一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力优化运行技术领域，更具体地，涉及一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法及系统。

背景技术

电网的规划设计业务主要包括项目规划、前期可行性研究、初步设计及施工图设计等环节，是一项复杂的系统工程。过程中涉及到社会、经济、环境等方面的问题，其复杂性首先表现在大量的不同种类数据，如电网设备参数、电网运行方式数据、电网规划方案数据等。也表现在专业的电气计算分析过程，规划方案需要满足安全性与可靠性、运行及投资的经济性以及电力供需平衡等多发方面要求，必须经电力系统仿真程序进行校验(即：规划方案论证过程)。利用全网统一的规划数据，对海量数据进行分类管理与分级展示，有助于规划方案进行高效与可靠论证，也避免了不同省、地市重复建设与维护，极大地节约经济成本和时间成本。

电力系统生产模拟是验证电源规划方案可行性，以及分析不同发展状态下电力系统运行特性的一种技术手段。以新能源为主体、多能互补的新型电力系统建设背景下，电源装机规模倍增于负荷需求增长，电源出力特性间歇性、波动性加剧；电源布局更为多元，电力电子装置高比例渗透，对电网规划、运行、系统分析和安全稳定等方面带来了重大影响，对传统规划工作提出新的要求。在水电和新能源装机比例较高的地区，简单地根据规划年电力负荷和电源装机情况，分析电力电量供应与需求之间的平衡关系，已经不能满足需求。

通过电力系统生产模拟仿真计算程序，在给定的负荷条件下，考虑发电机组特性、运行约束和能量约束，考虑断面约束，外来电力约束等等条件，模拟电能生成的过程，作为确定电网建设方案、项目安排以及生产运行的重要依据。能够解决高比例新能源接入，储能、电动汽车等弹性资源的大量汇入等给电网规划人员带来的规划难问题，为充分考虑电网新的平衡特性提供技术支撑。

现有技术一的技术方案，如以PSD-PEBL为例，简要介绍单机版生产模拟软件。

电力系统源网荷一体化生产模拟软件(PSD-PEBL)是中国电力科学研究院有限公司电力系统研究所自主研发的供需平衡分析工具，能够实现多个分区(省、区域电网)1年内(8760小时)各类型发电资源(火电、水电、核电、气电、抽蓄、储能、新能源)出力的安排，按分区优先、跨分区支援。适应于各分区力争独自平衡，在不满足独自平衡条件时，就近寻求输电支援、调峰支援。根据需要统计分区间、省间、区域间的电力电量交换，并形成电力平衡、电量平衡、调峰平衡报表、开机位置图、支路/断面功率全年统计及消纳情况分析。

软件的核心计算程序与人机界面功能独立开发维护。人机界面编辑，采用页面修改和文件导入结合的模式。核心计算程序设计模块化，对新增模型易于扩展。在辅助建模流程方面，可通过PSD-BPA、PSASP等仿真数据快速导入网架数据辅助建模。

软件应用流程如下：

【程序安装】——程序安装、程序运行、工程创建等。

后续计算将以工程为最小单位进行。

【数据建模】——定义研究电网结构，划分研究分区，定义分区间断面信息。进行生产模拟计算的数据建模可以通过多个途径进行：直接在界面录入所有参数/通过已有生产运行方式数据进行快速建模准备/已有生产模拟工程数据导入等。

使用节点数据和线路数据来描述研究电网的结构。由于电网形态复杂，建模数据量巨大(全国网范围内约包含六万余个节点、十万余条线路)，直接在界面录入所有参数工作量较大。初次使用，更推荐通过已有生产运行方式数据进行快速建模，即：将常用电力系统仿真软件(PSD-BPA等)用到的仿真输入数据(潮流数据文件.dat文件等)快速导入工程，后台自动解析并生成出计算所需的网络数据文件。

研究分区，包含研究电网范围内的全部或部分区域，一般以实际的电网区域为基础进行划分。

分区之间通过联络线描述能量流动约束条件，包括直流联络线、交流联络线。直流联络线需用户指定功率安排曲线，交流联络线可指定功率曲线、电量约束条件、输电协议、是否参与电力/备用支援、是否参与调峰支援等，按省区电力电量平衡计算需要，根据实际情况填写。

【数据编辑】——按类别补充与计算相关的机组数据(含相关曲线)、制定负荷方案。

由于节点数据中包含发电机节点，包含了部分机组信息，包括装机容量、额定电压等，但还需要补充一些生产模拟计算所必需的特性参数。具体地，水电机组需要补充水文出力特性、调节特性等；抽蓄及储能机组需要补充容量约束等；火电机组需补充最小技术出力、调节特性、电量约束、开机顺序、受阻特性等；燃气机组需补充调节特性、工作位置、受阻特性等。

