本發明涉及購電計劃決策方法，尤其涉及一種考慮電網約束的購電計劃決策方法。
背景技術：
購電計劃的編制是電力市場運轉的中心環節之一，是電網公司的重要基礎工作，制定合理、公平的交易計劃是確保電力系統安全、穩定、經濟、優質運行的重要保障，關系到電力市場的健康發展。
目前，我國各區域電網公司普遍采用傳統的交易計劃決策模式。在年初，由電網公司發展策劃部門根據國家發展改革委員會的相關文件精神，確定當年管轄區域內各類發電企業(機組)年度發電計劃以及各機組的上網電價；在年中與年末的時候，發展策劃部門會協同其他相關部門對之前制定的年發電計劃進行調整。電網企業交易部門根據制定的年發電計劃，逐月預測區域內供電量，制定區域間聯絡線購售電計劃，在考慮地方電廠發電等情況后，將電廠年發電計劃合理分配至每個月。
浙江電網公司交易中心圍繞購電計劃編制已經開展了一系列信息化工作，使得購電計劃編制的工作管理水平在一定程度上得到了提升；但是隨著業務需求的逐步擴大，浙江電網公司交易中心現有的工作方式已經很難適應新形勢下的需要，具體分析如下：
1)購電計劃編制方式信息化程度低、工作效率低。
2)計劃決策依賴經驗方法，實際約束情況考慮不充分。
3)沒有引入風險管理與控制機制。
4)未能實現發電計劃的時序協調。
基于以上分析，本發明建立了考慮電網復雜約束的購電計劃決策方法。該模型以浙江購電市場為例，考慮每個電廠每月的月度發電量計劃為決策變量，考慮電網的約束，可實現全年與多月滾動的交易計劃優化決策，可以實現多目標的協調優化與分層優化，可以精細化地考慮電力交易與電力系統運行中的各類約束條件，考慮發電計劃與網絡受限、一次能源供應能力等外部條件的關聯關系。通過標準的建模方法，實現了購電計劃決策方法的全面性、通用性與可擴展性。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術方案進行完善與改進，提供一種考慮電網約束的購電計劃決策方法，以提高購電計劃編制的效率，實現了購電計劃決策方法的全面性、通用性與可擴展性的目的。為此，本發明采取以下技術方案。
一種考慮電網約束的購電計劃決策方法，其特征在于包括以下
步驟：
1)確定購電計劃的決策變量，其中決策變量為每月各電廠的發電計劃以及各月聯絡線外購電計劃；
2)確定優化目標，電網公司在制定購電計劃的過程中，優化目標包括經濟性、節能性、均衡性、年計劃完成率中的一種或多種；
3)確定電網的約束條件，包括系統平衡約束、網絡約束、存煤約束、電量范圍約束和發電計劃約束；
4)分解多目標的優化問題，采用相應的優化方案得到優化后的交易計劃，交易計劃的經濟性、節能性、均衡性目標在不同階段解耦優化；在制定、調整電廠年發電計劃、聯絡線交易計劃時以經濟性、節能性作為優化目標，在編制電廠月度發電計劃時以均衡性作為優化目標。
本技術方案考慮每個電廠每月的月度發電量計劃為決策變量，考慮電網的復雜約束，可實現全年與多月滾動的交易計劃優化決策，可以實現多目標的協調優化與分層優化，可以精細化地考慮電力交易與電力系統運行中的各類約束條件，考慮發電計劃與網絡受限、一次能源供應能力等外部條件的關聯關系。通過標準的建模方法，實現了購電計劃決策方法的全面性、通用性與可擴展性。
作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明還包括以下附加技術特征。
在步驟2)中，
經濟性目標為：
其中，Tm為優化起始月份；TM為優化終止月份，缺省值TM＝12；NP為控制區內電廠的總數量；為m月電廠i的平均上網電價；為m月電廠i的平均廠用電率，一般根據歷史統計數據估算；NX為對外聯絡線總數；為聯絡線購售電電價；為聯絡線網損系數，由統計數據估算獲得；經濟性目標函數追求交易計劃的總成本最小，中括號中前一項代表每月購買控制區內電廠上網電量總費用，后一項代表通過聯絡線向區外購售電的總費用(總收入)；
節能性目標為：
