一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法技術方案

本發明專利技術公開了一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法，包括構建考慮風電的電網規劃模型，獲取隨機變量風電出力和負荷的極限場景，并基于田口直交表，根據田口直交表獲得風機出力和負荷的所有極限場景的H個測試場景，將田口直交表中各變量的水平轉換為各自對應的水平值，將每一個測試場景中每個變量的水平值代入電網規劃模型中，得到H組確定性式子；采用MINLP問題中的外逼近算法對H組確定性式子進行求解，得到最終電網規劃方案。本發明專利技術在獲取風功率出力概率特性的基礎上，選擇風功率出力的極限值，基于田口直交表，采用外逼近算法對所建模型進行求解，得到一種適用于求解大規模風電接入電力系統的電網規劃方法，保證電力系統能夠應對風電的隨機性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于風力發電
，更具體地，涉及一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法。
技術介紹
由于煤炭、石油等不可再生能源的日益枯竭及其對環境的嚴重污染，世界各國都在致力于尋求一種經濟、環保、可靠的新能源。風電因其無污染、可再生等特性備受全球的關注。然而，風電出力具有波動性、隨機性和低可調性，風電的不斷并網，給電力系統的安全穩定運行帶來了新的挑戰，也給電網規劃帶來了難題。常規的電網規劃方法建立在確定的電源結構和負荷水平之下，無法應對風電的隨機性。因此，有必要考慮風電的隨機特性，使電力系統能夠靈活地接納風電。在中國專利技術專利申請文件(公開號為CN102545258A)中公開了一種大規模風電并網的電網優化規劃方法，該方法綜合考慮新建線路投資和風電綜合效益兩個方面，利用網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據，考慮風電出力的“尖峰特性”，通過允許概率較小的風電出力尖峰值的一定損失保證電網規劃方案的經濟合理性。上述文件中，概率較少的風電尖峰值有時會導致電力系統遭受特大的損失，風功率的選取完全依據歷史數據，并未考慮風功率的隨機性，所得到的規劃方案也難以適應風功率的隨機變化。
技術實現思路
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法，其目的在于考慮風電出力的隨機特性，將考慮風電接入的不確定性電網規劃模型轉換為確定性模型，并采用外逼近方法對模型進行求解，由此解決了考慮風電的電網規劃問題中模型復雜、求解困難、計算量大的技術問題。本專利技術提供的適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法，其特征在于，包括下述步驟：(1)構建考慮風電的電網規劃模型；所述電網規劃模型的目標函數為：所述電網規劃模型的約束條件包括：直流形式的潮流方程S×Pij，h+Gh+Uh+Rh=Dh+Wh、線路傳輸容量約束火電機組出力約束切負荷約束0≤Rh≤Dh；棄風量約束0≤Wh≤Uh；每條走廊可架設線路的回數約束S為節點注入功率與支路有功潮流關聯矩陣，i、j分別為支路i-j中的兩個節點，βij為支路i-j的電納，θi，h為場景h中節點i的電壓相角，θj，h為場景h中節點j的電壓相角，cij為支路i-j中增加一條線路的費用，nij為增加到支路i-j的線路回數，α為切負荷與棄風量的懲罰因子，h為場景，H為風機出力和負荷的所有極限場景中測試場景的總數，ri，h為場景h的切負荷量數組中第i個元素，wi，h為場景h的棄風量數組中第i個元素，pij，h為場景h的支路有功潮流數組中的元素，為支路i-j中原有的線路回數，為每條增加到支路i-j的線路的有功潮流上限，為火電機組最大有功出力數組，Gh為場景h的火電機組有功出力數組，Rh為場景h的切負荷量數組，Dh為場景h的負荷預測值數組，Uh為場景h的風電場有功出力數組，Wh為場景h的棄風量數組，為支路i-j中可增加線路回數的最大值；(2)獲取隨機變量風電出力u和負荷d的極限場景，并根據所述隨機變量風電出力u和負荷d的極限場景獲得田口直交表；(3)根據所述田口直交表獲得風機出力和負荷的所有極限場景的H個測試場景，將田口直交表中各變量的水平轉換為各自對應的水平值，將每一個測試場景中每個變量的水平值代入所述電網規劃模型中，得到H組確定性式子；(4)采用MINLP問題中的外逼近算法對所述H組確定性式子進行求解，得到最終電網規劃方案。