西藏电网新型多源日前发电计划编制流程设计及实现

段金长，琼卓玛，旦增晋美，袁静

（1.国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京　211106；2.国网西藏电力有限公司，西藏拉萨　850000）

西藏电网新型多源日前发电计划编制流程设计及实现

段金长1，琼卓玛2，旦增晋美2，袁静1

（1.国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京211106；2.国网西藏电力有限公司，西藏拉萨850000）

基于藏中电网开展水光火日前优化调度模式的研究，建立了水光火协调优化的安全约束经济调度（SCED）模型，全面考虑光伏发电特性、水电机组运行约束、优化协调水电及光伏发电方式，在电网安全允许范围实现最大限度的消纳光伏；着重介绍日前发电计划编制流程设计，水电模型建模和光伏计划编制的实用化处理，实践证明对消纳光伏、保证西藏电网安全稳定和经济运行、实现资源优化配置有重要意义。

电网调度；日前计划；水光火协调优化

西藏电网调管范围内光伏发电资源丰富，大规模光伏发电发展迅速。光伏发电具有波动性和间歇性，难以有效预测、调度和控制。光伏发电大规模接入后，电网安全运行控制风险增加。由于光伏电站远离负荷中心，当地用电需求小，大规模光伏发电接入、输送和消纳问题日益突出。

由于西藏藏中电网规模小，结构薄弱，光伏发电出力波动对电网安全、电能质量、柴拉直流的稳定运行产生影响。随着藏中电网光伏电站装机规模地不断扩大，藏中电网电力平衡问题日益突出，如何合理地安排光伏发电与常规能源的发电计划，已成为亟待解决的问题。西藏藏中电网有丰富的水电资源，网内具有水库调节能力的直孔、旁多、满拉、查龙、雪卡、老虎嘴水电站，利用水电站的水库库容和快速调节能力，在光伏出力增加时降低水电的出力，进行蓄水。利用水电站水库库容，相当于将光伏发电的电量转化为发电水量蓄存在水库中，当光伏出力降低时增加水电的出力，由水电厂进行快速调节。当然，水电站的水库库容和调节能力是有限的，电网接纳光伏的能力也是有限的，光伏发电不能无限制地发电。文献［1］分析了不同类型的电源特性及调峰原理，提出一套风电接入后调峰能力的评估方法。文献［2］基于发电可靠性指标计算风电接入后电网的备用需求容量，并根据调峰能力及负荷特性逐月分析电网接纳风电能力。本文通过分析西藏藏中电网的光伏消纳能力，利用常规能源特别是水电站的调节能力，开展新型调度流程的探索和水光火协调优化模型的研究，最大限度地消纳光伏发电。

1　计划编制流程设计

西藏日前发电计划采用光伏发电和常规水火协调优化发电计划模型，支持大规模光伏发电接入，与静态安全校核应用闭环协作，流程如图1所示。

1）外部数据准备：系统负荷需求预测、母线负荷需求预测、光伏功率预测，网间交换计划（柴拉直流）、设备检修计划、机组月度电量计划、月度已完成发电量累计、电厂日前竞价申报、辅助服务申报、机组初始启停状态、机组初始出力计划、机组减出力计划和机组固定出力计划等数据。

2）模型数据准备：获取用于日前发电计划编制的网络断面，根据设备检修计划，自动生成各时段网络拓扑，并计算各时段的灵敏度系数。

3）计划优化编制：根据网络模型注册信息，自动生成各计算时段机组安全约束条件、电网安全约束条件、燃料库存约束条件、环保约束条件，采用线性规划或非线性规划算法，计算目标最优的日前机组组合、机组出力和辅助服务安排。

4）静态安全校核：对步骤3）形成的机组日前发电计划进行预想故障分析，包括基态安全校核分析、N-1安全校核分析和预定义故障集安全校核分析，如果发现有新的越限，则计算各发电节点对越限元件的灵敏度，并形成新的约束条件，回到步骤3）计算。

5）计划修改及发布：安全校核通过后，形成符合电网安全约束要求的机组日前发电计划。可以人工调整各发电机组的日前计划，并提供各种可视化辅助调节手段。

2　优化模型

日前发电计划优化算法是考虑在系统平衡约束、机组运行约束，以及指定的电网安全等各类约束条件的基础上，编制目标函数最小且满足电网安全约束的发电计划，包括机组开停方式和各时段的发电出力。

本文以安全约束经济调度（SCED）技术为目标，在已知机组组合状态的条件下，对机组出力计划进行优化计算，满足电网“三公”调度要求。

图1　日前安全约束发电优化流程Fig.1　Optimization process of the day-ahead power generation with safety constraints

