何林
乐山电力股份有限公司，四川 乐山 614000
摘要：电网的大规模互联使能源资源能够在大规模内得到最佳配置。过去几年持续增长、快速和不平衡的电力需求和可再生能源的快速发展带来了新的发展趋势和变化,在从而提出了新的挑战,在整体电力电量平衡。分析了一种协调优化全网统筹电力电量的方法。
关键词：电力电量平衡；全网统筹；协调优化
近年来，国内各地区、各省之间正在进行大规模的跨境电力交流，电力需求的快速不平衡和可再生能源的快速增长，导致了我国电力发展的新趋势和新变化，给全网统筹平衡带来了新的挑战。是大大提高整体能源资源的最佳配置水平，是国家电网规划和运行发展的必然选择。
一、全网统筹电力电量平衡模式与流程
关于在国家相互联系的主要电网，由于技术和体制原因，很难在国家作出统一的决定。此外，为了充分利用大电网资源优化配置的优势，有必要设计协调模式，激发各省参与电量交易。
1.国家和省协调模式。以电厂为供电的基本单位，省电网为供电交易的基本单位，设计了一种省与区的协调模式。为了实现分解和协调,一方面,省级电网需要平衡可调容量和发电成本的发电机省(节能调度模式下,发电成本是煤炭消耗量)形成的等效发电成本曲线,这是上传到国家层面的最优跨省区电力传输和接收方案。另一方面，省级电网在确定国家一级的最优跨省输接方案后，以省级发电机组的出力，形成省级最优电量计划。
2.在电量平衡的基础上，协调国家和省级政府的优化工作。（1）优化分配各省电 力过剩时的目的是尽量减少了发电成本在整个网络(配送方式的节能,成本是用于发电的煤炭消费量),从而提高能源资源分配最优水平。省电网平衡决策的目的是将省的发电成本降至最低。（2）在电力短缺的情况下，优化各省间电力分配的国家目标是合理分配电力短缺，在时间和空间上达到平衡。减少电力严重短缺造成的经济损失，公平分担风险。在该决定的目标中，利用各省网络历史贡献率来支持上述奖励办法，改变了平衡负担的优先次序。以达到平衡缺电的时空短缺的危险,分享一个电量平衡方法的基础上,拟分摊缺电风险。同时，通过合理量化各省之间分担负担的优先次序，以实现均衡调度的目标，各省的决策与自身利益密切相关，符合激励相容的原则。激励是一种准市场机制，可以有效地激励各省参与电力和电力贸易。
全网统筹电力电量平衡的国省协调流程如图１所示。
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图１全网统筹电力电量平衡的国省协调过程
（1）省级电网根据省级监管中心各单位的维护计划、可调容量和成本信息，编制各时期的等效生产成本曲线，并将其发送至全国调度。（2）根据生产成本曲线等同的维护计划,同时考虑到省级,以及在各省之间的相互联系,优化了省间配电方案和国家电力规划中心用电方案各省已经开始了间接分配电力的方案。(3)根据省间配电网方案，考虑到省配电网容量的变化，优化省配电网方案。
二、模型与方法
基于以上思路，本部分将建立省级电网等效发电成本曲线发电模型，以及国家和省级电网的电能平衡决策模型。
1.省级电网等效发电成本曲线。将等效发电成本曲线作为优化的关键信息，实现国家和省级之间的有效协调，减少优化计算规模。省级电网等效发电成本曲线如图2所示，其中G为省级电网的等效发电量。横轴上的dsp值表示该省不同的负荷水平，纵轴表示在不同负荷水平下，通过优化省内所有机组的出力得到的发电成本C。
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图２典型的省级电网等效发电成本曲线
省级电网等效发电成本曲线是实现电能平衡至关重要。为了得到这一曲线，需要结合机组检修计划和可调容量，求解负荷水平参数Dsps所形成的一系列线性规划问题。（1）目标函数。n省网t时段等值发电成本曲线生成目标函数如下：
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（１）
其中K(n)为省电网n的发电机组数;CK是k单位的成本系数(等效标准煤消耗量，这里只考虑一个值，但可以很容易地扩展到线性成本的多层情况);PK,t为单位的效益K在PK,t和t.值得一提的是,期间只是特定载荷计算最优产量水平下,同作为成本最低的目标,才能获得同等的生产成本曲线的这个模型并不能误认为功率平衡的最终结果。(2)限制机组输出压力可调
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（２）
式中:Pmink,t为k单位在规定时间t内的最小出力;Pmaxk,t是单位k在指定时间t内的最大出力。在此约束下考虑机组维护计划:如果在t期间对k机组进行检查，则将最大可调力和最小可调力设置为零。发电负荷平衡约束。
