電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)范文

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隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展以及電力市場(chǎng)化的推進(jìn)，電網(wǎng)的安全性日漸突出，從實(shí)時(shí)運(yùn)行和調(diào)度計(jì)劃安排的角度出發(fā)，都對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)度問題提出了迫切的需要。[1]同時(shí)近年來，某某電網(wǎng)的快速發(fā)展使得電網(wǎng)規(guī)模越來越大，運(yùn)行日益復(fù)雜。針對(duì)頻繁變化的電網(wǎng)變化情況，利用高級(jí)應(yīng)用軟件的強(qiáng)大分析功能，對(duì)電網(wǎng)次日運(yùn)行方式的進(jìn)行預(yù)先分析，并對(duì)制定的日調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)亍⒈匾匦拚龀龊侠矶行У男拚{(diào)度計(jì)劃，使其能夠滿足系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行條件，為電網(wǎng)運(yùn)行分析人員安排次日運(yùn)行方式提供決策依據(jù)和參考。[2]這樣，一方面防止了因不恰當(dāng)?shù)陌l(fā)電計(jì)劃而造成系統(tǒng)不安全或不穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面也避免了一些不必要的經(jīng)濟(jì)和物力的損失。[3]本文為此具體探討了基于多種算法的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度體系建立。

一、電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的內(nèi)容與方法

1.電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的內(nèi)容

電力調(diào)度是指當(dāng)居民用電超過一個(gè)限度的時(shí)候，適當(dāng)?shù)陌哑髽I(yè)用電限制并輸送給居民用電。是近年來隨著科技的不斷發(fā)展，形成的現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)、控制、管理手段。電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度主要包括以下幾部分主要內(nèi)容：（1）負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配：根據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷曲線，按經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則，對(duì)水能和燃料進(jìn)行合理規(guī)劃和安排，分配各發(fā)電廠發(fā)電任務(wù)，提出各發(fā)電廠的日發(fā)電計(jì)劃；指定調(diào)頻電廠和調(diào)頻容量，并安排發(fā)電機(jī)組的起停和備用，批準(zhǔn)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)、輸、變電設(shè)備的檢修計(jì)劃；對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置進(jìn)行統(tǒng)一整定和考核，進(jìn)行系統(tǒng)潮流和穩(wěn)定計(jì)算等工作，合理安排運(yùn)行方式。[4]（2）機(jī)組組合：進(jìn)行安全監(jiān)控和安全分析：收集全系統(tǒng)主要運(yùn)行信息，監(jiān)視運(yùn)行情況，保證正常的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過安全分析（采用狀態(tài)估計(jì)和實(shí)時(shí)潮流計(jì)算等應(yīng)用技術(shù)）進(jìn)行事故預(yù)想和提出反事故措施，防患于未燃。[5]（3）負(fù)荷預(yù)測(cè)：根據(jù)負(fù)荷變化的歷史記錄、天氣預(yù)報(bào)、分析用電生產(chǎn)情況和人民生活規(guī)律，對(duì)未來24小時(shí)或48小時(shí)進(jìn)行全系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，編制預(yù)計(jì)負(fù)荷曲線，配備好相適應(yīng)的發(fā)電容量。[6]

2.電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的方法

電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)裝備水平已大大提高，中小型機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)等設(shè)備裝備級(jí)別不斷更新提高。對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)，提高電力調(diào)度自動(dòng)化水平、提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量是信息化建設(shè)的重點(diǎn)方向。電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要方法流程為：（1）采集數(shù)據(jù)：由RTU收集站端（變電站OR電廠）的電氣參數(shù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)信號(hào)、電壓電流等遙測(cè)數(shù)據(jù)。（2）傳輸信息：將RTU收集到的信息經(jīng)過可靠的通道傳送至主站系統(tǒng)（前置機(jī)、服務(wù)器），并傳輸主站下達(dá)的控制命令到戰(zhàn)端。（3）數(shù)據(jù)處理：收集到的信息要經(jīng)過處理、篩選、計(jì)算。（4）人機(jī)聯(lián)系：將處理過的信息經(jīng)由友好的界面呈現(xiàn)給用戶，并實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)功能。其中離線調(diào)度計(jì)劃的編制還主要是在考慮機(jī)組出力臉修、負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果、長(zhǎng)期購電合同以及電力市場(chǎng)中標(biāo)電量等綜合因素的情況下依靠相關(guān)軟件計(jì)算得出。如果在編制過程中發(fā)現(xiàn)不安全現(xiàn)象，需要人工進(jìn)行調(diào)整，難以取得理想的調(diào)度計(jì)劃。

二、當(dāng)前基于多種算法的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法隨著社會(huì)的發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化形成了各種各樣的優(yōu)化方法。如啟發(fā)式方法、混合整數(shù)規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等。

