蔡 幟，張加力，丁 強(qiáng)，許 丹，戴 賽，李宇軒

（中國電力科學(xué)研究院有限公司電力調(diào)度自動化技術(shù)研究與系統(tǒng)評價北京市重點(diǎn)實驗室，北京 100192）

0 引言

隨著特高壓電網(wǎng)的建設(shè)和新能源的發(fā)展，各區(qū)域間的電氣聯(lián)系愈發(fā)緊密[1-4]，輸電網(wǎng)設(shè)備間的關(guān)聯(lián)關(guān)系日趨復(fù)雜，檢修計劃約束耦合性不斷提高，各區(qū)域單獨(dú)編制停電檢修計劃的模式可能會影響到區(qū)域間的新能源輸送、負(fù)荷供應(yīng)和備用互濟(jì)[5-6]，因此對多區(qū)域一體化聯(lián)合編制輸電網(wǎng)檢修計劃的需求不斷提高。但是，上級調(diào)度較難獲得各區(qū)域的具體機(jī)組成本、新能源預(yù)測等信息，需要對各區(qū)域信息進(jìn)行整合，并通過兩級協(xié)調(diào)才能更好地實現(xiàn)多區(qū)域輸電網(wǎng)檢修的全局優(yōu)化。

現(xiàn)有對輸電網(wǎng)檢修計劃的優(yōu)化編制已有了不少研究。文獻(xiàn)[7-8]基于設(shè)備本體狀況評估安排檢修。文獻(xiàn)[9-11]提出了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險的評估方法。文獻(xiàn)[12]從電網(wǎng)可靠性角度出發(fā)進(jìn)行檢修計劃編制。文獻(xiàn)[13]提出了檢修成本的優(yōu)化配置方法。文獻(xiàn)[14]提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的檢修計劃方法。文獻(xiàn)[15-16]基于場景生成方法，提出了檢修和機(jī)組組合迭代優(yōu)化方法。文獻(xiàn)[17-22]研究了輸電設(shè)備檢修計劃和發(fā)電計劃的聯(lián)合優(yōu)化模型，采用了均衡規(guī)劃、多場景、機(jī)會約束、區(qū)間優(yōu)化等方法，考慮了單區(qū)域的檢修計劃問題。文獻(xiàn)[23-24]評估了多區(qū)域的新能源棄用電量，將檢修計劃的目標(biāo)定為新能源消納最大化，但未考慮各區(qū)域的發(fā)電計劃和備用互濟(jì)。

目前，針對新能源跨區(qū)域輸送的檢修計劃優(yōu)化編制研究尚不多見。為此，本文以提升區(qū)域電網(wǎng)高電壓等級輸電線路檢修計劃編制質(zhì)量為目標(biāo)，提出了一種適應(yīng)多區(qū)域輸電檢修計劃編制的協(xié)調(diào)模式，設(shè)計了區(qū)域整合信息方法，對不同調(diào)度機(jī)構(gòu)檢修范圍進(jìn)行劃分，并對各級調(diào)度建立了相應(yīng)的考慮新能源消納和分區(qū)備用配置的檢修計劃優(yōu)化模型，有效提升互聯(lián)電網(wǎng)的清潔性和安全性。算例分析結(jié)果表明所提方法能高效、準(zhǔn)確地實現(xiàn)輸電網(wǎng)檢修計劃的兩級協(xié)調(diào)優(yōu)化編制。

1 兩級協(xié)調(diào)檢修計劃關(guān)鍵問題分析

1.1 兩級協(xié)調(diào)檢修計劃模式分析

國內(nèi)目前輸電網(wǎng)等級調(diào)度主要包括省級調(diào)度和區(qū)域調(diào)度（上級調(diào)度）。上級調(diào)度負(fù)責(zé)省間聯(lián)絡(luò)線計劃編制和省間備用輔助服務(wù)市場運(yùn)營，但輸電檢修模式為各省根據(jù)自身的電網(wǎng)情況上報輸電設(shè)備檢修初始計劃，上級調(diào)度基于經(jīng)驗進(jìn)行會商和批復(fù)，未能實現(xiàn)多區(qū)域聯(lián)合的全局優(yōu)化。

