【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電力平衡方法，尤其涉及一種全網一體化的電力平衡方法，屬于電力系統領域。
技術介紹
1、高滲透新能源波動性和隨機性特點對電力平衡造成巨大影響，電力保供和新能源消納(能源轉型)均為電力平衡的重要目標，新型電力系統的電力平衡面臨較大挑戰。新型電力系統在構建過程中，根據新能源發電特點和新型電力系統平衡規律創新平衡模式至關重要，如何統籌全網各地區、各類型調節資源開展優化互濟，推動實現全網一體化平衡，成為保障新型電力平衡面臨的關鍵問題。
2、當前主要研究認為，要推動新型電力系統高質量建設發展，就要積極推動全網一體化化平衡，實現資源更大范圍內優化配置。但當前研究均未對全網一體化平衡的本質機理進行系統研究，均未提出一整套支撐全網一體化平衡的數學模型和數學方法。宏觀方向研究未對具體數學方法做深入推導研究；具體問題研究未能聚焦一體化平衡構建一整套完整理論；系統性機理方面的研究多處于起步階段，主要基于實踐經驗進行總結提煉，對大電網內的微觀結構性問題和解決方案研究不足。
技術實現思路
1、為了解決上述技術所存在的不足之處，本專利技術提供了一種全網一體化的電力平衡方法，以改進現有電力系統電力平衡方法的不足，厘清新型電力系統全網一體化平衡機理，推導多過程、多形態構成的一體化平衡動力方程，得到工程實踐用的一體化平衡構型。
2、為了解決以上技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種全網一體化的電力平衡方法，具體包括如下步驟：
3、1、構建一體化平衡網絡方程p>
4、新型電力系統環境下，為統籌全網資源實現優化互濟，需要在地區電網本地平衡基礎上開展全網一體化平衡，其運作模式是由全網一體化平衡根據全網供需形勢調整確定各地區電網平衡邊界，各地區電網根據確定的平衡邊界制定本地平衡策略。
5、全網一體化平衡要解決的是各地區電網間的平衡邊界問題，其對平衡邊界的調整(具體表現形式包括省間電力現貨、跨區電力應急調度等)是“定點定向”的可控調整，傳統的潮流計算網絡模型并不適用。因此，要開展全網一體化電力平衡機理研究，需要首先構建一體化平衡數學模型，明確一體化平衡的基礎方程。
6、1.1全網一體化平衡數學模型
7、全網一體化平衡數學模型如圖1所示，全網由若干平衡區(即地區電網)和聯絡通道構成，平衡區間通過聯絡通道聯系；任一平衡區i到另一平衡區j間由若干通道、若干中間平衡區構成的連續不間斷完整通路，稱為平衡區i到平衡區j的一條“路徑”；任意兩個平衡區間可以有若干路徑，路徑是各平衡區間邊界調整和電力調配的基礎。圖1中，對平衡區i到平衡區j之間的三條路徑進行了示例說明：
8、(1)路徑平衡區i→通道bk→平衡區j；
9、(2)路徑平衡區i→通道b1→平衡區1→通道bk→平衡區j；
10、(3)路徑平衡區i→通道bk→平衡區a→通道bb→平衡區j。
11、設定全網有a個平衡區、b個通道；任意平衡區i到平衡區j之間的任一路徑為路徑上對應的互濟功率為其功率流正方向為i→j；平衡區i到平衡區j之間有ij條不重復路徑，以集合dij表示，對應的路徑互濟功率集合為δsij；全網任意兩個平衡區間所有路徑的總集合為d，對應的路徑互濟功率總集合為δs；bk為任一通道，d中路徑構成中包含通道bk的路徑子集為dk。
12、1.2代數網絡方程
13、1.2.1平衡區方程
14、(1)一體化平衡前
15、對于任一平衡區，在未開展跨平衡區一體化平衡時，其平衡方程為：
16、
17、式(1)中，δ、σ分別為上、下備用裕度，此處稱為上、下平衡裕度；r為常規電源最大發電能力，因其主要由開機容量決定，此處稱為開機容量，α為常規電源的調峰系數，反映了常規電源的調節能力；t為聯絡線計劃功率，一般由中長期交易、現貨、輔助服務等市場化手段形成；n、l分別為預測新能源出力、預測負荷大小，ρ為按電力系統安全穩定導則留取的備用率；x為負荷側管理措施量(電力)，y為新能源棄電量(電力)。
18、在電力平衡過程中，δ和σ是最關鍵的兩個平衡指標，分別表征了電力平衡中低頻、高頻兩個維度的安全穩定約束。其中，δ表征了系統供應能力，δ＜0時，供小于求，系統出現平衡缺口，存在低頻失穩風險；σ表征了系統消納能力，σ＜0時，供大于求，系統功率過剩，存在高頻失穩風險。因此，電力平衡的主要任務是確保任一平衡區、任一時刻這組關鍵指標都大于零，即：
19、
20、由式(1)知，δ的組成中包含了負荷側管理措施量x，即δ與電力保供密切相關；σ的組成中包含了新能源棄電量y，即σ與新能源消納密切相關。
21、(2)一體化平衡后
22、跨區一體化平衡引入后，各平衡區不再相互獨立，各平衡區通過平衡區間的聯絡路徑進行功率調整，從而實現不同平衡區間上、下平衡裕度的調節互濟。對于任一平衡區ai其平衡方程由式(1)擴展為式(3)。
23、
24、式(3)中，i、j表示任一不同平衡區，r表示任一路徑；δsi為一體化平衡對任一平衡區i疊加的互濟功率(增送或增受)；a表示所有平衡區，ij、ji分別表示平衡區i→j、j→i的所有路徑。表示任一平衡區j經路徑r注入平衡區i的功率，表示任一平衡區i經路徑r注入平衡區j的功率；
25、其中，δsi為以平衡區i為對象的總互濟功率，針對的是平衡區；是平衡區i和平衡區j間任一路徑的上的互濟功率，針對的是路徑。