1.啟發(fā)式方法

啟發(fā)式方法是早期使用的機(jī)組組合優(yōu)化方法。典型的啟發(fā)式方法是優(yōu)先順序法，這種方法是首先對(duì)機(jī)組依據(jù)發(fā)電費(fèi)用指標(biāo)進(jìn)行排序，然后根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷需求按照發(fā)電費(fèi)用指標(biāo)由小到大的順序投入機(jī)組。啟發(fā)式方法沒有嚴(yán)格的理論依據(jù)，依靠直觀的判斷或經(jīng)驗(yàn)尋找最優(yōu)解，計(jì)算速度快，占用內(nèi)存少，但往往找不到最優(yōu)解，可以說，它是以計(jì)算精度為代價(jià)來換取計(jì)算速度的。比如廣東省節(jié)能發(fā)電調(diào)度的有效實(shí)施有賴于一套啟發(fā)式方法的節(jié)能發(fā)電調(diào)度核心技術(shù)支持系統(tǒng)，涵蓋節(jié)能發(fā)電調(diào)度日計(jì)劃編制系統(tǒng)、燃煤機(jī)組煙氣脫硫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、節(jié)能發(fā)電調(diào)度信息網(wǎng)站四大技術(shù)支撐體系。其對(duì)安裝了脫硫設(shè)備的燃煤機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦機(jī)組脫硫沒有達(dá)到效率，系統(tǒng)就會(huì)亮黃燈，對(duì)其發(fā)電量就要進(jìn)行實(shí)行考核，嚴(yán)重違規(guī)者甚至?xí)惶蕹稣{(diào)度表。

2.動(dòng)態(tài)規(guī)劃法

動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是一個(gè)處理多階段決策問題的方法，它將整個(gè)調(diào)度交易周期分解為若干個(gè)時(shí)段，每一時(shí)段為動(dòng)態(tài)規(guī)劃過程的一個(gè)階段，各階段的狀態(tài)是該時(shí)段所有可能的開停機(jī)狀態(tài)組合。電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)就是動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的重要成果，某某公司結(jié)合該地區(qū)電力通信網(wǎng)、自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行狀況、重要變電站的分布情況制定了詳細(xì)的數(shù)據(jù)專網(wǎng)雙平面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，并進(jìn)行反復(fù)論證、修改，保障了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理，數(shù)據(jù)傳輸高效可靠。該工程的建成將使220千伏及以上變電站的調(diào)度數(shù)據(jù)通過兩個(gè)完全獨(dú)立的路由傳送，滿足調(diào)度多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的要求，使變電站端至調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)傳輸更加安全、高效，為建設(shè)智能調(diào)度系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

3.Wallstor法

對(duì)于電力企業(yè)的特點(diǎn)和應(yīng)用情況，Wallstor提出了電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的解決方案。方案可以實(shí)現(xiàn)安全、自動(dòng)、易管理、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)備份與應(yīng)用容災(zāi)。Wallstor網(wǎng)騰WIP6系列IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)是基于iSCSI協(xié)議技術(shù)構(gòu)建，完全兼容傳統(tǒng)的以太網(wǎng)設(shè)備，可有效降低在存儲(chǔ)連接設(shè)備方面的投資。在網(wǎng)絡(luò)中增加一臺(tái)IPSAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，通過千兆網(wǎng)絡(luò)接口連接高速傳輸，將各個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)保存到I中，有效提高了數(shù)據(jù)的可靠性和可管理性。另外Wallstor網(wǎng)騰IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠支持多種RAID算法，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。WallstorIPSAN提供2個(gè)千兆網(wǎng)絡(luò)接口，支持?jǐn)U充多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，有效提高了數(shù)據(jù)的傳輸速度支持windows、MACOSX、Linux、Unix等不同操作系統(tǒng)，SQLServer、Oracle、ExchangeServer、SharePoint、Domino、DB2、ActiveDirectory、MySQL、Sybase等各種數(shù)據(jù)庫Wallstor網(wǎng)騰IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)采用嵌入式的方式，從而最大限度的降低了因硬盤損壞而導(dǎo)致整個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備癱瘓的危險(xiǎn)性，進(jìn)一步保證了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性。IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠支持Raid0、Raid1、Raid5、Raid6、Raid5with1spare及JBOD等多種Raid算法，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全可靠。

三、基于多種算法的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度體系建立

根據(jù)某某地區(qū)購電合同和市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)制定的年度、月度發(fā)電計(jì)劃，綜合考慮機(jī)爐檢修、負(fù)荷預(yù)計(jì)、經(jīng)濟(jì)等因素生成日發(fā)電計(jì)劃，并根據(jù)電網(wǎng)檢修計(jì)劃安排進(jìn)行安全校核和修正。該系統(tǒng)將中長(zhǎng)期發(fā)電量計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)、日發(fā)電計(jì)劃、電氣檢修綜合管理系統(tǒng)和電力能量管理系統(tǒng)（ERS）中的安全分析功能有機(jī)結(jié)合，通過日常工作流程形成智能化工作鏈。該系統(tǒng)主要由EMS系統(tǒng)、調(diào)度實(shí)時(shí)信息平臺(tái)、日用電負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃編制四大部分組成。

1.DMIS系統(tǒng)

