[發(fā)明專(zhuān)利]一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210009111.X
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102545258A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建學(xué);王若谷;游樹(shù)堂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 田洲

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多場(chǎng)景并考慮風(fēng)電出力“尖峰特性”的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法。

【背景技術(shù)】

隨著我國(guó)風(fēng)電的快速發(fā)展和七大千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地的規(guī)劃建設(shè)，必須尋求經(jīng)濟(jì)合理的電網(wǎng)規(guī)劃方法解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)問(wèn)題。現(xiàn)有針對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)規(guī)劃方法一般都是通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法對(duì)備選方案進(jìn)行篩選得到最終規(guī)劃方案。這種方法和規(guī)劃人員經(jīng)驗(yàn)直接相關(guān)，難以得到最優(yōu)方案。更為合理有效的方法是采用優(yōu)化規(guī)劃方法建立大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)規(guī)劃模型直接進(jìn)行求解，得到最優(yōu)電網(wǎng)規(guī)劃方案。

傳統(tǒng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法通常采用新建線(xiàn)路投資最小作為目標(biāo)，對(duì)含有小規(guī)模風(fēng)電的系統(tǒng)則通過(guò)使風(fēng)電全額上網(wǎng)的隱性條件以保證風(fēng)電綜合效益最大，這相當(dāng)于將風(fēng)電作為傳統(tǒng)機(jī)組處理，沒(méi)有考慮風(fēng)電的特點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖1所示，實(shí)際上風(fēng)電出力具有明顯的“尖峰特性”，即風(fēng)電出力通常只以很小的概率達(dá)到較高的值，按上述方法得到的方案線(xiàn)路利用率低下、經(jīng)濟(jì)性差，造成投資浪費(fèi)。這一問(wèn)題在大規(guī)模風(fēng)電基地并網(wǎng)的情況下更為突出。因此綜合考慮風(fēng)電綜合效益和新建線(xiàn)路投資，提出一種更具經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)規(guī)劃方法。

傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃一般只針對(duì)規(guī)劃年的一種典型運(yùn)行方式進(jìn)行并得到結(jié)果。在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的情況下，規(guī)劃年實(shí)際運(yùn)行方式復(fù)雜多變，按一種典型場(chǎng)景規(guī)劃的方案適應(yīng)性不強(qiáng)，易導(dǎo)致大量補(bǔ)償投資。因此采用多場(chǎng)景方法引入規(guī)劃年多種運(yùn)行方式，通過(guò)場(chǎng)景狀態(tài)變量使各種運(yùn)行方式的約束條件可以方便的引入，統(tǒng)一對(duì)模型直接求解，使模型具有統(tǒng)一性和開(kāi)放性。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)濟(jì)合理的適用于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取網(wǎng)架規(guī)劃數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)電規(guī)劃數(shù)據(jù)；

步驟2：構(gòu)造計(jì)算模型，包括以下步驟：

第2.1步：構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)：以新建線(xiàn)路投資和所有風(fēng)電場(chǎng)在其使用期限內(nèi)多種運(yùn)行場(chǎng)景下的風(fēng)電效益損失期望之和最小為目標(biāo)函數(shù)；

第2.2步：構(gòu)建約束條件，包括：

節(jié)點(diǎn)功率平衡約束；

線(xiàn)路潮流約束；

線(xiàn)路傳輸功率極限約束；

機(jī)組出力約束，包括：水電機(jī)組出力上下限約束、火電機(jī)組出力上下限約束、風(fēng)電場(chǎng)出力上下限約束；

風(fēng)電出力損失約束，包括：各風(fēng)電場(chǎng)出力損失約束、風(fēng)電基地所有風(fēng)電場(chǎng)出力損失期望值約束；

輸電走廊約束，包括：允許新建線(xiàn)路的走廊集約束、線(xiàn)路走廊允許新建線(xiàn)路數(shù)目約束；

整數(shù)約束；

步驟3：分別設(shè)定以下三個(gè)參數(shù)：各風(fēng)電場(chǎng)允許的出力損失最大比例；系統(tǒng)所有風(fēng)電場(chǎng)的出力損失期望值占出力期望值的最大比例；規(guī)劃模型收斂精度；

步驟4：將由步驟1獲得的網(wǎng)架規(guī)劃數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)電規(guī)劃數(shù)據(jù)和由步驟3設(shè)定的三個(gè)參數(shù)，代入步驟2中構(gòu)建的計(jì)算模型，采用Benders分解法或分支定界法求解，所得結(jié)果即包括：新建線(xiàn)路集，新建線(xiàn)路順序，新建線(xiàn)路集總投資費(fèi)用，各風(fēng)電場(chǎng)出力損失，風(fēng)電基地出力損失期望值，風(fēng)電基地所有風(fēng)電場(chǎng)在使用期限內(nèi)綜合效益損失期望值，目標(biāo)函數(shù)值。

網(wǎng)架規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：規(guī)劃年系統(tǒng)總節(jié)點(diǎn)數(shù)N；允許新建線(xiàn)路的走廊集Ω；每回走廊已有線(xiàn)路數(shù)量每回走廊允許新建的最大線(xiàn)路數(shù)量每條待選線(xiàn)路的電抗值x_ij；每條待選線(xiàn)路的傳輸功率極限值新建每條待選線(xiàn)路的造價(jià)C_ij；包括原有線(xiàn)路和待選線(xiàn)路的節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣M；

系統(tǒng)運(yùn)行預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)包括：規(guī)劃年運(yùn)行場(chǎng)景總數(shù)n_s；規(guī)劃年運(yùn)行場(chǎng)景集Γ；每種場(chǎng)景出現(xiàn)的概率p(s)；每種場(chǎng)景下系統(tǒng)總的負(fù)荷值d(s)；每種場(chǎng)景下各機(jī)組出力上、下限值

風(fēng)電規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：風(fēng)電綜合效益B_wind；風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量n_wind；各風(fēng)電場(chǎng)可用時(shí)長(zhǎng)t_k；各風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量P_Nwind；各風(fēng)電場(chǎng)出力分布F(g_w，p(g_w))，其中g(shù)_w為風(fēng)電場(chǎng)出力，p(g_w)為g_w出力相應(yīng)的概率。

步驟2中的第2.1步所述的優(yōu)化目標(biāo)由公式(1)獲得：