负荷需求包括：分区负荷曲线、电量修正值、热备用和冷备用容量等。

【核心程序计算】——调用计算程序进行计算。

【结果展示】——计算成功后，形成和展示结果文件，包括电力平衡报表、电量平衡报表、调峰平衡报表、机组出力位置图展示等。

然而，现有技术与传统电源规划中基于平衡表粗略测算的方法相比，现存生产模拟仿真软件核心计算程序虽然在随机模拟和时序仿真上有所突破，但还存在如下缺陷：

1、使用软件的弊端-输入数据文件不准确、不安全。仿真水平的提升离不开仿真数据这一重要基石，高质量的仿真数据、高效的数据维护和管理是所有电网安全稳定计算分析的重要基础。目前，用于生产模拟仿真数据大都通过仿真软件的计算数据文件来维护。在创建计算所用到的工程时，虽然能将网架数据BPA、PSASP格式快速导入，但离线文件的数据安全性、准确性都不能保证。电网发展得越是庞大而复杂，仿真计算分析工作量的需求就越多，这种基于数据文件管理仿真数据的模式已经导致数据维护占用的时间比重越来越大，严重侵占了计算分析的时间，限制了电网仿真水平的提升。

2、数据量巨大，维护繁琐。生产模拟数据准备过程中，需要将区域电网简化成地区节点网架模型，将网架拓扑、线路参数，节点负荷等电网数据以及新能源实际每小时出力、各类发电资源装机容量、发电成本等发电数据输入生产模拟仿真系统。涉及大量不同类别、不同格式要求的数据，包括文本、图表、以及软件本身定义的特殊格式输入文件等(如：.bl文件)。

3、分区不灵活，造成大量重复工作。不同的计算工程，针对不同的研究颗粒度，不同时期的电网，会选择不同的分区参与计算。由于计算分区的改变，分区之间联络线必然会发生变化，从而导致分区断面构成发生变化，之前定义的断面计算数据失效；分区负荷、分区内有效机组等也将随之改变，需要工作人员逐一检查和更新。

4、区域间数据难以统一和协同。不同省、地区所用的数据，无法快速拼接与整合，形成全网统一数据需要耗费大量人力物力。

因此，需要一种技术，以实现基于统一数据源并行开展电力系统生产模拟计算分析。

发明内容

本发明技术方案提供一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法及系统，以解决如何基于统一数据源并行开展电力系统生产模拟计算分析的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法，所述方法包括：

将计算数据进行分类，包括基础数据和场景数据；

基于定义的分区模板，对电网区域进行灵活划分；

将所述基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建；

对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对所述计算数据进行组合，基于组合后的所述计算数据，进行生产模拟计算。

优选地，所述基础数据包括：设备数据、分区模板以及负荷数据。

优选地，还包括，对所述设备数据进行建模，包括：

基于投产时间、退役时间描述设备的生命周期；

基于五级电网组织结构对厂站进行空间定位管理，除交、直流线路以外的每类设备指定所属厂站，每个厂站指定所属电网；

依据各个规划水平年电源规划信息，包含机组类型、额定容量、接入电压等级、所在厂站、投产或退役计划进行电源数据建模；定义电源生产模拟特性参数，包括检修信息，最小技术出力；对于风电、光伏等新能源机组，按厂站定义典型出力曲线，后续再聚合形成地区新能源特性，计算方法为：区域新能源出力曲线＝Σ(单机容量*典型出力曲线)；

采用潮流计算的所必需节点、支路数据描述，进行电网结构数据建模；

以地区电网为单位，使用最大负荷和同一时间尺度的负荷特性曲线描述进行负荷数据建模，计算方法为：省级负荷曲线＝Σ省内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)。

优选地，所述场景数据包括：分区个性化数据、分区负荷数据、分区风/光新能源特性数据、分区常规能源机组特性数据以及基于计算分区的跨区联络线数据。

优选地，其中：

所述分区个性化数据用于保存负荷备用信息、保安电源容量；

所述分区负荷数据用于保存分区年度负荷曲线、负荷水平、负荷修正策略；

所述分区风/光新能源特性数据，用于保存分区新能源出力曲线预测偏差、装机容量；

所述分区常规能源机组特性数据，用于保存机组在当前场景下的开关机状态；

所述基于计算分区的跨区联络线数据，用于保存联络线类型、功率平衡策略、功率安排曲线。

优选地，其中，定义分区模板，包括：基于目前生产模拟计算的研究颗粒度，和电网地区“国-网-省-地-县”五级区域编码，定义分区的最小组成单位为“地区”级电网，分区的研究范围最大为“国网”级电网；

在一套分区模板中最少存在一个分区，每个地区电网都必须属于且只能属于一个分区。

优选地，所述分区模板中，基于树形结构定义系统关系，确定各级子系统之间的从属关系；

所述子系统构成单位是分区电网或子系统，N个分区电网构成一个子系统，或N个子系统构成一个子系统；

一个分区电网或子系统仅能存在一个子系统中。分区的等级根据上级或者下级所包含的子系统/分区等级确定，上级减1，下级加1；

子系统能够转移至其他子系统下；

分区/子系统节点支持父级节点的添加和转移，一个分区模板内必须仅存在一个根节点，保证树形结构数据组织的完整性。

优选地，所述将电源设备的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区电源个性化设置，基于当前场景的有效计算分区，抽取能够参与计算的电源，判断方法为：

