技术领域
[0001] 本发明属于送端区域电力系统、受端区域电力系统和特高压直流系统领域，本发明涉及一种新能源实时消纳能力计算方法及系统。
相关背景技术
[0002] 随着国内新能源的大规模开发，部分区域已无法仅依靠本地负荷需求完全消纳新能源发电，借助特高压直流线路进行跨区域外送消纳是目前的重要解决措施。特高压直流线路将送端区域电力系统和受端区域电力系统联结构成跨区域系统，通过协调两区域火电机组、新能源场站和特高压直流线路的发输电计划，促进跨区域系统中的富余新能源发电外送消纳。目前为能在实时尺度下，优化跨区域系统发输电计划，促进两区域富余新能源发电消纳，快速求解计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力为调度机构提供数据参考是目前研究重点。
具体实施方式
[0071] 下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。
[0072] 实施例1：
[0073] 本发明提供了新能源实时消纳能力计算方法，结合图1本发明提供的方法流程图进行介绍，具体步骤如下：
[0074] 步骤1：获取电力系统运行数据；
[0075] 步骤2：将所述电力系统运行数据分别带入预先构建的送端区域新能源实时消纳模型、受端区域新能源实时消纳模型和特高压直流系统新能源实时输送模型得到送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力；
[0076] 步骤3：将所述送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力带入预先构建的计算模型得到新能源实时消纳能力；
[0077] 其中，步骤1：获取电力系统运行数据：
[0078] 本发明涉及一种新能源实时消纳能力快速计算策略，具体涉及结合跨区域系统由送端区域电力系统、受端区域电力系统、特高压直流系统构成的现象(如附图2所示)，建立送端区域新能源实时消纳模型、受端区域新能源消纳模型和特高压直流系统新能源实时输送模型，求解送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力，并在此基础上，构建基于送受端区域和直流系统的新能源实时消纳能力计算模型，快速求解计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力，为调度机构优化跨区域系统发输电计划，促进两区域富余新能源发电消纳提供数据参考，具体计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力计算过程图如附图3所示。
[0079] 步骤2：将所述电力系统运行数据分别带入预先构建的送端区域新能源实时消纳模型、受端区域新能源实时消纳模型和特高压直流系统新能源实时输送模型得到送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力：
[0080] 其中，跨区域系统是指由特高压直流系统和其所联结的两端区域电网构成，主要包含送端区域、受端区域的火电机组和新能源等效机组，以及特高压直流系统的配套火电机组，如图附图2所示。
[0081] 送端区域新能源实时消纳模型是以送端区域火电机组运行状态、火电机组发电功率、特高压直流线路输送功率为决策变量，结合当前送端区域调度计划，在模型中添加火电机组运行初始约束和特高压直流线路输送约束，分别以送端区域新能源消纳最大和最小为优化目标，在满足系统运行约束、火电机组运行约束、电网安全约束等条件下，利用混合整数规划法或商业软件计算送端区域新能源实时消纳能力。
[0082] 受端区域新能源实时消纳模型是以受端区域火电机组运行状态、火电机组发电功率、特高压直流线路输送功率为决策变量，结合当前受端区域调度计划，在模型中添加火电机组运行初始约束和特高压直流线路输送约束，分别以受端区域新能源消纳最大和最小为优化目标，在满足系统运行约束、火电机组运行约束、电网安全约束等条件下，利用混合整数规划法或商业软件计算受端区域新能源实时消纳能力。