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（３）
式中：给定发电负荷参数，通过参数规划法或按一定步长逐步增加，每个DSP对应一个优化模型。
2.国家电网能量平衡决策模型。根据各省负荷预测和等效发电成本曲线，国调考虑国家电力调度电厂各机组的检修计划和可调容量，考虑省际联络线的输电能力，优化省际送受电方案和国家调度电厂用电方案。（1）国家电网电能平衡决策模型的目标函数。电力富余时，全国电力平衡决策模型的优化目标是使整个系统的发电成本（煤耗）最小；电力短缺时，优化目标是平衡各省缺电的时间和空间。电力过剩。
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（４）
式中：t为时段总数；GN，t为省电网N个时段的等效出力；FN，t（GN，t）为省电网N个时段的等效发电成本曲线，采用约束成本变量法分段线性建模；m为国家调度发电机组台数；cm为m台机组的成本系数；PM，t为t时段内为达到激励相容目的的单位m，ε+N，t≥0为N时段省级电网t负荷平衡约束松弛变量；λN为负荷平衡优先级根据缺电期间各省对其他省份的历史贡献率确定其值，以达到激励相容的目的。电力短缺。
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（５）
（2）国家电网平衡决策模型省级电网负荷平衡
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（６）
式中：LN，t为N时段t内省级电网系统负荷；I（N）为与N省电网相连的联络线组；Ti，t为第t时段联络线I的输送功率（输入省网N为正，N省网输出为负）；Li为I联络线网损率（仅考虑联络线输入端网损，考虑输出端网损率）置零；J（n）为接入省网n的国家级调度单元集；PJ，t为国家调度单元J在t时段的发电量，该约束条件的意义在于保证各省发电、输电和接收之和与系统负荷平衡，通过加入松弛变量，在缺电期间允许一定量的不平衡量。式（6）中的GN、t、Ti、t、PJ、t是该模型的决策变量。通过得到最优解，可以生成各省级电网的等效出力方案、省际送受电方案和国家电力调度电厂的用电方案。省级电网出力受限。
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（７）
式中：Gmaxn，t，Gminn，t分别为n时段t内省级电网的最大等效出力和最小等效出力。省级电网发电限制。
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（８）
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（９）
式中：Qmaxn、Qminn分别为n省网最大和最小发电量，根据各类机组可调容量统计得出；QN为n省网总发电量；t0为各时段的时间。联络线输电能力限制。
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（１０）
式中：Tmaxi和Tmini分别为I联络线传输功率的上限和下限。国家调度单元的可调输出约束。
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（１１）
式中：Pmaxm，t，Pminm，t分别为t时段内单位m的最大出力和最小出力。该约束条件考虑了机组的维护计划。如果在时间t内对单位m进行检修，则最大和最小传递力设置为零。国家电力调度电厂的最大用电量受到约束。
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（１２）
式中：m（W）为电厂W所含机组组；qmaxw为电厂W的最大发电量。
值得注意的是，由于月前节点负荷预测精度不高，很难准确计算出省内的线路和断面潮流，因此本文不考虑省内的安全拥堵问题。在月均功率平衡的工程实践中，省内常见的线路、区段安全约束条件可转化为发电机出力限制。通过对发电机出力上限和下限的修正，可以考虑这种安全闭锁。这种处理方式在一定程度上解决了月度电量平衡结果的可行性问题。
本文提出的模型、模型和方法为国家和省之间中长期时间尺度的协调运行提供了有效的机制和定量的决策手段。
参考文献：
［1］蔡华贵．电力电量平衡算法研究与应用［Ｊ］．云南电力技术，2018（３）：８－１１．
［2］丘建．基于随机生产模拟的电力电量平衡方法与应用［Ｊ］．浙江电力，2018（４）：６－９．