时间上，电源的投产时间不晚于场景定义的研究年份年末，且退役时间不早于研究年份年初；

空间上，电源应包含在研究分区内部，对应电厂所属电网应包含在场景有效计算分区的分区构成之内；

对于常规能源机组，保存自定义开机状态、机组出力受阻情况的场景信息；对新能源机组，保存开机状态，以及由当前开机电源自动聚合出分区新能源出力曲线，计算方法为：

分区新能源曲线＝Σ分区内开机电源(单机容量*标幺化的单机出力曲线)

按分区记录新能源出力峰值，再重新标幺化并记录出力曲线，以及出力曲线预测偏差等个性化信息。

优选地，所述将负荷的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区负荷个性化设置，为基于分区负荷数据，由场景计算有效分区下属地市级负荷数据自动聚合而来，计算方法为：

分区负荷曲线＝Σ分区内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)

按分区记录最大负荷，再重新标幺化并记录负荷曲线，以及负荷预测偏差等个性化信息。

优选地，所述将交、直流线路设备的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区断面设置，基于当前场景的有效计算分区，查找基础数据中的线路数据，抽取能够参与计算的联络线，判断方法为：

时间上，线路的投产时间不晚于场景研究年份年末，且退役时间不早于研究年份年初；

空间上，对分区之间联络线，要求线路两侧节点所在厂站的所属电网分属于不同分区；对区外联络线，要求线路一侧节点属于某分区，另一侧不属于当前场景下任何分区；

如果两个分区之间存在多条联络线，能够根据计算要求合并为断面。

优选地，所述对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对所述计算数据进行组合，基于组合后的所述计算数据，进行生产模拟计算，包括：

通过规划任务的数据对象，对参与计算的人员、构建的计算场景进行管理；每个规划任务都有指定的工作范围，只对规划任务参与人员可见；规划任务里包含的计算场景相互独立、互不影响，用户得以基于同一规划基础数据库并行编制不同年份、不同区域、不同边界条件的各种生产模拟计算场景；

计算数据拼接功能，需要判断拼接前各生产模拟场景是否满足判断条件：①相同的规划任务；②相同的分区模板；③相同的研究年份；④相同的水文年信息；当各生产模拟场景满足判断条件时，从数据库中抽取符合要求的有效电网设备，以分区为单位实现计算数据组合和自动合并。

基于本发明的一个方面，本发明提供一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的系统，所述系统包括：

初始单元，用于将计算数据进行分类，包括基础数据和场景数据；

分区单元，用于基于定义的分区模板，对电网区域进行灵活划分；

构建单元，用于将所述基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建；

计算单元，用于对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对所述计算数据进行组合，基于组合后的所述计算数据，进行生产模拟计算。

本发明技术方案提供了一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法及系统，其中方法包括：将计算数据进行分类，包括基础数据和场景数据；基于定义的分区模板，对电网区域进行灵活划分；将所述基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建；对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对所述计算数据进行组合，基于组合后的所述计算数据，进行生产模拟计算。本发明技术方案基于统一数据源，将海量、庞杂、多源的输入数据准确和高效地处理为规范的计算数据，是当前开展电力系统生产模拟计算分析面临的关键问题，也是提升电网仿真水平、增强仿真计算结果的可信度的基础和前提。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的基础数据和个性化场景数据分类示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的场景数据和电网设备数据分层管理示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的设备数据模型示意图；

图5为根据本发明优选实施方式的场景数据模型示意图；

图6为根据本发明优选实施方式的山东省分区模板示意图；以及

图7为根据本发明优选实施方式的一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法流程图。

如图1所示，本发明提供一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的方法，方法包括：

步骤101：将计算数据进行分类，包括基础数据和场景数据；

优选地，基础数据包括：设备数据、分区模板以及负荷数据。

优选地，还包括，对设备数据进行建模，包括：

基于投产时间、退役时间描述设备的生命周期；

基于五级电网组织结构对厂站进行空间定位管理，(除交、直流线路以外的)每类设备指定所属厂站，每个厂站指定所属电网；

依据各个规划水平年电源规划信息，包含机组类型、额定容量、接入电压等级、所在厂站、投产或退役计划进行电源数据建模；定义电源生产模拟特性参数，包括检修信息，最小技术出力；对于风电、光伏等新能源机组，按厂站定义典型出力曲线，后续再聚合形成地区新能源特性，计算方法为：区域新能源出力曲线＝Σ(单机容量*典型出力曲线)；

采用潮流计算的所必需节点、支路数据描述，进行电网结构数据建模；

以地区电网为单位，使用最大负荷和同一时间尺度的负荷特性曲线描述进行负荷数据建模，计算方法为：省级负荷曲线＝Σ省内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)。