全網(wǎng)檢修計劃需要考慮以下因素：（1）各省的調(diào)度目標(biāo)和考慮約束不同，如果全網(wǎng)輸電檢修都在上級調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化，可能出現(xiàn)不能滿足省內(nèi)運(yùn)行需求的情況；（2）當(dāng)某區(qū)域出現(xiàn)電力緊張或過剩時，可以通過區(qū)域間備用互濟(jì)提高資源優(yōu)化配置水平，因此在輸電檢修編制時，需要考慮區(qū)域間備用互濟(jì)功能；（3）在中長期尺度，眾多母線負(fù)荷預(yù)測和新能源機(jī)組出力預(yù)測的高維不確定性因素疊加，使得精細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)模型也無法準(zhǔn)確考慮潮流分布情況。

針對這些因素，本文主要分析3 種模式檢修計劃。模式1：各區(qū)域上報初始檢修計劃，上級調(diào)度基于此進(jìn)行協(xié)調(diào)和略作修正，此方式為目前實際電網(wǎng)中普通采用的模式，難以實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的統(tǒng)籌優(yōu)化；模式2：在上級調(diào)度進(jìn)行檢修計劃的統(tǒng)一優(yōu)化編制。此方案計算規(guī)模大，難以同時兼顧各區(qū)域特有的目標(biāo)和約束?？紤]到年月時間尺度的中長期預(yù)測精度低、分布散，潮流計算結(jié)果并不精確；模式3：上級調(diào)度把每個區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)等效為1 個節(jié)點(diǎn)，對跨區(qū)域的聯(lián)絡(luò)線檢修計劃進(jìn)行優(yōu)化編制，并得到各區(qū)域應(yīng)留取的備用。把聯(lián)絡(luò)線檢修計劃、各區(qū)域的整體電能及備用結(jié)果下發(fā)，各區(qū)域以此為邊界安排區(qū)域內(nèi)檢修。通過此模式，上級調(diào)度聚焦于各區(qū)域整體發(fā)用電情況，可以更好地實現(xiàn)區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的檢修安排。下級各區(qū)域以上級優(yōu)化結(jié)果為邊界，結(jié)合自身特有的需求和約束，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)輸電線路檢修計劃的合理安排。同時，聯(lián)絡(luò)線計劃和省間備用市場運(yùn)營也屬于上級調(diào)度管理，所以此模式與當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行體制和各級調(diào)度職責(zé)分工相符，易于實行。因此，本文采用模式3 進(jìn)行兩級調(diào)度檢修計劃編制。

1.2 各區(qū)域中長期預(yù)測模型

不同季節(jié)和不同月份負(fù)荷和新能源出力的概率分布特性曲線存在差別[23]，本文將1 周作為時段單位進(jìn)行劃分，如年度計劃可以分為52 個周時段。

不同區(qū)域的電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷水平不同，因此各區(qū)域需要分析在不同周時段下可能發(fā)生失負(fù)荷或棄風(fēng)棄光的時間段：風(fēng)電占比高的省份的凈負(fù)荷低谷時段一般在夜間，容易出現(xiàn)棄風(fēng)；光伏占比高的省份的凈負(fù)荷低谷時段一般在午間，容易出現(xiàn)棄光。上級調(diào)度匯總各區(qū)域?qū)κж?fù)荷或棄風(fēng)棄光的時間段分析結(jié)果，對相近時段進(jìn)行合并，形成需要關(guān)注的時段集，在第t個時段中每日包括Nu，t個凈負(fù)荷高峰和Nv，t個凈負(fù)荷低谷。各區(qū)域匯總關(guān)鍵時段個數(shù)Na，t（Na，t=Nu，t+Nv，t）的系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測和區(qū)域內(nèi)新能源總體出力預(yù)測及預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，形成各個關(guān)鍵時段的預(yù)測概率模型。