[0083] 特高压直流系统新能源实时输送模型是以特高压直流系统火电机组运行状态、火电机组发电功率、特高压直流线路输送功率为决策变量，结合当前特高压直流线路输送计划，在模型中添加火电机组运行初始约束和特高压直流线路输送约束，分别以特高压直流线路中新能源输送功率最大和最小为优化目标，在满足火电机组运行约束、特高压直流固定输送约束等条件下，利用混合整数规划法或商业软件计算特高压直流系统新能源实时输送能力。
[0084] 步骤3：将所述送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力带入预先构建的计算模型得到新能源实时消纳能力：
[0085] 基于送受端区域和直流系统的新能源实时消纳能力计算模型是以送端区域新能源发电功率、受端区域新能源发电功率为决策变量，结合送端区域、受端区域新能源实时消纳能力，以及特高压直流系统新能源输送能力，在模型中添加送端区域新能源实时消纳区间约束、受端区域新能源实时消纳区间约束，以及特高压直流系统新能源输送能力区间约束，分别以送端区域新能源发电功率最大和最小，以及受端区域新能源发电功率最大和最小为优化目标，在满足系统运行约束等条件，利用混合整数规划法或商业软件求解计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力。
[0086] 实施例2：
[0087] 本发明设计了一种新能源实时消纳能力快速计算策略，具体包括以下关键步骤：
[0088] 步骤1：结合送端区域火电机组运行参数、负荷需求曲线、火电机组发电计划、特高压直流线路输送计划等数据，建立送端区域新能源实时消纳模型，利用混合整数规划法或商业软件求解模型，分别计算送端区域新能源实时最大和最小消纳曲线，得到送端区域新能源实时消纳能力；
[0089] 其中，送端区域新能源实时消纳模型是以送端区域火电机组运行状态、火电机组发电功率、特高压直流线路输送功率为决策变量，分别以送端区域新能源消纳最大和最小为优化目标，在满足系统运行约束、火电机组运行约束、火电机组运行初始约束、特高压直流线路输送约束等条件下，时序仿真送端区域电力系统运行，计算送端区域新能源实时消纳能力。
[0090] 模型具体目标和约束条件如下：
[0091] (一)目标函数
[0092] 为计算送端区域新能源实时消纳能力，分别以送端区域新能源实时消纳最大和最小为优化目标，具体公式如下：
[0093]
[0094]
[0095] 式中，T为模型仿真时间长度；Pnst为送端区域新能源在t时段的发电功率。
[0096] (二)约束条件
[0097] 结合送端区域实际运行情况，模型需满足系统运行约束、火电机组运行约束、火电机组运行初始约束、特高压直流系统输送约束等条件，具体内容如下：
[0098] (1)送端区域电力系统电力平衡约束
[0099]
[0100] 式中，Fs为送端区域中火电机组数目； 为送端区域中火电机组fs在t时刻的运行状态； 为送端区域中火电机组fs在t时刻的发电功率；Pdst为送端区域在t时刻的发电需求；Plt为特高压直流系统在t时刻的输送功率。
[0101] (2)送端区域电力系统备用约束
[0102]
[0103] 式中， 分别为送端区域火电机组fs向上、向下的爬坡功率； 分别为送端区域火电机组fs最大、最小的发电功率；Rust，Rdst分别为送端区域向上、向下备用需求。
[0104] (3)送端区域电力系统中火电机组运行约束
[0105]
[0106]
[0107] (4)送端区域电力系统中火电机组运行初始约束
[0108]
[0109] 式中， 分别为送端区域火电机组fi在当前时刻的机组发电功率和实际发电功率。
[0110] (5)特高压直流系统输送约束
[0111]
[0112] 式中，Plt，plt分别为特高压直流系统在t时刻的输送功率和计划输送功率；分别为特高压直流系统在t时刻的可在输送计划基础上向下、向上的安全调整裕度。
[0113] 步骤2：结合受端区域火电机组运行参数、负荷需求曲线、火电机组发电计划、特高压直流系统输送计划等数据，建立受端区域新能源实时消纳模型，利用混合整数规划法或商业软件求解模型，分别计算受端区域新能源实时最大和最小消纳曲线，得到受端区域新能源实时消纳能力；