优选地，场景数据包括：分区个性化数据、分区负荷数据、分区风/光新能源特性数据、分区常规能源机组特性数据，以及基于计算分区的跨区联络线数据。

优选地，其中：

分区个性化数据用于保存负荷备用信息、保安电源容量；

分区负荷数据用于保存分区年度负荷曲线、负荷水平、负荷修正策略；

分区风/光新能源特性数据，用于保存分区新能源出力曲线、预测偏差、装机容量；

分区常规能源机组特性数据，用于保存机组在当前场景下的开关机状态；

跨区联络线数据，用于保存联络线类型、功率平衡策略、功率安排曲线。

本发明首先进行数据结构设计。

其中，对数据分层，包括：

电力系统生产模拟仿真计算需要在给定的负荷条件下，考虑发电机组特性、运行约束和能量约束，考虑断面约束，外来电力约束等等条件，模拟电能生成的过程，作为确定电网建设方案、项目安排以及生产运行的重要依据，其输入数据一般包含以下几类：

规划边界条件，如研究年份、研究电网区域范围、水文年信息等；

规划水平年电网负荷情况，负荷曲线；

规划水平年电网电源装机情况，包含各类型机组所在地区、发电方式及机组运行相关约束条件等；

计算分区定义，描述分区包含的电网地区、分区之间的从属关系及计算参数；

分区断面定义，描述分区之间、以及分区与外部电网之间的电力电量约束信息；

描述电网结构的数据，包括节点数据和线路数据；

计算相关的控制信息，如平衡策略等。

使用“计算场景”(下文简称“场景”)来描述生产模拟计算的计算算例，在场景中定义计算的年份、研究范围、水电出力场景等规划边界条件，选择计算分区及其个性化参数设置，选用计算算法及策略，自动生成计算数据后提交计算、返回结果。相应地将计算数据分为基础数据和个性化的场景数据两大类。如图2所示。

基础数据，可以理解为设备固有的、通用的、与特定某次计算场景关联性不强的数据，包含负荷特性数据、电源特性数据、电网拓扑结数据等。这部分数据可以独立于计算场景进行维护，维护完毕后对所有的计算场景都有效。场景数据仅针对当前的计算任务，包含规划边界条件、参与计算的有效分区及分区个性化数据、跨区联络线数据、平衡策略等计算条件设置数据。

由于基础数据和场景数据没有重叠、互不干扰，设计了一种基础电网设备数据和个性化场景数据分层管理的数据结构，最终形成的计算数据是统一的基础数据叠加多样化的场景数据。这样每个设备只有一个实体，能够确保设备模型参数的唯一性，便于模型参数的统一管理，同时极大节省数据存储空间，提高数据处理速度。如附图3所示。

其中，对设备建模，包括：

考虑到本文所述方法最终将应用于统一规划平台，设备建模时应考虑模型描述的一致性和通用性，以便用于其他常规电气计算。参照国标《电网设备模型参数和运行方式数据技术要求》对电网设备、控制系统及基本电网拓扑的机电暂态仿真模型参数描述方法，以母线节点为核心描述电网拓扑连接，所有电网设备都通过母线相连，如附图4所示。

时间上，用投产时间、退役时间来描述设备的生命周期，在此期间设备模型及拓扑关系不会更改，只记录模型参数发生的变化；否则需要退役原设备并于同一时刻投产新设备，从而保证调整前后设备的唯一性和整体电网模型的准确性。

空间上，采用面向厂站建模的设备数据组织形式，遵照“国-网-省-地-县”五级电网组织结构对厂站进行空间定位管理。每个设备必须指定所属厂站，每个厂站也必须指定其所属电网。除站间交、直流线路设备外，所有站内设备的所在电网都跟随其所属厂站。

电源数据建模，依据各个规划水平年电源规划信息，包含机组类型、额定容量、接入电压等级、所在厂站、投产或退役计划等，机组接入地区由电厂所属电网决定。此外还需要生产模拟计算必需要的电源特性参数定义，包含检修信息，最小技术出力(针对燃煤、燃气、核电机组)等必要的技术经济特性。对于风电、光伏等新能源机组，按厂站定义机组典型出力曲线，后续再聚合形成地区新能源特性，计算方法为：区域新能源出力曲线＝Σ(单机容量*典型出力曲线)。

电网结构数据建模，对于生产模拟计算而言，用于形成各分区各类型机组出力安排之后进行潮流计算，获取线路潮流计算结果后，统计跨区联络线传输功率，因此，采用潮流计算的所必需节点、支路数据进行描述，即能够满足计算需求。

负荷数据建模，以地区电网为单位，使用最大负荷和同一时间尺度的负荷特性曲线描述。这样对于省级及以上的负荷数据，可以由地市级负荷数据自动聚合生成。计算方法为：省级负荷曲线＝Σ省内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)。

本发明对场景建模，包括：

每个场景描述一个生产模拟计算的具体算例，通过搭建计算场景，明确计算的年份、研究范围、水电出力场景等信息，跟据仿真规划年中的电力负荷数据、电源装机情况、电源特性数据、场景分区断面情况、外来电力情况、联络线约束情况等，形成特定电力系统生产模拟程序格式的计算数据，启动电力系统生产模拟计算，维护管理生产模拟计算的结果。如附图5所示。