以區(qū)域m為例，設(shè)其在關(guān)鍵時段k的凈負(fù)荷（凈負(fù)荷=負(fù)荷-新能源出力）出力服從正態(tài)分布N（Pn,m,k，），凈負(fù)荷預(yù)測誤差的概率分布Pr（·）服從正態(tài)分布N（0，）。Pn,m,k，σn,m,k分別為區(qū)域m時段k的分布的期望和標(biāo)準(zhǔn)差。

區(qū)域m在關(guān)鍵時段k的新能源棄用期望電量與該區(qū)域的負(fù)備用rd的關(guān)聯(lián)函數(shù)為：

式中：fm,k(rd)為區(qū)域m具有負(fù)備用rd時的新能源棄用期望用量；x為凈負(fù)荷隨機(jī)變量；Tt為時段t的天數(shù)，如年度檢修以周為單位，則Tt=7；Tk為關(guān)鍵時段k持續(xù)的小時數(shù)；Pw，m，max為區(qū)域m的新能源裝機(jī)容量。

區(qū)域m在關(guān)鍵時段k的失負(fù)荷期望電量與該區(qū)域的正備用ru的關(guān)聯(lián)函數(shù)為：

式中：gm,k(ru)為區(qū)域m具有正備用ru時的失負(fù)荷期望電量函數(shù)；Po，m，k，max為區(qū)域m在關(guān)鍵時段k的預(yù)測最大負(fù)荷。

由于式（1）和式（2）為積分函數(shù)，非線性難以求解，本文將其轉(zhuǎn)化為近似線性關(guān)系，具體方法如下：取區(qū)間[0，Pw,m,max-Pn,m,k]的等分點(diǎn)I（如取I=5），令s=(Pw,m,max-pn,m,k)/I，將式（1）近似線性化為：

式中：f′m,k(rd)為fm,k(rd)分段線性化后的近似函數(shù)。同理，可以獲得式（2）的近似分段線性函數(shù)g′m,k(ru)，實現(xiàn)了積分函數(shù)的線性化以利于求解。

1.3 各區(qū)域機(jī)組成本信息整合

上級調(diào)度不需要獲得區(qū)域內(nèi)各機(jī)組的詳細(xì)成本信息，但要求各區(qū)域?qū)C(jī)組成本匯總形成對應(yīng)于各時段的累計供應(yīng)曲線及各時段的出力限值。具體形成方法是：各區(qū)域根據(jù)時段t的預(yù)測負(fù)荷水平來確定開機(jī)容量，進(jìn)而得到m區(qū)域t時段的最大開機(jī)出力Pm，t，max和最小開機(jī)出力Pm，t，min，開啟機(jī)組按照分段成本升序排序，根據(jù)對應(yīng)電量累計獲得區(qū)域內(nèi)累計供應(yīng)曲線，能夠反映時段t內(nèi)區(qū)域m的整體出力P和成本之間的關(guān)系Fm,t(P)，如圖1 所示。

圖1 區(qū)域m的累計供應(yīng)曲線示意圖Fig.1 Cumulative supply curve of area m

1.4 兩級協(xié)調(diào)檢修計劃流程

本文提出的兩級協(xié)調(diào)檢修計劃具體流程如下：

步驟1：上級調(diào)度匯總各區(qū)域在各時段內(nèi)的凈負(fù)荷的高峰和低谷時段，形成關(guān)鍵時段集合。

步驟2：各區(qū)域基于關(guān)鍵時段集合，整合預(yù)測信息，包括兩部分：（1）t時段的區(qū)域最大、最小開機(jī)出力Pm，t，max和Pm，t，min及區(qū)域內(nèi)累計供應(yīng)曲線Fm,t(P)；（2）關(guān)鍵時段k的m區(qū)域凈負(fù)荷Pn，m，k及新能源期望電量、失負(fù)荷期望與區(qū)域備用之間的分段線性關(guān)系f′m,k(rd)和g′m,k(ru)。

