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知乎精选 | 电力研究生每天做优化、调度之类的理论研究,到底有什么用?
2023-12-23 19:46:02 148
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    运筹OR帷幄, 知乎精选 | 电力研究生每天做优化、调度之类的理论研究,到底有什么用?


    本文仅作为学术分享,如有侵权作删文处理


    1:止于至善的回答

    链接:

    https://www.zhihu.com/question/284887967/answer/750752788

    研究生做的就是电力市场、电力规划、需求侧管理方向,搞到最后发现跟电力系统越走越远,完全就是东拉西扯的数学游戏。期间读了几十篇IEEE还有国内ei的论文,也发表了几篇ei和核心论文,我总结出来的论文套路就是:

    1)对问题难度和应用前景一顿吹:这个问题太难了,解决了就能改变电力系统!

    2)对现实系统进行建模,太复杂没法建模的就简化忽略,太简单没研究意义的就人为增加限制条件,重点是把高端算法用上,欧耶!

    3)形成的模型太复杂了!用各种数学手段推,什么神经网络、遗传、模拟退火、蚁群、优化理论往上招呼呀!管他对不对的,审稿人都看不懂还敢说老子不对?

    4)算例正不正确、是不是造假都不重要,重要的是漂亮的图表!漂亮的图表!漂亮的图表!重要的事情说三次,亮瞎审稿人的眼睛再说!

    5)无论如何,结论就是我拯救了电力系统,我太太太牛逼了!


    以前就有人说电力规划就是鬼话,读了那么多高水平论文,发现没有一篇能用在现实中的!真的是没有一篇!实际做电力规划没有建模套算法算的,因为根本没法用理想模型算!忽略简化后的模型算出来也白搭!电力这个领域就是为了广大硕博毕业而存在的,没有任何现实意义。其实电气专业写的这种论文给搞应用数学的人一看就是小儿科!


    真正需要去深挖研究的问题没人去管,因为欧美研究多年都没人搞出来,太难了,有那时间不如水一堆paper,评个职称。

    2:赵呵呵的回答

    链接:

    https://www.zhihu.com/question/284887967/answer/581656894

    时间线上面看到了这个问题,我也要来强答。总结是,当然有用,转行很有帮助!!!


    你做优化,是不是要用到优化工具包?是不是MILP, LP, PSO, DP, 随机剃度下降等等玩的美滋滋?拉格朗日乘子是不是在心中?c艹还是python还是matlab?数学建模,线性非线性转换是不是玩的666?


    你有这些能力,在学点运筹学知识,学习下机器学习(大量依靠损失函数建模优化),不就成功转行了???


    还要接着搞电力?电力市场依靠运筹和机器学习,调度出清引擎同样如此,想做乙方挣点钱还行。去电网公司就看你出身了,这里不提。


    所以,学的这些基础课程非常有用,只要你是真的提高了你的数学能力!!!

    3:Chenhui的回答

    链接:

    https://www.zhihu.com/question/284887967/answer/446552451

    就简单地问一句,IEEE39节点规模的算例,采用你的算法,究竟优化效果如何?能否找到最优解,迭代速度,次数,收敛精度有如何?算法的稳定性如何?


    别觉得没用,那是因为大部分做得就是水一水论文,电力系统潮流计算、最优潮流都是最基础,也是真切很有用的东西。真的能实现的话,那对电力系统的状态监测,在线调度等等,都有巨大意义。国内做安全域的余院士,做电力系统仿真的卢院士,还有优化的韦化教授,都是相关领域的巨擘。可以多找些好的文献,研读学习一下

    4:320zf的回答

    链接:

    https://www.zhihu.com/question/284887967/answer/474392968


    优化调度有很多方面,我曾经问过中国电科院做软件开发的老师,他说BPA中没有最优潮流模块,PSASP中有最优潮流模块,但实际很少用。


    我觉得目前优化调度的理论研究难以应用于实际系统的主要因素有:

    (1)算法的鲁棒性。比如更换算例之后还能不能维持较好的性能。因为根据没有免费午餐定理(No Free Lunch Theorem,NFL,No free lunch in search and optimization),不存在适用所有优化问题的超级算法;

    (2)计算时间。智能算法本质上是随机搜索,运算时间很慢。内点法快的多,不过在系统规模较大(比如几千节点以上)后也存在计算时间的问题;

    (3)实际负荷的时变性/波动性以及准确统计负荷(尤其是系统规模比较大时)的困难性;

    (4)各目标之间的制衡。例如为了降损需要尽量提高电压,电压太高会导致电压偏移较大,电能质量变差;