分区个性化数据，保存负荷备用信息、保安电源容量等；分区负荷数据，保存分区年度负荷曲线、负荷水平、负荷修正策略等；分区风/光新能源特性数据，保存分区新能源出力曲线、预测偏差、装机容量等数据；分区常规能源机组特性数据，主要保存机组在当前场景下的开关机状态；跨区联络线数据，保存联络线类型、功率平衡策略、功率安排曲线等。

电网场景电源设备与电网电源设备关联，描述该电网厂站中的机组是否参与该场景定义的仿真计算。场景中通过指定有效的计算分区来指定参与该场景的电网范围，只有属于有效电网的厂站中的设备才能参与仿真计算，电网中无效的厂站及其相关设备不会参与仿真计算。

步骤102：基于定义的分区模板，对电网区域进行灵活划分；

优选地，其中，定义分区模板，包括：基于目前生产模拟计算的研究颗粒度，和电网地区“国-网-省-地-县”五级区域编码，定义分区的最小组成单位为“地区”级电网，分区的研究范围最大为“国网”级电网；

在一套分区模板中最少存在一个分区，每个地区电网都必须属于且只能属于一个分区。

优选地，分区模板中，基于树形结构定义系统关系，确定各级子系统之间的从属关系；

子系统构成单位是分区电网或子系统，N个分区电网构成一个子系统，或N个子系统构成一个子系统；

一个分区电网或子系统仅能存在一个子系统中。分区的等级根据上级或者下级所包含的子系统/分区等级确定，上级减1，下级加1；

子系统能够转移至其他子系统下；

分区/子系统节点支持父级节点的添加和转移，一个分区模板内必须仅存在一个根节点，保证树形结构数据组织的完整性。

步骤103：将基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建；

优选地，将电源设备的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区电源个性化设置，基于当前场景的有效计算分区，抽取能够参与计算的电源，判断方法为：

时间上，电源的投产时间不晚于场景定义的研究年份年末，且退役时间不早于研究年份年初；

空间上，电源应包含在研究分区内部，对应电厂所属电网应包含在场景有效计算分区的分区构成之内；

对于常规能源机组，保存自定义开机状态、机组出力受阻情况等场景信息；对新能源机组，保存开机状态，以及由当前开机电源自动聚合出分区新能源出力曲线，计算方法为：

分区新能源曲线＝Σ分区内开机电源(单机容量*标幺化的单机出力曲线)

按分区记录新能源出力峰值，再重新标幺化并记录出力曲线，以及出力曲线预测偏差等个性化信息。

优选地，将负荷的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区负荷个性化设置，为基于分区负荷数据，由场景计算有效分区下属地市级负荷数据自动聚合而来，计算方法为：

分区负荷曲线＝Σ分区内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)

按分区记录最大负荷，再重新标幺化并记录负荷曲线，以及负荷预测偏差等个性化信息。

优选地，将交、直流线路设备的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区断面设置，基于当前场景的有效计算分区，查找基础数据中的线路数据，抽取能够参与计算的联络线，判断方法为：

时间上，线路的投产时间不晚于场景研究年份年末，且退役时间不早于研究年份年初；

空间上，对分区之间联络线，要求线路两侧节点所在厂站的所属电网分属于不同分区；对区外联络线，要求线路一侧节点属于某分区，另一侧不属于当前场景下任何分区；

如果两个分区之间存在多条联络线，能够根据计算要求合并为断面。

本发明对分区进行划分与引用，其中，分区划分，包括：

电网分区是若干电网地区以一定的规则(通常是行政区划或地理上相邻)形成的组合，在计算开始之前规划工作人员自行定义。在计算场景中，针对不同的计算工程，不同的研究颗粒度，不同时期的电网，分区划分方法以及参与计算的分区都不尽相同。分区构成发生调整，分区之间联络线、断面必然会随之变化，分区装机数据、分区负荷数据同样需要逐一检查和更新。

考虑到设备所属电网地区作为基础数据，维护好以后一般不会发生改变，本文提出以“分区模板”描述电网区域的完整划分方法，建立起计算分区和研究电网地区的关联，如图6所示。

基于目前生产模拟计算的研究颗粒度，和电网地区“国-网-省-地-县”五级区域编码，定义分区的最小组成单位为“地区”级电网，分区的研究范围最大为“国网”级电网。显然在一套分区模板中最少存在一个分区，研究范围内每个地区电网都必须属于且只能属于一个分区。为防止遗漏出现“游离的”或“重叠的”电网地区，只有符合上述要求的划分方法才能被后续的场景中才能进行分区引用。

在确定的分区模板下，使用树形结构定义系统关系，约定各级子系统之间的从属关系，使跨分区可优先在较小范围内实现互济，从而模拟我国当前国、分、省、地分级调度运行机制。其特点如下：