步驟3：上級調(diào)度匯總各區(qū)域上傳信息，把每區(qū)域各自等效為1 個節(jié)點(diǎn)，對區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線檢修計劃進(jìn)行優(yōu)化編制，并同時得到各區(qū)域應(yīng)留取的備用結(jié)果。

步驟4：上級調(diào)度把聯(lián)絡(luò)線檢修計劃、各區(qū)域的整體電能及備用結(jié)果下發(fā)到各區(qū)域，各區(qū)域以此為邊界優(yōu)化編制本地輸電線路檢修。

2 兩級協(xié)調(diào)的檢修計劃模型

2.1 上級調(diào)度檢修計劃模型

1）目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)成本最小，包括機(jī)組運(yùn)行成本、失負(fù)荷成本和新能源棄用成本。模型中把區(qū)域所獲得的備用分為2 部分：一部分是自身機(jī)組所能夠提供的上調(diào)或下調(diào)容量，只能是正值；另一部分是外網(wǎng)提供的備用，當(dāng)區(qū)域向外網(wǎng)支援備用時，該部分為負(fù)，當(dāng)區(qū)域獲得外網(wǎng)備用支援，該部分為正。

式中：Nm為區(qū)域數(shù)；T為總時段數(shù)；Pm，k為區(qū)域m在關(guān)鍵時段k的出力；Cw，m，Co，m分別為區(qū)域m的新能源棄用成本和失負(fù)荷成本；Rd，m，k，ΔRd，m，k分別為區(qū)域m在關(guān)鍵時段k的本地負(fù)備用和外部負(fù)備用；Ru，m，k，ΔRu，m，k分別為區(qū)域m在關(guān)鍵時段k的本地正備用和外部正備用。

2）區(qū)域出力和備用相關(guān)約束。其中，區(qū)域出力和其所提供的備用不超出其在該時段的開機(jī)容量上下限，如式（5）—式（6）所示。

式（7）—式（8）表示本地備用為正值。

式（9）—式（10）表示本地對外網(wǎng)支援的備用不能超出其所能提供的最大本地備用容量。

式（11）—式（12）表示各區(qū)域的支援和接受的備用總和平衡。

3）檢修約束。檢修約束采用三變量方法進(jìn)行建模，即：

式中：ql,t為線路l在時段t的檢修狀態(tài)，1 為檢修，0為運(yùn)行；gl,t，hl,t為t時段線路狀態(tài)變化量，其中g(shù)l,t在線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修時取1，其余時刻取0；hl,t在線路由檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行時取1，其余時刻取0；Dl為線路l的檢修工期。

式（13）表示檢修工期約束，式（14）保證檢修時間連續(xù)，式（15）—式（17）確定了3 個變量之間的關(guān)系。

4）區(qū)域電力平衡約束。

式中：Φm為區(qū)域m上相連的聯(lián)絡(luò)線集合；αm，l為區(qū)域m線路l潮流方向，首端在m則為1，否則為-1；Pl，k為線路l在關(guān)鍵時段k的潮流。

5）網(wǎng)絡(luò)約束。在考慮網(wǎng)絡(luò)潮流的時候，不僅需要滿足基態(tài)下區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線輸送功率不越限，還需要滿足各區(qū)域獲得的外部備用不受阻塞，實現(xiàn)備用互濟(jì)的可調(diào)用性，即：

式中：θls,k，θle,k分別為線路l在關(guān)鍵時刻k的首、末端相角；xl為線路l的電抗；Pl，max，Pl，min分別為線路l潮流上、下限。

2.2 各區(qū)域檢修計劃模型

各區(qū)域調(diào)度在上級調(diào)度優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，獲得了聯(lián)絡(luò)線檢修和潮流結(jié)果及本區(qū)域的備用結(jié)果，基于此可將聯(lián)絡(luò)線等值成負(fù)荷，負(fù)荷功率值采用聯(lián)絡(luò)線潮流結(jié)果，對區(qū)域內(nèi)的輸電檢修計劃優(yōu)化。