    (5)政策因素。例如关闭远离负荷中心的电厂,直接在负荷中心建电厂可以起到降低网损的效果。可是为了支援西部地区经济发展,实际采用西电东送的远距离输电的方式(周小谦:西电东送 全国的大局 - 中国电力网-)。另外出于环保的考虑,一般也不会在负荷中心建大量电厂等等。


    我觉得在这些因素中,主要的因素还是(2)(3)(5)。

    5:大刘的回答

    链接:

    https://www.zhihu.com/question/284887967/answer/750592824

    实际电力系统非常复杂,研究生时期的一些课题项目或许侧重于理论算法,或许又过于理想化,但是深度参与这些课题项目可以拓展研究生们的知识边界,锻炼自己的研究及解决问题的思路,能够为今后工作打下良好的基础。


    笔者在专栏《新能源电力系统发展研究》中分享了一篇文章,国家电网省级调度机构如何制定电力电量平衡计划? - 流苏穗子的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/71990911


    这篇文章或许可以从一个细微的视角让题主了解实际电网调度的工作,并基于实际工作让研究生们发现现在所学所研的意义(人的活动都得有意义)。当然,笔者后续也将持续更新电力系统的新技术新动态、电力改革和电力行业入职发展的原创文章。


    如下是原文《国家电网省级调度机构如何制定电力电量平衡计划》:

    运筹OR帷幄, 知乎精选 | 电力研究生每天做优化、调度之类的理论研究,到底有什么用?


    一、基本概念介绍


    先明确几个基本概念。


    统调负荷:统调负荷=网供负荷+厂用电+自备电厂负荷


    度夏月份:6、7、8、9月。


    同比:同比增长率=(本期数-同期数)/同期数×100%(例如,今年6月负荷和去年6月)。


    环比:环比增长率=(本期数-上期数)/上期数×100%(例如,今年6月负荷和今年5月)。


    如下图所示,每当度夏(6、7、8、9月)时,我们都会看到新闻,如XX省统调负荷创历史新高。这里所说的统调负荷就是指 网供负荷+厂用电+自备电厂负荷。



    运筹OR帷幄, 知乎精选 | 电力研究生每天做优化、调度之类的理论研究,到底有什么用?
    图片来自http://www.gov.cn/jrzg/2011-08/16/content_1926638.htm(中国政府网)



    二、电力电量需求预测


    2.1 负荷影响因素分析


    中调在进行年度负荷预测前,往往需要重点关注几个指标,他们分别是:

    1. 宏观经济走势。用电指标是经济的晴雨表,负荷曲线和宏观经济(GDP)呈现强相关。

    2. 下一年度的新增用户的容量和新增时间。如果在度夏前新增大量电力用户,将加大度夏期间电网供应的压力,可能造成错峰风险。

    3. 下一年整体气温走势。部分省份空调负荷占比大且对气温变化高度敏感,因此气温是负荷水平的重要影响因素之一。

    2.2 统调负荷需求预测

    在制定年度运行计划时,通常预测每个月的最高统调负荷。同时,根据来年的宏观经济、气温走势和来水情况,制定出三套合理的预测方案:高方案、中方案和低方案。其中,中方案被广泛采用。如果负荷冲高,则换成高方案执行;若负荷不及预期,则讨论采用低方案。


    中调发电管理专责可以利用预测系统辅助进行负荷预测。但是,预测(尤其是中长期预测)是这个世界上最难做的事情。负荷预测一般都会出现偏差。为了验证预测的准确性,往往需要与去年的负荷数据进行同比分析。通过分析逐月最高统调负荷的同比数据(如柱状图所示),与负荷影响因素进行交叉验证,确保负荷预测总体负荷实际情况。简单说明分析过程,如图所示,2045年6月份比2044年6月份同比增长10%,原因是什么呢?原因可能是2045年6月的平均气温比2044年偏高3摄氏度,同时2045年一月开始所在省份经济形势稳中向好。总而言之,实际电网负荷预测不仅仅依赖于所谓先进的算法,预测结果需要基于算法并和专家决策(人工经验)结合。



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    图片属于本人原创,转载请注明出处!



    2.3 电量需求预测


    因为电量平衡问题更加复杂,本文着重介绍电力平衡部分。


    对于电量平衡,基于电力需求情况,结合全省年度经济走势和气温走势,确定逐月电量需求。同时,预测的电量需求要与去年电量需求进行同比分析、交叉验证。



    三、一次能源供应形势分析


    很多朋友可能会问,制定电网的电力平衡为什么需要分析一次能源供应形势?