1)有且仅有一个“全系统”，覆盖生产模拟计算分析的全部分区对象，但不含“区外”分区。

2)系统定义采用树形辐射结构，各系统除了“全系统”外，有且仅有一个“父亲”。

3)最底端的子系统仅包含一个分区。

子系统构成单位是分区电网或子系统，N个分区电网可构成一个子系统，N个子系统也可构成一个子系统。一个分区电网或子系统仅能存在一个子系统中。分区的等级根据上级或者下级所包含的子系统/分区等级相应上级减1，下级加1。子系统可转移至其他子系统下。分区/子系统节点支持父级节点的添加和转移(更改)父级节点，一个分区模板内必须仅存在一个根节点，保证树形结构数据组织的完整性。

本发明基于分区的计算场景构建，场景建立时，从基础数据中选定与其研究电网区域范围相匹配的分区模板，添加至少一个定义好的分区参与计算。

本发明对分区电源进行个性化设置，包括：

按照当前场景的有效计算分区，抽取可参与计算的电源，判断方法为：

时间上，电源的投产时间不晚于场景定义的研究年份年末，且退役时间(如有)不早于研究年份年初；

空间上，电源应包含在研究分区内部，对应电厂所属电网应包含在场景有效计算分区的分区构成之内。

对常规能源机组，保存自定义开机状态、机组出力受阻情况等场景信息。对新能源机组，除了保存开机状态之外，还需要由当前开机电源自动聚合出分区新能源出力曲线，计算方法为：

分区新能源曲线＝Σ分区内开机电源(单机容量*标幺化的单机出力曲线)

按分区记录新能源出力峰值，再重新标幺化并记录出力曲线，以及出力曲线预测偏差等个性化信息。

本发明进行分区负荷个性化设置，包括：

分区负荷数据，由场景计算有效分区下属地市级负荷数据自动聚合而来，计算方法为：

分区负荷曲线＝Σ分区内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)

按分区记录最大负荷，再重新标幺化并记录负荷曲线，以及负荷预测偏差等个性化信息。

本发明进行场景分区断面设置，包括：

按照当前场景的有效计算分区，查找基础数据中的线路数据，抽取能够参与计算的联络线(两侧位于不同平衡分区的线路设备)。判断方法为：

时间上，线路的投产时间不晚于场景研究年份年末，且退役时间(如有)不早于研究年份年初；

空间上，对分区之间联络线，要求线路两侧节点所在厂站的所属电网分属于不同分区；对区外联络线，要求线路一侧节点属于某分区，另一侧不属于当前场景下任何分区(处理为外部分区)。

如果两个分区之间存在多条联络线，能够根据计算要求合并为断面。

步骤104：对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对计算数据进行组合，基于组合后的计算数据，进行生产模拟计算。

优选地，对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对计算数据进行组合，基于组合后的计算数据，进行生产模拟计算，包括：

通过规划任务的数据对象，对参与计算的人员、构建的计算场景进行管理；每个规划任务都有指定的工作范围，只对规划任务参与人员可见；规划任务里包含的计算场景相互独立、互不影响，用户得以基于同一规划基础数据库并行编制不同年份、不同区域、不同边界条件的各种生产模拟场景；

计算数据拼接功能，需要判断拼接前各生产模拟场景是否满足判断条件：①相同的规划任务；②相同的分区模板；③相同的研究年份；④相同的水文年信息；当各生产模拟场景满足判断条件时，从数据库中抽取符合要求的有效电网设备，以分区为单位实现计算数据组合和自动合并。

本发明实现了协同应用，本发明为组织多部门并行开展计算分析，使用“规划任务”数据对象，对参与计算的人员、构建的计算场景进行管理。每个规划任务都有指定的工作范围，只对规划任务参与人员可见。任务里包含的计算场景相互独立、互不影响，用户得以基于同一规划基础数据库并行编制不同年份、不同区域、不同边界条件的各种生产模拟场景。

对于一个全网的生产模拟场景而言，涉及到的电源设备、电网设备数量无疑是巨大的，跨区联络线数据维护也较繁琐。设计了场景计算数据拼接功能，只要拼接前各场景具备以下条件：①相同的规划任务；②相同的分区模板；③相同的研究年份；④相同的水文年信息，就能从数据库中抽取符合要求的有效电网设备，以分区为单位实现计算数据组合和自动合并，大大提高生成全网计算场景的效率，避免了以往串行工作数据准确性低的问题。