1）目標(biāo)函數(shù)。

模型目標(biāo)函數(shù)為：

2）約束條件。

模型檢修約束仍然采用式（13）—式（17），其他約束包括機(jī)組運(yùn)行、備用需求和網(wǎng)絡(luò)安全約束，即：

式中：Pi,k為機(jī)組i在關(guān)鍵時段k的出力；ru，i，k，rd，i，k為機(jī)組i在關(guān)鍵時段k提供的正備用和負(fù)備用；Gm為區(qū)域m機(jī)組集合；ΦUj，ΦLj為節(jié)點(diǎn)j相連的機(jī)組和線路集合；Pj,k為節(jié)點(diǎn)j在關(guān)鍵時段k的凈負(fù)荷。

區(qū)域內(nèi)檢修模型還可根據(jù)本地需求增加額外約束。兩級檢修計劃優(yōu)化模型是含有整數(shù)變量的混合整數(shù)規(guī)劃模型，可以采用數(shù)學(xué)規(guī)劃求解器軟件如CPLEX 進(jìn)行求解[22]。

3 算例分析

3.1 IEEE 118節(jié)點(diǎn)算例

3.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

以IEEE 118 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的年度檢修計劃進(jìn)行算例分析，參數(shù)見文獻(xiàn)[25]。算例包括3 個區(qū)域，其中區(qū)域1 和區(qū)域2、區(qū)域1 和區(qū)域3、區(qū)域2 和區(qū)域3之間各有3，1，4 條聯(lián)絡(luò)線，聯(lián)絡(luò)線編號如圖2 所示。全年以周為時段單位，分為52 個計算時段，每個計算時段考慮高峰和低谷2 個關(guān)鍵時段，共計關(guān)鍵時段104 個。新能源棄用成本為300 元/MWh，失負(fù)荷成本為3 000 元/MWh。算例仿真采用CPLEX 12.10.0 進(jìn)行求解，最小間隙MIPgap 取1×10-6，硬件環(huán)境為Thinkpad T470 筆記本電腦，CPU 型號為Intel Core i5-6200，內(nèi)存8G。

圖2 IEEE 118 3個區(qū)域連線圖Fig.2 Three-area connection diagram in IEEE 118-bus system

算例中常規(guī)機(jī)組按照所屬區(qū)域、出力限值和發(fā)電成本特性分為10 類，每類機(jī)組的所屬區(qū)域、出力限值和發(fā)電成本一樣。各區(qū)域包含的機(jī)組類型、數(shù)量及參數(shù)如表1 所示。發(fā)電成本按機(jī)組出力區(qū)間平均分為5段，各段成本如表2 所示，其他機(jī)組為新能源機(jī)組。

表1 機(jī)組參數(shù)Table 1 Generator parameters

表2 機(jī)組發(fā)電成本Table 2 Generation cost 元/MWh

區(qū)域1 新能源出力最大，區(qū)域3 負(fù)荷最高，各區(qū)域的新能源出力和凈負(fù)荷如圖3 所示

圖3 各區(qū)域凈負(fù)荷和新能源出力Fig.3 Net load and new energy output of each area

3.1.2 檢修計劃結(jié)果分析

本文考慮2 種方案進(jìn)行分析。方案1：采用區(qū)域上報的初始檢修計劃，未考慮全局優(yōu)化；方案2：采用本文所提兩級調(diào)度協(xié)調(diào)編制模型。2 種方案的檢修結(jié)果如表3 所示，其中方案1 和2 表示方法為“起始時刻-結(jié)束時刻”，如線路1 方案1 中“1-8”表示線路1從時段1 至?xí)r段8 進(jìn)行檢修，依次類推，下文同。