上式中，為m月電廠i的平均煤耗。該目標函數追求區內電廠總體煤耗水平最小；
均衡性目標為：
年計劃完成率目標為：
表示電廠i在m月的累計發電進度，為實際月發電量，為已知量；對于未發生的月份，是決策變量；為電廠i在年發電計劃；代表電廠年發電計劃完成率。
在步驟3中，
系統平衡約束為：
其中，為轄區內的售電電量；為區內網損電量；
網絡約束為：
其中，Ωk代表一個安全約束集合；為該安全約束集合下電廠i的電量轉移分布因子；代表安全約束電量上限；
存煤約束為：
其中，表示電廠存煤；
電量范圍約束為：
其中，以表示電廠i在m月的可調出力，以表示電廠i在m月的最大發電能力，為電廠i的機組數量；為電廠i機組j在m月的檢修天數；為m月的自然天數；為電廠i機組j的裝機容量；TH＝24h，即一天的小時數；
發電計劃約束為：
均衡性目標為帶有絕對值的規劃，不適用于計算機求解；為了解決該問題，將優化決策方法中均衡性目標轉化為如下形式：
在步驟4)中，制定電廠年發電計劃、聯絡線交易計劃時優化目標如下：
其中α為節能性目標在制定電廠年發電計劃時的權重，其大小由制定年度發電計劃時按需要確定。
在編制電廠月度發電計劃時基于此前的電廠年發電計劃和聯絡線購電計劃，均衡性優化目標如下：
在步驟4)中，交易計劃優化包括：年發電計劃優化和月發電計劃滾動優化；在進行交易計劃的優化時，預先對電廠的年發電計劃進行預調整；對于發電能力不足，無法完成年計劃的電廠，根據前述經濟性、節能性目標，將差額電量通過計劃替代等的方式，分配給其他電廠執行；對于總發電計劃與總可分計劃間的差異，依據設定的調整原則，合理分配兩者間的差額，使兩者最終相平衡；在給定年發電計劃的情況下，在編制電廠月發電計劃的過程中，以進度均衡性為優化目標，滾動優化全年后續月份的發電計劃；發電計劃的滾動優化是一種動態的發電計劃編制方法，按照“近細遠粗”的原則，優化一定時期內的發電計劃，之后根據計劃的執行情況與環境變化，滾動調整與修訂未來計劃，并且可以逐期向后延拓優化時間范圍。
有益效果：本技術方案將每個電廠每月的月度發電量計劃為決策變量，考慮電網的約束，可實現全年與多月滾動的交易計劃優化決策，進行多目標的協調優化與分層優化，精細化地考慮電力交易與電力系統運行中的各類約束條件，考慮發電計劃與網絡受限、一次能源供應能力等外部條件的關聯關系。通過標準的建模方法，實現了購電計劃決策方法的全面性、通用性與可擴展性。
附圖說明
圖1是本發明流程圖。
具體實施方式
以下結合說明書附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發明包括以下步驟：
1)確定購電計劃的決策變量，其中決策變量為每月各電廠的發電計劃以及各月聯絡線外購電計劃；
2)確定優化目標，電網公司在制定購電計劃的過程中，優化目標包括經濟性、節能性、均衡性、年計劃完成率中的一種或多種；
3)確定電網的約束條件，包括系統平衡約束、網絡約束、存煤約束、電量范圍約束和發電計劃約束；
4)分解多目標的優化問題，采用相應的優化方案得到優化后的交易計劃，交易計劃的經濟性、節能性、均衡性目標在不同階段解耦優化；在制定、調整電廠年發電計劃、聯絡線交易計劃時以經濟性、節能性作為優化目標，在編制電廠月度發電計劃時以均衡性作為優化目標。
本技術方案考慮每個電廠每月的月度發電量計劃為決策變量，考慮電網的復雜約束，可實現全年與多月滾動的交易計劃優化決策，可以實現多目標的協調優化與分層優化，可以精細化地考慮電力交易與電力系統運行中的各類約束條件，考慮發電計劃與網絡受限、一次能源供應能力等外部條件的關聯關系。通過標準的建模方法，實現了購電計劃決策方法的全面性、通用性與可擴展性。
在考慮系統平衡約束、網絡約束、存煤約束、電量范圍約束和發電計劃約束后，本技術方案的具體實施步驟為:
S1：確定購電計劃的決策變量
購店計劃的決策變量為每月各電廠的發電計劃以及各月聯絡線外購電計劃，以表示每月各電廠的發電計劃，以代表各月聯絡線購電計劃。