本发明在应用过程中，多部门并行开展生产模拟计算的工作流程简述如下：

省级用户应用场景，包括：

1)基础数据准备

基于核准和取得路条的项目信息维护电网设备库(新建机组与新建线路)；

新建或复制历史规划任务，添加工作人员；

维护省内各个地市各规划年的年度最大负荷和8760点负荷特性预测数据；

定义适于本省生产模拟计算的平衡分区模板；

维护本省发电机组生产模拟相关特性数据；

2)场景数据准备

定义模拟场景，选择仿真算法和计算条件；

选择有效分区，维护场景分区个性化信息；

根据分区，抽取参与计算的电源，维护电源个性化信息；

根据分区，形成分区负荷数据，维护负荷个性化信息；

根据分区，抽取参与计算的联络线，联络线组合形成断面，维护各个断面约束条件；

3)计算

选择仿真程序，生成特定格式的计算数据，启动计算；

计算结果分析与展示。

分部和国网用户应用场景，包括：

1)基础数据准备

需要(最早)在相关省经研院完成基础数据准备工作后开展,认为此时各省已经完成电网设备、电源特性数据、负荷数据等基础数据的维护。因此分部和国网用户在基础数据准备阶段，只需要新建规划任务，添加工作人员，以及定义适用于分部或全网计算的平衡分区模板。

2)场景数据准备

定义模拟场景，选择仿真算法和计算条件；

选择有效分区，维护分区基本信息，形成分区电源、分区负荷；

定义分区断面信息。

3)计算

选择仿真程序，生成特定格式的计算数据，启动计算；

计算结果分析与展示。

跨场景计算数据拼接，包括：

在场景间规划任务、分区模板、研究年份、水文年信息完全一致的基础上，分部建立区域场景时，可直接选择各省已配置好的场景，整体复制计算分区到当前场景对应的分区。复制信息包括场景分区自定义数据、分区新能源数据、分区负荷数据、分区机组数据。复制不改变源场景信息，但对于目标场景，更新计算分区后还需要统一确认分区断面等相关边界条件设置。

数据库中会保留拼接前后的场景分区对应关系。这样，分部拼接省公司场景后，省公司在自有场景上进行调整，分部打开区域场景后可以看到最新的调整情况，并选择是否同步继承。反之分部进行调整后省公司也可以收到提示并确认是否同步，从而实现区域间数据的统一和协同，提高生成全网方式的效率。

本发明基于统一数据源，将海量、庞杂、多源的输入数据准确和高效地处理为规范的计算数据，是当前开展电力系统生产模拟计算分析面临的关键问题，也是提升电网仿真水平、增强仿真计算结果的可信度的基础和前提。本发明能够达到以下发明效果：

本发明基于统一数据源而非单个数据文件的数据维护模式，创建了由单机离线到网络在线、由分散孤立到协同共享的全新的数据管理模式，提高了数据一致性、准确性、安全性，从基础数据层面提升了电网仿真水平。

本发明实现了数据维护管理工具与计算分析工具的分离，从源头上解决了不同仿真软件之间的数据一致性问题，有效提高了数据准确性，为提高仿真结果可信性奠定了关键基础。

本发明充分利用统一规划平台已有数据。统一规划平台，业务范围覆盖电网规划研究相关环节，功能主要包括电力需求预测、电源规划、电网规划、经济技术指标评价等，数据包含电网设备数据、运行方式数据、规划方案数据、规划项目数据等。对于电网设备库中已经建模的各类电源，只需要补充必须的生产模拟信息。

本发明充分发挥“谁得数据谁维护”、“谁的任务谁负责”原则，优化生产模拟数据准备功能，将机组特性参数、负荷数据按照所属电网分配维护权限，为基础数据；场景计算条件参数设置按照场景创建者分配维护权限，为场景数据。这样区分基础数据与场景计算数据，从而最大程度减少重复劳动量，提升数据准备效果和效率。

本发明提供的方法能够应用于国家电网规划仿真计算分析平台，支撑国-分-省多级电网开展电力供需和新能源消纳滚动分析计算。硬件部署方面，包含WEB服务器集群、数据库服务器集群、应用服务器集群、地图服务器集群、接口服务器集群、生产运行磁盘阵列、系统验证服务器集群、数据接口验证服务器集群等。软件方面，除数据管理、仿真计算、仿真分析等一系列基础配套软件之外，嵌入中国电科院系统所自主研发的网源网荷一体化生产模拟核心程序(PSD-PEBL)，能够基于实际网络结构，精细化模拟各类调节电源特性，构建符合实际工程需求的算法流程，提供全年8760小时精细化模拟计算结果。

图7为根据本发明优选实施方式的一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的系统结构图。

如图7所示，本发明提供一种基于统一数据并行开展生产模拟计算的系统，系统包括：

初始单元701，用于将计算数据进行分类，包括基础数据和场景数据；

优选地，基础数据包括：设备数据、分区模板以及负荷数据。

优选地，还包括，对设备数据进行建模，包括：

基于投产时间、退役时间描述设备的生命周期；

基于五级电网组织结构对厂站进行空间定位管理，除交、直流线路以外的每类设备指定所属厂站，每个厂站指定所属电网；

依据各个规划水平年电源规划信息，包含机组类型、额定容量、接入电压等级、所在厂站、投产或退役计划进行电源数据建模；定义电源生产模拟特性参数，包括检修信息，最小技术出力；对于风电、光伏等新能源机组，按厂站定义典型出力曲线，后续再聚合形成地区新能源特性，计算方法为：区域新能源出力曲线＝Σ(单机容量*典型出力曲线)；