表3 不同方案下的檢修計劃結(jié)果Table 3 Maintenance schedules under different schemes

從表3 可知，與區(qū)域1 相連的線路1—4 的檢修集中在12—20，64—69 和77—84 時段，是新能源出力較少的時段，這是因為區(qū)域1 負(fù)荷功率較小，無法完全接納新能源，需通過線路1—4 向其他區(qū)域輸送，并需要其他區(qū)域支援負(fù)備用以應(yīng)對新能源出力不確定性。區(qū)域3 負(fù)荷水平較高，尤其49—57 夏季時段負(fù)荷水平最高，通過線路1，5—8 接受外網(wǎng)新能源和正備用功率支援，因此這些線路檢修集中在4—9，13—20，79—97 時段，避開了負(fù)荷水平高的時段。通過上級調(diào)度的多區(qū)域聯(lián)合優(yōu)化，可以將檢修時段恰當(dāng)?shù)冒才旁谛履茉春拓?fù)荷水平較低的時段，由于新能源出力曲線和負(fù)荷曲線并不一致，所以區(qū)域間輸電線路檢修要同時兼顧負(fù)荷和新能源出力的大小。

多區(qū)域的備用分配結(jié)果如圖4 所示。

圖4 各區(qū)域獲得的外部備用配置結(jié)果Fig.4 External reserve configuration results of each area

從圖4 可知，在備用方面，區(qū)域1 新能源較多，以外送為主，同時可為外網(wǎng)支援正備用，區(qū)域3 負(fù)荷水平高，以接受功率為主，同時為外網(wǎng)支援負(fù)備用。各區(qū)域的備用分配一般也在上級調(diào)度進(jìn)行[1]，與檢修聯(lián)合優(yōu)化可以更好地確定檢修時段，各區(qū)域基于上級調(diào)度確定的備用分配結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的檢修計劃編制。

新能源棄電量和失負(fù)荷期望結(jié)果如圖5 所示。從圖5 可知，通過多區(qū)域檢修計劃聯(lián)合優(yōu)化，檢修時段的優(yōu)化調(diào)整使新能源棄電期望電量從1 785 MWh 降為1 217 MWh，失負(fù)荷期望從177.9 MWh降為98.5 MWh，有效降低了新能源棄電和失負(fù)荷的風(fēng)險。

圖5 不同方案下新能源棄電量和失負(fù)荷期望Fig.5 New energy curtailment and load loss expectations under different schemes

3.1.3 計算時間分析

算例的計算時間結(jié)果如表4 所示。

表4 兩級調(diào)度檢修計劃優(yōu)化計算時間Table 4 Computational time of two-level scheduling

從表4 可知，雖然上級調(diào)度把各區(qū)域簡化成1 個節(jié)點(diǎn)，總共只有3 個節(jié)點(diǎn)，但計算時間達(dá)到了1 175.03 s，而各區(qū)域內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，但用時遠(yuǎn)少于上級調(diào)度。這是因為上級調(diào)度考慮了新能源棄用和失負(fù)荷期望及備用跨區(qū)支援使得大量網(wǎng)絡(luò)約束起作用而導(dǎo)致計算規(guī)模大增，而在各區(qū)域電網(wǎng)未考慮備用的優(yōu)化配置和輸送，同時基態(tài)下起作用的網(wǎng)絡(luò)約束較少，所以計算時間較少?？紤]到多區(qū)域?qū)嶋H電網(wǎng)包含了大量的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)約束，如果在上級調(diào)度統(tǒng)一進(jìn)行全網(wǎng)檢修和備用聯(lián)合優(yōu)化，計算規(guī)模顯著增加，求解難度大。通過本文所提方法把各區(qū)域分別等效成1 個節(jié)點(diǎn)，模型的計算精度和計算速度都能很好地滿足實際需求。

3.2 實際系統(tǒng)算例

以北方某區(qū)域電網(wǎng)的實際年度檢修計劃進(jìn)行分析，包括A，B，C，D 4 個省份，省間共有12 條聯(lián)絡(luò)線需要安排檢修，其中有2 個省份新能源出力較高，而各省負(fù)荷分布較為平均。全年以周為時段單位，分為52 個計算時段，每個計算時段考慮高峰和低谷2個關(guān)鍵時段，共計關(guān)鍵時段104 個。新能源棄用成本為300 元/MWh，失負(fù)荷成本為3 000 元/MWh。

