计及极端天气影响的中短期安全约束机组组合研究
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上述 ＳＣＵＣ方法均是基于严重度指标排序，这种计算方法没 有计及故障发生概率受到极端天气等风险因素的影响，难以反映 电力系统实际风险水平。为解决上述问题，本文提出一种计及极 端天气影响的中短期安全约束机组组合模型。
１ 计及极端天气影响的中短期 ＳＣＵＣ模型
１．１ 中短期 ＳＣＵＣ模型
最小化发电机组运行启停的费用，是中短期 ＳＣＵＣ计划制订
中希望实现的目标。此外，编制中短期 ＳＣＵＣ计划还需满足电力
系统运行过程中的安全性要求。
中短期 ＳＣＵＣ数学模型的目标函数为：
ＣｈｅｎＢｉｎｇｓｏｎｇ１，ＺｈａｎｇＺｈａｎｇｈｕａｎｇ１，ＺｈａｎｇＹｕ１，ＧｕｏＣｈｕａｎｇｘｉｎ１，ＸｕＬｉｚｈｏｎｇ２ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＺｈｅｊｉａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１０００７，Ｃｈｉｎａ）
电源自文库系统及其自动化
ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
《电气自动化》２０１９年第 ４１卷 第 ４期
计及极端天气影响的中短期安全约束机组组合研究
陈冰松１，张章煌１，章禹１，郭创新１，徐立中２ （１．浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州 ３１００２７；２．国网浙江省电力公司，浙江 杭州 ３１０００７）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｃｕｒｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ；ｅｘｔｒｅｍｅｗｅａｔｈｅｒ；ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒ；ｍｅｄｉｕｍａｎｄｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ；ｒｉｓｋ
０ 引 言
随着现代电力系统的扩展和相互连接，电网规模不断扩大， 电网调度控制的风险大幅增加，传统的电网调度模式已无法适应 电力系统运行的安全性和可靠性要求。
近年来，我国极端天气频繁出现，给电力系统的正常运行带 来了不可忽视的威胁。以浙江省为例，２０１３年 ７月，台风“灿鸿” 登陆浙江，导致浙江电网线路遭遇重创，影响全省 １８３．２万户客 户正常用电。如何有效减小极端天气发生时对电力系统造成的 冲击，避免由于供电中断而给社会带来的不利影响，实现极端天 气下安全、有序的电力调度已成为亟待解决的问题。
摘 要：作为编制发电计划的核心环节，安全约束机组组合（ＳＣＵＣ）已经得到广泛的应用。但对于传统的 ＳＣＵＣ算法来说，由于没有考 虑到故障线路停运的概率，当电力系统受到极端天气影响时，求解出的结果可能与实际情况有较大差距。通过引入极端天气 下的线路停运模型以及基于线路停运概率的越限风险指标，提出一种计及极端天气影响的中短期 ＳＣＵＣ模型。算例表明，采 用该模型求解极端天气影响下的 ＳＣＵＣ问题，具有运算规模小、求解效率高和安全性好等优点，可帮助调度员快速做出安全经 济的机组运行决策。
关键词：安全约束；极端天气；概率因素；中短期；风险 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３８８６．２０１９．０４．０１２ ［中图分类号］ ＴＭ７３ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］１０００－３８８６（２０１９）０４－００３７－０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｅｄｉｕｍ ａｎｄＳｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ ＳｅｃｕｒｉｔｙＣｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＵｎｉｔ ＣｏｍｍｉｔｍｅｎｔＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇＥｆｆｅｃｔｓｏｆＥｘｔｒｅｍｅＷｅａｔｈｅｒ
已有不 少 学 者 在 改 进 传 统 的 ＳＣＵＣ方 向 上 进 行 了 研 究。
定稿日期：２０１８－０６－０１
Ｗｏｏｄ等人通过引入严重度指标 对 故 障 进 行 排 序 筛 选，提 升 了 ＳＣＵＣ问题的求 解 速 度 ［１］。 为 了 优 化 预 防 性 安 全 约 束 最 优 潮 流 问题的算法，Ｃａｐｉｔａｎｅｓｃｕ等人提出了两种方法来实现筛选故障集 的要求［２］。Ｗａｎｇ等人讨论了如何在运行调度中实现 Ｎ－１安全 准则和运行风险的协调［３］。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｃｏｒｅｏｆｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，ｓｅｃｕｒｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｕｎｉｔｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ（ＳＣＵＣ）ｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆｏｒｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＳＣＵＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｓｔｈｅｏｕｔａｇｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆａｕｌｔｙｌｉｎｅｉｓｎｏｔｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ，ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍａｙｐｏｓｓｉｂｌｙｄｉｆｆｅｒ ｇｒｅａｔｌｙｆｒｏｍａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｅｘｔｒｅｍｅｗｅａｔｈｅｒ．Ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａｌｉｎｅｏｕｔａｇｅｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅ ｗｅａｔｈｅｒａｓｗｅｌｌａｓａｎｏｕｔ－ｏｆ－ｌｉｍｉｔｒｉｓｋｉｎｄｅｘｂａｓｅｄｏｎｌｉｎｅｏｕｔａｇｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｅｄｉｕｍａｎｄｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍＳＣＵＣ ｍｏｄｅｌｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｆｆｅｃｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒｅｍｅｗｅａｔｈｅｒ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｍｏｄｅｌｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇＳＣＵＣｐｒｏｂｌｅｍｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅ ｗｅａｔｈｅｒｈａｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｍａｌｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｃａｌｅ，ｈｉｇｈｓｏｌｕｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｇｏｏｄｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｎｄｃｏｕｌｄｈｅｌｐｄｉｓｐａｔｃｈｅｒｓｍａｋｅ ｑｕｉｃｋ，ｓａｆｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｄｅｃｉｓｉｏｎｓ．
安全约束机组组合（ＳＣＵＣ）将电网安全约束和最优经济目标 综合用统一的数学模型来描述，通过计入确定性安全准则，能够 避免系统在预想故障状态下发生线路潮流过载等不安全现象，在 调度中得到了很好的应用。但对于大规模电网，如果还是将全部 预想故障对应的约束一起纳入模型考虑，会因为运算规模太大而 难以得出最终结果。
１ 计及极端天气影响的中短期 ＳＣＵＣ模型
１．１ 中短期 ＳＣＵＣ模型
最小化发电机组运行启停的费用，是中短期 ＳＣＵＣ计划制订
中希望实现的目标。此外，编制中短期 ＳＣＵＣ计划还需满足电力
系统运行过程中的安全性要求。
中短期 ＳＣＵＣ数学模型的目标函数为：
ＣｈｅｎＢｉｎｇｓｏｎｇ１，ＺｈａｎｇＺｈａｎｇｈｕａｎｇ１，ＺｈａｎｇＹｕ１，ＧｕｏＣｈｕａｎｇｘｉｎ１，ＸｕＬｉｚｈｏｎｇ２ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＺｈｅｊｉａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１０００７，Ｃｈｉｎａ）
电源自文库系统及其自动化
ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
《电气自动化》２０１９年第 ４１卷 第 ４期
计及极端天气影响的中短期安全约束机组组合研究
陈冰松１，张章煌１，章禹１，郭创新１，徐立中２ （１．浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州 ３１００２７；２．国网浙江省电力公司，浙江 杭州 ３１０００７）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｃｕｒｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ；ｅｘｔｒｅｍｅｗｅａｔｈｅｒ；ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒ；ｍｅｄｉｕｍａｎｄｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ；ｒｉｓｋ
０ 引 言
随着现代电力系统的扩展和相互连接，电网规模不断扩大， 电网调度控制的风险大幅增加，传统的电网调度模式已无法适应 电力系统运行的安全性和可靠性要求。
近年来，我国极端天气频繁出现，给电力系统的正常运行带 来了不可忽视的威胁。以浙江省为例，２０１３年 ７月，台风“灿鸿” 登陆浙江，导致浙江电网线路遭遇重创，影响全省 １８３．２万户客 户正常用电。如何有效减小极端天气发生时对电力系统造成的 冲击，避免由于供电中断而给社会带来的不利影响，实现极端天 气下安全、有序的电力调度已成为亟待解决的问题。
摘 要：作为编制发电计划的核心环节，安全约束机组组合（ＳＣＵＣ）已经得到广泛的应用。但对于传统的 ＳＣＵＣ算法来说，由于没有考 虑到故障线路停运的概率，当电力系统受到极端天气影响时，求解出的结果可能与实际情况有较大差距。通过引入极端天气 下的线路停运模型以及基于线路停运概率的越限风险指标，提出一种计及极端天气影响的中短期 ＳＣＵＣ模型。算例表明，采 用该模型求解极端天气影响下的 ＳＣＵＣ问题，具有运算规模小、求解效率高和安全性好等优点，可帮助调度员快速做出安全经 济的机组运行决策。
