如图1 所示。

“短期实时校正”是针对系统的非计划状态和负荷预测出现较大偏差时, 对前一日发布的“日发电计划”的补充计划, 同时又为“实时在线校正”的顺利实施奠定了基础, 在“短期或超短期实时校正”计划中需要考虑机组的启、停安排。

“实时在线校正”是针对即将执行的发电计划作相应调整, 因此在该模块中不再考虑机组的启、停设置问题, 即执行在“日发电计划”和“短期或超短期发电计划校正”模块中的机组启、停安排。

3.2　模块框架

如图2 所示。

4 实时校正计划算法

4.1　概述
“实时在线校正”和“短期实时校正”的算法区别主要在于:

(1)“短期实时校正”时可以有机组的启停, 例如: 目前实时校正计划是当日下午4: 00 左右进行晚高峰的调整, 而“实时在线校正”时没有机组的启、停问题。

(2)“实时在线校正”时是在A GC 机组已经进行了自动调整后, 其他省内机组和联络线需要进行的调整, 此时不用考虑机组的预留备用问题; 而“短期或超短期实时校正”应考虑A GC 机组和其他省内机组的预留备用问题。预留备用的多少与交易日启动软件的时刻距需要调整的时刻的时间长短有关。

(3)“实时在线校正”是针对某一个具体的时刻进行的调整; 而“短期或超短期实时校正”是针对若干个需要实时调整的点进行统一的优化调整。

(4)“实时在线校正”在监视联络线实时偏差的同时, 也应监视AGC机组的裕度; 而“短期实时校正”是在考虑了AGC机组和其他省内机组的预留备用基础上, 求出“短期或超短期联络线偏差“并进行监视的。

4.2 算法

4.2.1“实时在线校正”的算法
“实时在线校正”部分对速度提出了很高的要求, 针对这种情况, 采用优化枚举的算法, 根据目前的实时调度经验, 采用专家系统的思想, 枚举较少的几种调度情况(例如: 5 种, 可以人工指定) , 进行经济性的比较, 然后选取最优的一种。

4.2.2“短期或超短期实时校正”的算法

“短期或超短期实时校正”采用与专家系统方法结合的动态规划法, 通过引入专家系统, 较大范围地缩减调度机组的范围, 有效降低运算的维数,提高运算速度。

5 算法在编程中的实现

实时校正计划的软件应用面向对象(oo)的技术, 采用delphi5.0编写, 具有如下特点:

(1) 可靠性强
实时校正计划的结果经安全校核后, 下发到各电厂和发电公司, 作为其发电的最终依据标准, 要求具有较强的可靠性。

(2) 运算速度快
实时校正计划具有较短的运行周期, 最短的只有15 分钟, 而在这个周期内还应完成实时数据读入, 运行实时校正计划, 安全校核, 信息发布一系列过程, 因此要求该软件具有较快的运算速度。

(3) 操作方便, 界面友好
实时校正计划的一个重要的特点是调度员的参与性, 在考虑到网络的安全(备用) 性及经济性的同时, 调度员的丰富的经验也起着十分重要的作用。因此, 应提供大量的相关信息, 有助于调度员作出正确的调度计划。

提供给调度员的监视界面内容包括:
1) 系统运行状况
·系统负荷平衡情况
·联络线功率与计划的偏差情况
·各发电机组(包括AGC机组) 的出力及计划出力情况

2) 系统备用状况
·系统的冷备用情况
·系统的热备用情况
·上网机组的旋转备用信息

3) 系统报价情况
·辅助服务报价情况
·各时段的联络线报阶情况
·机组(包括AGC机组)不同时段、不同功率段的报价情况
·可压负荷的供电局的报阶情况

4) 系统安全状况
·系统当前运行状态下支路越限情况和电压越限情况
·系统阻塞情况

6　结论
(1) 提出了适应电力市场条件下的实时校正计划分短期实时校正和实时在线校正的两步走的思想, 开发了适应于电力市场条件下的实时调度支持系统。

(2) 为了便于调度员充分掌握系统信息, 又能够有效利用其丰富的经验, 设计了方便、高效的界面操作方式。

(3) 采用面向对象的编程技术, 利用delphi 5.0编制了在电力市场条件下的实时调度支持系统软件。