本文考慮2 種方案。方案1：現(xiàn)行采用的檢修計劃編制方法，各省基于歷史經(jīng)驗分析不同月份的負(fù)荷大小，把檢修計劃安排在負(fù)荷水平較低的春秋季節(jié)；方案2：按照本文所提兩級調(diào)度模式，上級調(diào)度把各省等效成1 個節(jié)點(diǎn)，共計4 個節(jié)點(diǎn)，對省間聯(lián)絡(luò)線檢修計劃進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果作為省內(nèi)檢修計劃編制的邊界。

2 種方案的檢修計劃結(jié)果如表5 所示。

表5 不同方案下的檢修計劃結(jié)果Table 5 Maintenance schedules under different schemes

由于電網(wǎng)中整體負(fù)荷水平較低，所以2 種方案均未出現(xiàn)失負(fù)荷，全網(wǎng)預(yù)測出力和新能源棄電量期望如圖6 所示。

圖6 全網(wǎng)預(yù)測出力和新能源棄電量期望Fig.6 Forecast output and expected new energy curtailment

方案2 的新能源棄用量與方案1 相比，計算可得從759.4 GWh 降為693.0 GWh。這是因為各省按照歷史經(jīng)驗把各自聯(lián)絡(luò)線檢修計劃安排在負(fù)荷較低的春秋季節(jié)，容易出現(xiàn)多條聯(lián)絡(luò)線在同一時間進(jìn)行檢修的情況，如28—31，72—77 時段，對省間電力輸送和備用互濟(jì)影響較大，應(yīng)對新能源不確定性能力下降，進(jìn)而在這些時段出現(xiàn)了新能源棄電期望電量顯著上升的情況。通過采用本文所提方法，對聯(lián)絡(luò)線檢修計劃和分省備用進(jìn)行統(tǒng)一的全局優(yōu)化配置，方案2 的檢修計劃結(jié)果分布較為分散，減少了檢修計劃對區(qū)域互濟(jì)的影響，進(jìn)而提高新能源整體消納水平。

通過本文所提方法，在實際電網(wǎng)中也能更好地對聯(lián)絡(luò)線檢修計劃進(jìn)行全局優(yōu)化。上級調(diào)度在編制聯(lián)絡(luò)線檢修計劃時，把電網(wǎng)等效成4 個節(jié)點(diǎn)，計算規(guī)模較小，計算時間為1 566 s，可以滿足實際需求。省內(nèi)檢修計劃模型將省間聯(lián)絡(luò)線檢修計劃和分省備用結(jié)果作為邊界進(jìn)行編制，可以按照常規(guī)模型[20]進(jìn)行優(yōu)化，在此不進(jìn)行詳細(xì)分析。

4 結(jié)論

為了細(xì)化考慮輸電線路檢修對區(qū)域電網(wǎng)可再生能源消納和負(fù)荷供應(yīng)的影響，設(shè)計了兩級協(xié)調(diào)模式和區(qū)域整合信息機(jī)制，構(gòu)建了考慮分區(qū)備用優(yōu)化配置的多區(qū)域輸電線路檢修協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，并進(jìn)行了算例分析，得出主要結(jié)論如下：

1）采用兩級協(xié)調(diào)檢修計劃模式，可以兼顧區(qū)域間的新能源輸送和負(fù)荷供應(yīng)，減少聯(lián)絡(luò)線檢修對新能源消納和負(fù)荷供應(yīng)的影響，提高全網(wǎng)檢修計劃編制水平。

2）通過考慮各區(qū)域峰谷期的關(guān)鍵時段集合和中長期凈負(fù)荷預(yù)測誤差，在模型中進(jìn)行分區(qū)備用優(yōu)化配置可以有效降低失負(fù)荷和棄用新能源期望電量，更好的應(yīng)對功率預(yù)測的不確定性。

3）通過區(qū)域信息整合機(jī)制，可以降低考慮分區(qū)備用和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全等復(fù)雜約束下的計算規(guī)模，計算效率可以滿足多區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度的實際需求。