26、式(3)中第1、2式在平衡區上、下平衡裕度方程中分別引入了一體化平衡互濟功率的影響，可知互濟功率對上、下平衡裕度產生了等量相反的影響；式(3)中第3式表征了互濟功率的構成，其中第一項為所有非i平衡區對平衡區i經所有路徑的注入功率，第二項為平衡區i對所有非i平衡區經所有路徑的流出功率。式(3)的物理意義是：一體化平衡對任一平衡區的影響等于以該平衡區為起始點的所有路徑上互濟功率的矢量疊加。
27、1.2.2聯絡通道方程
28、開展一體化平衡后，對于任一聯絡通道，其通道上的總調整功率為：
29、
30、式(4)中，bk表示任一通道；分別表示互濟前通道初始功率、互濟后通道功率；為dk中的任一路徑，dk為路徑構成中包含通道bk的路徑集，表示任一路徑上對應的互濟功率；表示路徑正方向與通道bk正方向的對比關系，方向相同時方向相反時
31、式(4)中第一項為通道初始功率；第二項為一體化平衡對通道功率的影響，其物理意義是：一體化平衡對任一通道功率的影響等于所有路徑構成中包含該通道的路徑互濟功率的矢量疊加。
32、為確保安全，通道功率必須控制在限額以內，即：
33、
34、式(5)中，分別為通道bk的上限、下限。式(5)即為一體化平衡的通道約束。
35、1.2.3調配規則方程
36、由式(3)、式(4)知，一體化電力本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：首先，構建全網一體化平衡數學模型，在模型基礎上推導用以表征網絡結構約束的一體化平衡網絡方程，其次，在網絡方程基礎上，引入新型電力系統的關鍵平衡目標，推導由保供自然互濟、保供開機互濟、消納自然互濟、消納開機互濟四個過程形態構成的一體化平衡動力方程，然后，將工程邊界條件代入一體化平衡動力方程，推導出工程實踐用九種一體化平衡構型以實現全網一體化電力平衡。
2.根據權利要求1所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：構建一體化平衡網絡方程包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：構建一體化平衡動力方程：在一體化平衡網絡方程約束下，針對平衡目標、初始條件開展一體化平衡過程，將平衡過程劃分為保供自然互濟HS、保供開機互濟HSR、消納自然互濟KS、消納開機互濟KSR四種基本形態；
4.根據權利要求3所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：保供自然互濟過程HS的目標函數為：
5.根據權利要求3所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：保供開機互濟過程HSR的目
6.根據權利要求3所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：消納自然互濟KS的目標函數為：
7.根據權利要求3所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：消納開機互濟過程KSR的目標函數為：
8.根據權利要求3所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：構建工程實踐用一體化平衡構型：將動力方程代入工程實踐場景，構建工程實踐模型；
9.根據權利要求8所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：基于工程實踐模型，得到一體化平衡基礎模式，包括以下六個階段：
10.根據權利要求9所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：將一體化平衡基礎模式的六個階段劃分為三類：平衡區內獨立平衡類，包括階段一、階段六，以G指代；區間保供互濟類，包括階段二、階段三，總體以指代；區間消納互濟類，包括階段四、階段五，總體以指代；
...【技術特征摘要】
1.一種全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：首先，構建全網一體化平衡數學模型，在模型基礎上推導用以表征網絡結構約束的一體化平衡網絡方程，其次，在網絡方程基礎上，引入新型電力系統的關鍵平衡目標，推導由保供自然互濟、保供開機互濟、消納自然互濟、消納開機互濟四個過程形態構成的一體化平衡動力方程，然后，將工程邊界條件代入一體化平衡動力方程，推導出工程實踐用九種一體化平衡構型以實現全網一體化電力平衡。
2.根據權利要求1所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：構建一體化平衡網絡方程包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：構建一體化平衡動力方程：在一體化平衡網絡方程約束下，針對平衡目標、初始條件開展一體化平衡過程，將平衡過程劃分為保供自然互濟hs、保供開機互濟hsr、消納自然互濟ks、消納開機互濟ksr四種基本形態；
4.根據權利要求3所述的全網一體化的電力平衡方法，其特征在于：保供自然互濟過程hs的目標函數...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李增輝，劉翔宇，楊鵬，李慧斌，李士林，馬珂，王超，董時萌，
申請(專利權)人：國網河北省電力有限公司，
類型：發明
國別省市：
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