    其实,负荷超预期增长,一次能源供应不足可能导致电网大面积错峰的风险。电网是重要的能源电力配置平台,其供应体系的上游即为一次能源,如水电站来水情况、电煤和天然气的供应形势等。不论是前几年北方的“气荒”,还是“澳洲停止给中国供气”国际新闻,都会深度影响省级电网能源供应形势。中调必须提前谋划,做好预案,保证人民的电力供应。


    说一点题外话:负荷超预期增长,一次能源供应不足可能导致电网大面积错峰,这已经是许多省网的主要运行风险之一。科研工作者可以从能源供应链的角度来研究整个电力供应体系,为提高电力系统安全稳定运行贡献智慧。



    四、省内发电能力分析


    4.1 机组的投产与退役


    逐月分析下一年度全省机组投产和退役情况。机组的投产和退役会影响省内的发电能力。由于燃煤电厂污染较大,随着环保要求趋于严格,发达城市市区及附近的火电厂都逐渐面临退役的问题。


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    4.2 装机容量分析


    省级电网装机容量计算的几个原则:

    1. 抽水蓄能电站的装机由具体调度机构所占具体份额决定,例如XX省调仅具备调度X1蓄能电站50%的容量。

    2. 其余机组的装机容量按照所签署的调度协议确定。

    3. 新机组投产后,次月才纳入统计平衡。备注,新机组投产首月一般需要进行调试。

    4.3 受限容量分析


    分析全省的受限容量比较复杂,往往需要和电源电网检修计划及运行方式结合起来统筹考虑。


    (1)检修导致电源出力受限


    机组检修应该按照如下几个原则确定:

    1. 满足全省电力供应,迎峰度夏期间一般不安排检修(如下图所示);

    2. 满足局部网络约束的要求,即长期受限地区的电厂,检修受限容量尽量均衡,机组检修应该和输变电工程停电工作统筹安排,避免出现重复停电情况;

    3. 满足系统调峰需求,供热和核电机组一般安排在节假日等(负荷低谷区)安排检修;

    4. 尽量不出现弃水。



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    电网逐月检修容量(MW)。备注:图片属于本人原创,转载请注明出处!



    如上图所示,在度夏期间,几乎没有安排机组检修,以应对度夏期间可能面临的尖峰负荷。


    (2)机组受限容量


    发电机组常常因为各种原因受到出力的限制,主要影响因素有:非计划停运、机组出力不足、一次能源供应不足、电网送出受阻等。下面将重点解释机组出力不足和电网送出受阻:


    机组出力不足:因为供气不足、煤炭质量、辅机缺陷以及节能减排限制等因素导致发电机难以达到计划出力。水电机组主要考虑来水不足等因素。


    电网送出受阻:电网正常方式及检修方式下,因为安全稳定和短路电流等限制条件约束,导致部分机组难以达到额定出力。


    实际电力系统中,电网送出受限、机组非计划停运是影响发电机出力能力的主要因素。其本质原因为网源结构不合理。这个问题更多是体质机制的问题,02年厂网分离导致电源和电网规划出现了一定程度的脱钩,造成了电源或电网资源的浪费。建议,政府能源管理部门加强源网荷的统筹协调规划。


    4.4 省内可调出力估算


    通过分析装机容量和省内受限容量(检修受限、机组出力受限),可以估算出省内可调出力。


    五、网省间送受电分析


    一般考虑省级电网之间的交流或者直流联络线送受电力情况,省级电网和区域电网之间特高压交流直流送受电情况。一般国家电力调度中心及上级交易机构协调确定。


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    图片来源于带电作业网



    六、备用要求


    年度运行计划中,备用分为:负荷备用和事故备用。


    负荷备用主要用于平衡瞬间负荷波动和负荷预测的偏差,负荷备用一般为最高统调负荷的2%。事故备用主要是用于发电设备和输变电设备非计划停运导致的功率缺额,事故备用一般为最高统调负荷的10%。此外,事故备用容量不少于电力系统中单一故障引起的最大功率缺额。


    8·15台湾停电事件历历在目。这次停电时间让台湾“黑掉一半”,不仅造成3起火警,1人死亡的惨剧,也给民众生活造成一片混乱。消防单位接获730件受困电梯求救个案,停电状况最严重的新北市,有1000多处路口交通信号灯失灵,并且正值下班高峰时段,导致交通混乱。


    8·15台湾停电事件的主要原因是台湾电力系统事故备用不足!事故备用不足!事故备用不足!


    七、电力平衡分析


    分析以上诸多因素,可以得出省级电网电力平衡基本公式:

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    文章须知

    作者:赵呵呵 Chenhui 320zf 大刘等

    责任编辑:疑疑

    微信编辑:疑疑

    文章由『运筹OR帷幄』转载发布

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