[發明專利]考慮不確定性風電消納和故障恢復的輸電網結構優化方法

有效

• 申請號: 202011494881.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112688316B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 張天宇;丁承第;秦超;王魁;閆大威;羅濤;雷錚;李媛媛;宋佳;李慧;宣文博;劉忠義;劉建存
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司;國家電網有限公司;天津大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 張文華

本發明涉及考慮不確定性風電消納和故障恢復的輸電網結構優化方法，包括如下步驟：獲取與電網規劃相關的水平年數據；建立輸電網結構優化模型的目標函數；建立輸電網結構優化模型的可用規劃資源約束集合；建立輸電網結構優化模型的正常狀態約束條件集合；建立輸電網結構優化模型的故障狀態約束條件集合；對建立的輸電網結構優化模型進行求解，獲得最優輸電網結構；本發明的輸電網結構優化方法，同時涉及了風電出力和負荷需求的不確定性、預想故障的影響，利用輸電網結構優化降低系統運行成本、提高風電利用率并降低故障后網絡阻塞造成的損失，可有效提升電網結構堅強度、電網運行經濟性和風電的消納能力。

技術領域

本發明屬于輸電網規劃技術領域，尤其涉及考慮不確定性風電消納和故障恢復的輸電網結構優化方法。

背景技術

為了應對化石能源日趨枯竭和環境污染不斷加劇對人類社會帶來的嚴峻挑戰，未來的能源系統必須發展高比例的可再生能源發電。風力發電是目前技術最為成熟、最具發展潛力的可再生能源發電形式之一。近年來，風電在世界范圍內得到了快速的發展。

與火電相比，風力發電的出力受到氣象和地理環境等復雜因素影響，呈現顯著的不確定性和多變性特征，難于準確預測。大規模風電接入使得電力系統的運行面臨前所未有的諸多不確定性，潮流特性更加復雜多變，給電網的安全可靠運行帶來了嚴峻的挑戰。在實際運行中，受限于系統的網絡傳輸能力、電源調節能力和系統的安全約束等，已出現了大量的棄風電情況。

合理的網架結構是實現未來高比例風電并網與消納的重要基礎條件，但高比例風電并網也給電網網架結構提出了新的需求。一方面，大規模風電并網后導致系統運行方式的多變性和不確定性顯著增加，并且電網面臨故障等不確定因素帶來的挑戰。另一方面，電網規劃建設受到投資成本、輸電走廊限制和環保約束等諸多因素的制約。因此，未來完全依賴大量新建線路來解決多變性風電安全經濟并網與消納是不現實的，需要充分優化電網網架，挖掘電網網架的潛力。

輸電網結構優化通過改變部分線路的開閉狀態來改變系統潮流分布，是改善輸電網運行靈活性的重要手段。在傳統的輸電網結構優化中，通常根據未來若干典型的運行場景，考慮投資約束、輸電走廊約束、潮流約束等，確定系統的網架結構。考慮到風電接入導致系統的運行方式更加復雜多變以及系統面臨預想事故的影響，對于所有可能運行場景確定相同的網架結構往往不是最優的選擇。已有的輸電網結構優化方法中，均只考慮輸電網結構優化某一方面的作用，如改善系統潮流分布、緩解網絡阻塞、故障應急響應等，特別是在風電并網系統的輸電網結構優化中，尚缺乏有效的模型以充分發揮輸電網結構優化的多重作用。

因此，基于這些問題，提供一種系統性考慮風電和負荷的不確定性、預想事故的影響，綜合利用輸電網結構優化降低系統運行成本、改善風電利用率和降低故障網絡阻塞造成的損失的輸電網結構優化方法，具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種系統性考慮風電和負荷的不確定性、預想事故的影響，綜合利用輸電網結構優化降低系統運行成本、改善風電利用率和降低故障網絡阻塞造成的損失的輸電網結構優化方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

考慮不確定性風電消納和故障恢復的輸電網結構優化方法，包括如下步驟：

獲取與電網規劃相關的水平年數據；

建立輸電網結構優化模型的目標函數；

建立輸電網結構優化模型的可用規劃資源約束集合；

建立輸電網結構優化模型的正常狀態約束條件集合；

建立輸電網結構優化模型的故障狀態約束條件集合；

對建立的輸電網結構優化模型進行求解，獲得最優輸電網結構。

進一步的，建立的輸電網結構優化模型的目標函數為：