S2：確定優化目標
電網公司在制定購電計劃的過程中，通常需要考慮經濟性、節能性、均衡性、年計劃完成率等不同的優化決策目標。
S201：經濟性目標為，
其中，Tm為優化起始月份；TM為優化終止月份，缺省值TM＝12；NP為控制區內電廠的總數量；為m月電廠i的平均上網電價；為m月電廠i的平均廠用電率，一般根據歷史統計數據估算；NX為對外聯絡線總數；為聯絡線購售電電價；為聯絡線網損系數，由統計數據估算獲得。該目標函數追求交易計劃的總成本最小，中括號中前一項代表每月購買控制區內電廠上網電量總費用，后一項代表通過聯絡線向區外購售電的總費用(總收入)。
S202：節能性目標為：
上式中，為m月電廠i的平均煤耗。該目標函數追求區內電廠總體煤耗水平最小。
S203：均衡性目標為：
S204：年計劃完成率目標為：
表示電廠i在m月的累計發電進度，為實際月發電量，為已知量；對于未發生的月份，是決策變量；為電廠i在年發電計劃；代表電廠年發電計劃完成率。
S3：確定電網的約束條件
S301：系統平衡約束
系統需保證月度電力電量平衡，在交易計劃中主要體現為電量平衡。
其中，為轄區內的售電電量；為區內網損電量。
S302：網絡約束
保證關鍵元件、斷面的安全約束。
其中，Ωk代表一個安全約束集合；為該安全約束集合下電廠i的電量轉移分布因子；代表安全約束電量上限。
S303：存煤約束
電廠月度煤耗應小于電廠煤炭存量，一般情況下只考慮存煤量滿足當月的發電需求。
其中，表示電廠存煤。
S304：電量范圍約束
根據機組容量以及檢修計劃可以確定各電廠各月的可調出力與最大發電能力(電量)，以表示電廠i在m月的可調出力，以表示電廠i在m月的最大發電能力，它們的計算公式如下：
其中，為電廠i的機組數量；為電廠i機組j在m月的檢修天數；為m月的自然天數；為電廠i機組j的裝機容量；TH＝24h，即一天的小時數。
S305：發電計劃約束
當年初發電計劃制訂不合理的情況下，應允許靈活調整年度合約電量(一般允許偏差2％)。
S306：目標函數的絕對值規劃技術
均衡性目標為帶有絕對值的規劃，不適用于計算機求解。為了解決該問題，將優化決策方法中均衡性目標轉化為如下形式：
S4：多目標的分解協調優化決策
S401分解協調優化方法
本項目認為，交易計劃的經濟性、節能性、均衡性目標可在不同階段解耦優化。具體地說，經濟性與節能性在制定、調整電廠年發電計劃、聯絡線交易計劃時予以充分考慮，制定電廠年發電計劃、聯絡線交易計劃時優化目標如下
其中α為節能性目標在制定電廠年發電計劃時的權重，其大小由制定年度發電計劃時人為決定。
而在編制電廠月度發電計劃時則側重考察電廠發電計劃的均衡性，月度發電計劃的編制基于此前的電廠年發電計劃和聯絡線購電計劃，均衡性優化目標如下
S402：年發電計劃優化修正
在進行交易計劃的優化決策時，應當預先對電廠的年發電計劃進行預調整。對于發電能力不足，無法完成年計劃的電廠，可根據前述經濟性、節能性目標，將差額電量通過計劃替代等的方式，分配給其他電廠執行。對于總發電計劃與總可分計劃間的差異，可以依據一定的調整原則，如按電廠原先的年發電計劃的多寡，合理分配兩者間的差額，使兩者最終相平衡。
S403：月發電計劃滾動優化
在給定年發電計劃的情況下，電網公司交易中心每月在編制電廠月發電計劃的過程中，通常以進度均衡性為優化目標，滾動優化全年后續月份的發電計劃。
發電計劃的滾動優化是一種動態的發電計劃編制方法，通常按照“近細遠粗”的原則，優化一定時期內的發電計劃，之后根據計劃的執行情況與環境變化，滾動調整與修訂未來計劃，并且可以逐期向后延拓優化時間范圍。
以上圖1所示的一種考慮電網約束的購電計劃決策方法是本發明的具體實施例，已經體現出本發明實質性特點和進步，可根據實際的使用需要，在本發明的啟示下，對其進行形狀、結構等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。