[0114] 其中，受端区域新能源实时消纳模型是以受端区域火电机组运行状态、火电机组发电功率、特高压直流线路输送功率为决策变量，分别以受端区域新能源消纳最大和最小为优化目标，在满足系统运行约束、火电机组运行约束、火电机组运行初始约束、特高压直流线路输送约束等条件下，时序仿真受端区域电力系统运行，计算受端区域新能源实时消纳能力。
[0115] 模型具体目标和约束条件如下：
[0116] (一)目标函数
[0117] 为计算受端区域新能源实时消纳能力，分别以受端区域新能源消纳最大和最小为优化目标，具体公式如下：
[0118]
[0119]
[0120] 式中，T为模型仿真时间长度；Pnrt为受端区域新能源在t时段的发电功率。
[0121] (二)约束条件
[0122] 结合受端区域实际运行情况，模型需满足系统运行约束、火电机组运行约束、火电机组运行初始约束、特高压直流系统输送约束等条件，具体内容如下：
[0123] (1)受端区域电力系统电力平衡约束
[0124]
[0125] 式中，Fr为受端区域中火电机组数目； 为受端区域中火电机组fr在t时刻的运行状态； 为受端区域中火电机组fr在t时刻的发电功率；Pdrt为受端区域在t时刻的发电需求；Plt为特高压直流系统在t时刻的输送功率。
[0126] (2)受端区域电力系统备用约束
[0127]
[0128] 式中， 分别为受端区域火电机组fr向上、向下的爬坡功率； 分别为受端区域火电机组fr最大、最小的发电功率；Rurt，Rdrt分别为受端区域向上、向下备用需求。
[0129] (3)受端区域电力系统中火电机组运行约束
[0130]
[0131]
[0132] (4)受端区域电力系统中火电机组运行初始约束
[0133]
[0134] 式中， 分别为受端区域火电机组fr在当前时刻的机组发电功率和实际发电功率。
[0135] (5)特高压直流系统输送约束
[0136]
[0137] 式中，Plt，plt分别为特高压直流系统在t时刻的输送功率和计划输送功率；分别为特高压直流系统在t时刻的可在输送计划基础上向下、向上的安全调整裕度。
[0138] 步骤3：结合特高压直流系统中火电机组运行参数、火电机组发电计划、特高压直流系统输送计划等数据，建立特高压直流系统新能源实时输送模型，利用混合整数规划法或商业软件求解模型，分别计算特高压直流系统中新能源实时输送功率最大和最小曲线，得到特高压直流系统中新能源实时输送能力；
[0139] 其中，特高压直流系统新能源实时输送模型是以特高压直流系统火电机组运行状态、火电机组发电功率、特高压直流线路输送功率为决策变量，分别以特高压直流系统中新能源实时输送功率最大和最小为优化目标，在满足特高压直流固定输送约束、火电机组运行约束、火电机组运行初始约束等条件下，时序仿真特高压直流系统运行，计算特高压直流系统新能源实时输送能力。
[0140] 模型具体目标和约束条件如下：
[0141] (一)目标函数
[0142] 为计算特高压直流系统新能源实时输送能力，分别以特高压直流系统中新能源实时输送功率最大和最小为优化目标，具体公式如下：
[0143]
[0144]
[0145] 式中，T为模型仿真时间长度；Pnlt为特高压直流系统中新能源在t时段的输送功率。
[0146] (二)约束条件
[0147] 结合特高压直流系统实际运行情况，模型需满足特高压直流固定输送约束、火电机组运行约束、火电机组运行初始约束等条件，具体内容如下：
[0148] (1)特高压直流固定输送约束
[0149]
[0150]
[0151] 式中，Fl为特高压直流系统中火电机组数目； 为特高压直流系统中火电机组fl在t时刻的运行状态； 为特高压直流系统中火电机组fl在t时刻的发电功率；Plt，plt分别为特高压直流系统在t时刻的输送功率和计划输送功率； 分别为特高压直流系统在t时刻的可在输送计划基础上向下、向上的安全调整裕度。
[0152] (2)特高压直流系统中火电机组运行约束
[0153]
[0154]
[0155] 式中， 分别为特高压直流系统火电机组fl向上、向下的爬坡功率；分别为特高压直流系统火电机组fl最大、最小的发电功率。
[0156] (3)特高压直流系统中火电机组运行初始约束
[0157]
[0158] 式中， 分别为特高压直流系统火电机组fl在当前时刻的机组发电功率和实际发电功率。