DMIS系統(tǒng)用于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)中的負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)短期和超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，可預(yù)測(cè)未來1天或1周內(nèi)的負(fù)荷，同時(shí)應(yīng)具備歷史負(fù)荷查詢比較、負(fù)荷數(shù)據(jù)分析等功能。超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)未來4小時(shí)內(nèi)每5分鐘的負(fù)荷預(yù)測(cè)。執(zhí)行交易計(jì)劃并依據(jù)交易計(jì)劃控制AGC及實(shí)現(xiàn)其他輔助服務(wù)功能。記錄機(jī)組起停、有功/無功出力及開關(guān)動(dòng)作情況。為電能量考核結(jié)算系統(tǒng)提供帶時(shí)標(biāo)的系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)，包括頻率曲線、實(shí)際負(fù)荷曲線、實(shí)際出力曲線、備用容量曲線、電壓曲線等。為即時(shí)信息系統(tǒng)和市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和分鐘級(jí)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.日用電負(fù)荷預(yù)測(cè)

本系統(tǒng)鑒于數(shù)據(jù)挖掘和軟計(jì)算在電力系統(tǒng)廣闊的應(yīng)用前景和在負(fù)荷預(yù)測(cè)方面扎實(shí)的研究基礎(chǔ)，自主開發(fā)了基于數(shù)據(jù)挖掘和軟計(jì)算的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)歷史負(fù)荷曲線的分析比較，結(jié)合歷史上典型的天氣變化情況，初步找出負(fù)荷與天氣之間的大致規(guī)律，確定采用基于數(shù)據(jù)挖掘和軟計(jì)算的負(fù)荷特征點(diǎn)變化量預(yù)測(cè)的日負(fù)荷曲線繪制算法。該算法在預(yù)測(cè)理論上有較大的突破，在具體設(shè)計(jì)中充分融合了長(zhǎng)期從事負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的專家的豐富而有效的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度較之以往預(yù)測(cè)軟件有一定的提高，取得了良好的效果。

3.日發(fā)電計(jì)劃編制

日發(fā)電計(jì)劃編制模塊是為適應(yīng)計(jì)劃及市場(chǎng)兩種運(yùn)行模式下，對(duì)未來日機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行編制計(jì)算并下發(fā)。日發(fā)電計(jì)劃的分配算法是本論文的核心算法。根據(jù)已有的文獻(xiàn)資料，一般都是根據(jù)機(jī)組的電量計(jì)劃約束、最大最小出力約束、上升下降速率約束、用電負(fù)荷需求約束等構(gòu)建方程組，然后用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法進(jìn)行求解。這樣做的弊端是容易產(chǎn)生收斂問題從而導(dǎo)致無法求解。本論文汲取了已有算法的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，創(chuàng)新提出了兩步走的計(jì)劃生成方案。首先以等電量進(jìn)度為目標(biāo)，結(jié)合用電負(fù)荷需求計(jì)算出各機(jī)組的應(yīng)發(fā)電量，然后按照發(fā)電量比例產(chǎn)生與統(tǒng)調(diào)發(fā)電曲線形狀相同的初始機(jī)組發(fā)電曲線，再采用迭代修正的方法生成符合所有約束條件的全網(wǎng)機(jī)組發(fā)電計(jì)劃。該算法避免了不收斂的問題，能夠提供靈活方便的手段控制各機(jī)組的發(fā)電進(jìn)度，取得了良好的運(yùn)行效果。

4.安全校核

安全校核模塊可以根據(jù)計(jì)算日全天機(jī)組發(fā)電計(jì)劃、區(qū)域受電計(jì)劃、母線負(fù)荷預(yù)報(bào)及電網(wǎng)檢修計(jì)劃等自動(dòng)生成全天運(yùn)行方式，進(jìn)行計(jì)算，檢查越限情況，采用基于靈敏度分析和非線性內(nèi)點(diǎn)方法的混合算法，對(duì)通過調(diào)整發(fā)電機(jī)有功出力對(duì)越限進(jìn)行校正計(jì)算，減緩或消除越限，最終形成修正后的發(fā)電計(jì)劃曲線。校核計(jì)算采用“反向等量配對(duì)”的靈敏度分析和原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)優(yōu)化方法的混合算法，對(duì)某一越限，每次選擇靈敏度最大的機(jī)組與最小的機(jī)組配對(duì)，靈敏度大的機(jī)組減少出力，靈敏度小的機(jī)組增加出力，根據(jù)靈敏度計(jì)算出每次配對(duì)可以消除的越限量，直到消除越限或沒有可控機(jī)組可以選擇為止，并采用原一對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)優(yōu)化方法，保證最小限度的修改初始日調(diào)度計(jì)劃。總之，電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)程是電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，調(diào)度合理化是電力系統(tǒng)運(yùn)行中最重要的因素。在竟?fàn)幍碾娏κ袌?chǎng)中，各參與方將以追求利潤(rùn)最大化為目的，因此電力市場(chǎng)條件下系統(tǒng)的調(diào)度合理化問題將日益凸顯出來，同時(shí)還需要我們繼續(xù)努力建立新的合理調(diào)度系統(tǒng)。