采用潮流计算的所必需节点、支路数据描述，进行电网结构数据建模；

以地区电网为单位，使用最大负荷和同一时间尺度的负荷特性曲线描述进行负荷数据建模，计算方法为：省级负荷曲线＝Σ省内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)。

优选地，场景数据包括：分区个性化数据、分区负荷数据、分区风/光新能源特性数据、分区常规能源机组特性数据，以及跨区联络线数据。

优选地，其中：

分区个性化数据用于保存负荷备用信息、保安电源容量；

分区负荷数据用于保存分区年度负荷曲线、负荷水平、负荷修正策略；

分区风/光新能源特性数据，用于保存分区新能源出力曲线、预测偏差、装机容量；

分区常规能源机组特性数据，用于保存机组在当前场景下的开关机状态；

跨区联络线数据，用于保存联络线类型、功率平衡策略、功率安排曲线。

分区单元702，用于基于定义的分区模板，对电网区域进行灵活划分；

优选地，其中，定义分区模板，包括：基于目前生产模拟计算的研究颗粒度，和电网地区“国-网-省-地-县”五级区域编码，定义分区的最小组成单位为“地区”级电网，分区的研究范围最大为“国网”级电网；

在一套分区模板中最少存在一个分区，每个地区电网都必须属于且只能属于一个分区。

优选地，分区模板中，基于树形结构定义系统关系，确定各级子系统之间的从属关系；

子系统构成单位是分区电网或子系统，N个分区电网构成一个子系统，或N个子系统构成一个子系统；

一个分区电网或子系统仅能存在一个子系统中。分区的等级根据上级或者下级所包含的子系统/分区等级确定，上级减1，下级加1；

子系统能够转移至其他子系统下；

分区/子系统节点支持父级节点的添加和转移，一个分区模板内必须仅存在一个根节点，保证树形结构数据组织的完整性。

构建单元703，用于将基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建；

优选地，将电源设备的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区电源个性化设置，基于当前场景的有效计算分区，抽取能够参与计算的电源，判断方法为：

时间上，电源的投产时间不晚于场景定义的研究年份年末，且退役时间不早于研究年份年初；

空间上，电源应包含在研究分区内部，对应电厂所属电网应包含在场景有效计算分区的分区构成之内；

对于常规能源机组，保存自定义开机状态、机组出力受阻情况的场景信息；对新能源机组，保存开机状态，以及由当前开机电源自动聚合出分区新能源出力曲线，计算方法为：

分区新能源曲线＝Σ分区内开机电源(单机容量*标幺化的单机出力曲线)

按分区记录新能源出力峰值，再重新标幺化并记录出力曲线，以及出力曲线预测偏差等个性化信息。

优选地，将负荷的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区负荷个性化设置，为基于分区负荷数据，由场景计算有效分区下属地市级负荷数据自动聚合而来，计算方法为：

分区负荷曲线＝Σ分区内地区(最大负荷*标幺化的负荷曲线)

按分区记录最大负荷，再重新标幺化并记录负荷曲线，以及负荷预测偏差等个性化信息。

优选地，将交、直流线路设备的基础数据添加至匹配的分区，进行基于分区的计算场景构建，包括：

分区断面设置，基于当前场景的有效计算分区，查找基础数据中的线路数据，抽取能够参与计算的联络线，判断方法为：

时间上，线路的投产时间不晚于场景研究年份年末，且退役时间不早于研究年份年初；

空间上，对分区之间联络线，要求线路两侧节点所在厂站的所属电网分属于不同分区；对区外联络线，要求线路一侧节点属于某分区，另一侧不属于当前场景下任何分区；

如果两个分区之间存在多条联络线，能够根据计算要求合并为断面。

计算单元704，用于对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对计算数据进行组合，基于组合后的计算数据，进行生产模拟计算。

优选地，对于全电网的多个生产模拟场景，基于划分的电网分区对计算数据进行组合，基于组合后的计算数据，进行生产模拟计算，包括：

通过规划任务的数据对象，对参与计算的人员、构建的计算场景进行管理；每个规划任务都有指定的工作范围，只对规划任务参与人员可见；规划任务里包含的计算场景相互独立、互不影响，用户得以基于同一规划基础数据库并行编制不同年份、不同区域、不同边界条件的各种生产模拟计算场景；

计算数据拼接功能，需要判断拼接前各生产模拟场景是否满足判断条件：①相同的规划任务；②相同的分区模板；③相同的研究年份；④相同的水文年信息；当各生产模拟场景满足判断条件时，从数据库中抽取符合要求的有效电网设备，以分区为单位实现计算数据组合和自动合并。

本发明优选实施方式的一种基于统一数据源并行开展电力系统生产模拟计算分析的系统与本发明优选实施方式的一种基于统一数据源并行开展电力系统生产模拟计算分析的方法相对应，在此不再进行赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

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。

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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。