[0159] 步骤4：结合送、受端区域新能源实时消纳能力，以及特高压直流系统新能源实时输送能力，建立基于送受端区域和直流系统的新能源实时消纳能力计算模型，并利用混合整数规划法或商业软件求解模型，快速求解计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力。
[0160] 其中，基于送受端区域和直流系统的新能源实时消纳能力计算模型是以送端区域新能源发电功率、受端区域新能源发电功率为决策变量，分别以送端区域新能源发电功率最大和最小，以及受端区域新能源发电功率最大和最小为优化目标，在满足送端区域新能源实时消纳区间约束、受端区域新能源实时消纳区间约束，以及特高压直流系统新能源输送能力区间约束等条件，在线快速求解计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力。
[0161] 模型具体目标和约束条件如下：
[0162] (一)目标函数
[0163] 为快速计算计及特高压直流系统的两区域新能源实时消纳能力，分别以送端区域新能源发电功率最大和最小，以及受端区域新能源发电功率最大和最小为优化目标，具体公式如下：
[0164]
[0165]
[0166]
[0167]
[0168] 式中，T为模型仿真时间长度；Pns′t，Pnr′t分别为计及特高压直流系统的送受端区域在t时段的新能源发电功率。
[0169] (二)约束条件
[0170] 结合跨区域系统实际运行情况，模型需满足新能源消纳能力平衡约束、送端区域新能源实时消纳区间约束、受端区域新能源实时消纳区间约束，以及特高压直流系统新能源输送能力区间约束等条件，具体内容如下：
[0171] (1)新能源消纳能力平衡约束
[0172] Pns′t＝Pnst+Pnlt (28)
[0173] Pnr′t＝Pnrt-dPlt (29)
[0174] dPlt＝Plt-plt (30)
[0175] 式中，dPlt为特高压直流系统在t时刻在输送计划基础上的调整量。
[0176] (2)送端区域新能源实时消纳区间约束
[0177]
[0178] 式中， 分别为送端区域新能源实时最大、最小消纳能力。
[0179] (3)受端区域新能源实时消纳区间约束
[0180] Pnrtmax≥Pnrt≥Pnrtmin (32)
[0181] 式中，Pnrtmax，Pnrtmin分别为送端区域新能源实时最大、最小消纳能力。
[0182] (4)特高压直流系统新能源实时输送能力区间约束
[0183]
[0184] 式中， 分别为特高压直流系统新能源实时最大、最小输送能力。
[0185] 实施例3：
[0186] 基于同一构思，本发明提供了一种新能源实时消纳能力计算系统，结合图4本发明提供的系统结构图进行介绍，具体步骤如下：
[0187] 一种新能源实时消纳能力计算系统，包括：获取模块、区域消纳模块和消纳能力模块；
[0188] 所述获取模块，用于获取电力系统运行数据；
[0189] 所述区域消纳模块，用于将所述电力系统运行数据分别带入预先构建的送端区域新能源实时消纳模型、受端区域新能源实时消纳模型和特高压直流系统新能源实时输送模型得到送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力；
[0190] 所述消纳能力模块，用于将所述送端区域新能源实时消纳能力、受端区域新能源实时消纳能力和特高压直流系统新能源实时输送能力带入预先构建的计算模型得到新能源实时消纳能力。
[0191] 所述区域消纳模块，包括：送端区域子模块、受端区域子模块和特高压直流系统子模块；
[0192] 所述送端区域子模块，用于将所述电力系统运行数据带入预先构建的送端区域新能源实时消纳模型得到送端区域新能源实时消纳能力；
[0193] 所述受端区域子模块，用于将所述电力系统运行数据带入预先构建的受端区域新能源实时消纳模型得到受端区域新能源实时消纳能力；
[0194] 所述特高压直流系统子模块，用于将所述电力系统运行数据带入预先构建的特高压直流系统新能源实时消纳模型得到特高压直流系统新能源实时消纳能力。
[0195] 所述送端区域子模块，包括：送端输入单元、送端决策变量单元、送端优化目标单元和送端约束条件单元；
[0196] 所述送端输入单元，用于将当前送端区域调度计划、负荷需求曲线和火电机组发电计划输入预先构建的送端区域新能源实时消纳模型得到送端区域新能源实时消纳能力；