关键词：安全约束；极端天气；概率因素；中短期；风险 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３８８６．２０１９．０４．０１２ ［中图分类号］ ＴＭ７３ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］１０００－３８８６（２０１９）０４－００３７－０３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｅｄｉｕｍ ａｎｄＳｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ ＳｅｃｕｒｉｔｙＣｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＵｎｉｔ ＣｏｍｍｉｔｍｅｎｔＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇＥｆｆｅｃｔｓｏｆＥｘｔｒｅｍｅＷｅａｔｈｅｒ
已有不 少 学 者 在 改 进 传 统 的 ＳＣＵＣ方 向 上 进 行 了 研 究。
定稿日期：２０１８－０６－０１
Ｗｏｏｄ等人通过引入严重度指标 对 故 障 进 行 排 序 筛 选，提 升 了 ＳＣＵＣ问题的求 解 速 度 ［１］。 为 了 优 化 预 防 性 安 全 约 束 最 优 潮 流 问题的算法，Ｃａｐｉｔａｎｅｓｃｕ等人提出了两种方法来实现筛选故障集 的要求［２］。Ｗａｎｇ等人讨论了如何在运行调度中实现 Ｎ－１安全 准则和运行风险的协调［３］。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｃｏｒｅｏｆｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，ｓｅｃｕｒｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｕｎｉｔｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ（ＳＣＵＣ）ｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆｏｒｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＳＣＵＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｓｔｈｅｏｕｔａｇｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆａｕｌｔｙｌｉｎｅｉｓｎｏｔｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ，ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍａｙｐｏｓｓｉｂｌｙｄｉｆｆｅｒ ｇｒｅａｔｌｙｆｒｏｍａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｅｘｔｒｅｍｅｗｅａｔｈｅｒ．Ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａｌｉｎｅｏｕｔａｇｅｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅ ｗｅａｔｈｅｒａｓｗｅｌｌａｓａｎｏｕｔ－ｏｆ－ｌｉｍｉｔｒｉｓｋｉｎｄｅｘｂａｓｅｄｏｎｌｉｎｅｏｕｔａｇｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｅｄｉｕｍａｎｄｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍＳＣＵＣ ｍｏｄｅｌｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｆｆｅｃｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒｅｍｅｗｅａｔｈｅｒ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｍｏｄｅｌｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇＳＣＵＣｐｒｏｂｌｅｍｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅ ｗｅａｔｈｅｒｈａｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｍａｌｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｃａｌｅ，ｈｉｇｈｓｏｌｕｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｇｏｏｄｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｎｄｃｏｕｌｄｈｅｌｐｄｉｓｐａｔｃｈｅｒｓｍａｋｅ ｑｕｉｃｋ，ｓａｆｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｄｅｃｉｓｉｏｎｓ．
安全约束机组组合（ＳＣＵＣ）将电网安全约束和最优经济目标 综合用统一的数学模型来描述，通过计入确定性安全准则，能够 避免系统在预想故障状态下发生线路潮流过载等不安全现象，在 调度中得到了很好的应用。但对于大规模电网，如果还是将全部 预想故障对应的约束一起纳入模型考虑，会因为运算规模太大而 难以得出最终结果。