2.1优化目标

电网“三公”调度模式下，优化目标为所有机组出力与初始计划的偏差最小。

式中：I为系统机组总数；p（i，t）为机组i在时段t的出力；p0（i，t））为机组i在时段t的初始计划出力。

2.2约束条件

常规约束包括系统平衡约束、火电机组约束、水电机组运行约束、电网安全约束、经营性约束、机组群约束、机组出力波动平滑约束。

3　特殊性模型

3.1水电模型

藏中电网电源水电比重大，发电能力夏高冬低，发电能力和用电负荷特性在时间上逆向分布，枯水期负荷需求大，可调出力少，电网供需形势异常严峻。夏天用电需求少，电力供应充沛，整体呈现“丰盈枯缺”的特性，夏季丰水季节，“三公”调度和水电、新能源消纳的压力巨大，同时西藏公司目前仍未实行厂网分开，电网内一部分为公司管理电厂，一部分为协议电厂，需保证各发电企业发电计划完成的均衡性。水电厂需要满足一定要求，包括电量、电力等约束。

3.1.1电量约束

对水电厂来说，来水量和水库库容是有限的，电站发电量也是有限的；对于电网来说，每个电厂都有年度和月度电量合同，进行日电量分配时需考虑月度电量完成情况。必须有发电量要求，所以在水电建模中要考虑日电量约束。在优化水电出力时考虑电厂的日电量下限和上限约束。

3.1.2出力曲线

在日前水电计划编制模型中，为了更好地配合光伏出力的变化，需要水电机组频繁快速地调节。但是对水电厂来说，日出力曲线形状有一定要求，出力曲线的频繁快速跳动严重影响水电机组的效率和寿命。为了最大限度地接纳光伏出力，同时避免水电机组的出力跳动带来的不利影响，在计划编制模型中需要考虑出力曲线的形状控制，通过设定电厂的出力曲线形状来约束水电出力的频繁调节。

3.2光伏模型

在日前计划编制模型中，是根据光伏预测结果来评估光伏发电能力，然后综合考虑电网的输送能力和接纳能力，编制满足电网安全要求的光伏计划。首先，光伏功率预测是根据光伏资源等因素预测最大发电能力曲线，计划编制模型中不是单纯地将其视为光伏计划，而是将其作为出力的上限曲线，综合考虑电网安全和接纳能力后，同时考虑人工设置的最大出力上限值和日电量上下限值，协调优化自动生成光伏计划。

4　结论

论文详细介绍了西藏藏中电网日前计划编制流程，开展水光火日前优化调度模式研究，建立了水光火协调优化的安全约束经济调度（SCED）模型，详细描述了水电模型建模和光伏计划编制的实用化处理，为实现最大限度的消纳光伏提供流程和技术支撑，实践表明达到了较好的效果。

［1］衣立东，朱敏亦，魏磊.风电并网后西北电网调峰能力的计算方法［J］.电网技术，2010，34（2）：129-132.YI Lidong，ZHU Minyi，WEI Lei.A computing method for peak load regulation ability of northwest China power grid connected with large-scale wind farms［J］.Power System Technology，2010，34（2）：129-132（in Chinese）.

［2］孙荣富，张涛，梁吉.电网接纳风电能力的评估及应用［J］.电力系统自动化，2011，35（4）：70-76.SUN Rongfu，ZHANG Tao，LIANG Ji.Evaluation and application of wind power integration capacity in power grid［J］.Automation of Electric Power Systems，2011，35（4）：70-76（in Chinese）.

［3］李智，韩学山，杨明，等.计及接纳风电能力的电网调度模型［J］.电力系统自动化，2010，34（19）：15-19.LI Zhi，HAN Xueshan，YANG Ming，et al.Power system dispatch considering wind power grid integration［J］.Automation of Electric Power Systems，2010，34（19）：15-19（in Chinese）.

（编辑冯露）

Process Design and Implementation of Tibet Grid Novel Multi-Source Day-ahead Generation Planning

DUAN Jinchang1，QIONG Zhuoma2，DANZENG Jinmei2，YUAN Jing1
（1.NARI Technology Development Co.，Ltd.，Nanjing 211106，Jiangsu，China；2.State Grid Tibet Electric Power Company Limited，Lhasa 850000，Tibet，China）

Based on the conditions of the central Tibet grid，this paper studies the day-ahead optimized dispatching mode of the hydro-photovoltaic-thermal power generation，and establishes the SCED model for the hydro-photovoltaic-thermal coordinated optimization and fully considers the characteristics of grid-connected photovoltaic，operation restrictions of hydro power generating units and optimized coordination of hydro power and photovoltaic，energy storage of reservoir and grid security and realizes the possible maximum photovoltaic power integration.The paper introduces the process design of the day-ahead generation planning，modeling of the hydro power generation and practical processing of the photo voltaic schedule.Practice has proved that the method proposed in the paper is of great significance to the photovoltaic power integration，stable and economical operation of the Tibet grid and achievement of the optimal allocation of resources.

dispatching of power grid；day-ahead schedule；coordinated optimization of hydro-photovoltaic-thermal power

1674-3814（2015）11-0050-03

TM734

A

2015-02-05。

段金长（1983—），男，硕士，目前主要从事智能电网高级应用软件的开发和工程实施工作。