[0197] 所述送端决策变量单元，用于以送端区域火电机组运行状态、火电机组发电功率和特高压直流线路输送功率作为所述送端区域新能源实时消纳模型的决策变量；
[0198] 所述送端优化目标单元，用于以送端区域新能源消纳最大和送端区域新能源消纳最小作为所述送端区域新能源实时消纳模型的优化目标；
[0199] 所述送端约束条件单元，用于以送端区域电力系统电力平衡约束、送端区域电力系统备用约束、送端区域电力系统中火电机组运行约束、送端区域电力系统中火电机组运行初始约束和特高压直流系统输送约束作为所述送端区域新能源实时消纳模型的约束条件。
[0200] 所述受端区域子模块，包括：受端输入单元、受端决策变量单元、受端优化目标单元和受端约束条件单元；
[0201] 所述受端输入单元，用于将所述受端区域火电机组运行参数、负荷需求曲线和火电机组发电计划输入受端区域新能源实时消纳模型得到受端区域新能源实时消纳能力；
[0202] 所述受端决策变量单元，用于以受端区域火电机组运行状态、火电机组发电功率和特高压直流线路输送功率作为所述受端区域新能源实时消纳模型的决策变量；
[0203] 所述受端优化目标单元，用于以受端区域新能源消纳最大和受端区域新能源消纳最小作为所述受端区域新能源实时消纳模型的优化目标；
[0204] 所述受端约束条件单元，用于以受端区域电力系统电力平衡约束、受端区域电力系统备用约束、受端区域电力系统中火电机组运行约束、受端区域电力系统中火电机组运行初始约束和特高压直流系统输送约束作为所述受端区域新能源实时消纳模型的约束条件。
[0205] 所述特高压直流系统子模块，包括：特高压直流系统输入单元、特高压直流系统决策变量单元、特高压直流系统优化目标单元和特高压直流系统约束条件单元；
[0206] 所述特高压直流系统输入单元，用于将所述特高压直流系统输送计划、特高压直流系统中火电机组运行参数和火电机组发电计划输入特高压直流系统新能源实时输送模型，得到特高压直流系统新能源实时输送能力；
[0207] 所述特高压直流系统决策变量单元，用于以特高压直流系统火电机组运行状态、火电机组发电功率和特高压直流线路输送功率作为所述特高压直流系统新能源实时输送模型的决策变量；
[0208] 所述特高压直流系统优化目标单元，用于以特高压直流系统中新能源实时输送功率最大和特高压直流系统中新能源实时输送功率最小作为所述特高压直流系统新能源实时输送模型的优化目标；
[0209] 所述特高压直流系统约束条件单元，用于以特高压直流固定输送约束、特高压直流系统中火电机组运行约束和特高压直流系统中火电机组运行初始约束作为所述特高压直流系统新能源实时输送模型的约束条件。
[0210] 所述消纳能力模块，包括：计算模型决策变量子模块、计算模型优化目标子模块和计算模型约束条件子模块；
[0211] 所述计算模型决策变量子模块，用于以送端区域新能源发电功率和受端区域新能源发电功率为所述计算模型的决策变量；
[0212] 所述计算模型优化目标子模块，用于当送端区域新能源发电功率作为所述计算模型的决策变量时将送端区域新能源发电功率最大和最小值作为所述计算模型的优化目标，当受端区域新能源发电功率作为所述计算模型的决策变量时将受端区域新能源发电功率最大和最小值作为所述计算模型的优化目标；
[0213] 所述计算模型约束条件子模块，用于以新能源消纳能力平衡约束、送端区域新能源实时消纳区间约束、受端区域新能源实时消纳区间约束和特高压直流系统新能源实时输送能力区间约束为所述计算模型的约束条件。
[0214] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0215] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0216] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0217] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0218] 以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