本專利技術立足于計及風功率的隨機性，在獲取風功率出力概率特性的基礎上，選擇風功率出力的極限值，基于田口直交表，采用MINLP模型中的外逼近算法對所建模型進行求解，得到一種適用于求解大規模風電接入電力系統的電網規劃研究方法，保證電力系統能夠應對風電的隨機性。附圖說明圖1是本專利技術實施例提供的一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法的實現流程圖；圖2是本專利技術實施例提供的田口直交表L4(23)示意圖；圖3是本專利技術實施例提供的修正Garver6系統拓撲結構示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。此外，下面所描述的本專利技術各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。本專利技術在統計風電出力特性的基礎下，選取風機的極限取值，基于田口直交表(Orthogonal?Array)，利用較少的場景提供良好的統計信息，從所有可能的場景中生成極限場景，將考慮風電的不確定性電網規劃模型轉化為確定性模型。模型中考慮了輸電線路剩余容量，進一步有效應對風機出力的隨機性。本專利技術采用MINLP(mixed-integer?nonlinear?programming)問題中的外逼近算法(Outer-Approximation?Method)對所建模型進行求解，并用Gaver6節點系統進行了測試，結果證明了所提專利技術能夠使電力系統有效應對風電的隨機性，并大大減少了計算量，降低了求解模型的難度。本專利技術的目的在于針對風電的隨機性，選取風電出力的極限取值，使電力系統能隨機應對風電出力的隨機性，采用MINLP問題中的外逼近算法對所建模型進行求解，得到一種適用于大規模風電接入的電網規劃模型求解方法。本專利技術的技術方案如下：(1)建立考慮風電的電網規劃模型。電網規劃的目的在于尋求一個最優的經濟方案，保證電力系統在不同的運行方式下能夠正常運行。考慮風電的電網規劃模型是一個混合整數非線性隨機規劃模型，其求解難度會隨著變量數據量的增大而增大，甚至無法找到可行解。因此，本專利技術建立基于極限場景的考慮風電的電網規劃模型(如式(1)所示)，不僅可將不確定性規劃問題轉化為確定性規劃問題，而且大大降低了求解難度。式(1)表示以架設成本最小為目標，并盡可能使電網不發生切負荷與棄風現象。式(1.1)和(1.2)為直流形式的潮流方程。式(1.3)為線路傳輸容量約束。所形成的規劃方案中，會出現部分線路負載偏高，重載線路會導致輸電阻塞。而在實際的電網運行中，線路運行一般都留有充足的裕度，調度人員會調整線路潮流，平衡各線路的負載率。為避免重載線路因規劃問題而造成運行后無法緩解的局面，在規劃階段就應該將線路負載水平作為一項重要的規劃內容，更能應對風機出力的隨機性。本專利技術定義線路平均剩余容量ε來衡量線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法，其特征在于，包括下述步驟：(1)構建考慮風電的電網規劃模型；所述電網規劃模型的目標函數為：所述電網規劃模型的約束條件包括：直流形式的潮流方程S×Pij，h+Gh+Uh+Rh=Dh+Wh、線路傳輸容量約束火電機組出力約束切負荷約束0≤Rh≤Dh；棄風量約束0≤Wh≤Yh；每條走廊可架設線路的回數約束S為節點注入功率與支路有功潮流關聯矩陣，i、j分別為支路i?j中的兩個節點，βij為支路i?j的電納，θi，h為場景h中節點i的電壓相角，θj，h為場景h中節點j的電壓相角，cij為支路i?j中增加一條線路的費用，nij為增加到支路i?j的線路回數，α為切負荷與棄風量的懲罰因子，h為場景，H為風機出力和負荷的所有極限場景中測試場景的總數，ri，h為場景h的切負荷量數組中第i個元素，wi，h為場景h的棄風量數組中第i個元素，pij，h為場景h的支路有功潮流數組中的元素，為支路i?j中原有的線路回數，為每條增加到支路i?j的線路的有功潮流上限，為火電機組最大有功出力數組，Gh為場景h的火電機組有功出力數組，Rh為場景h的切負荷量數組，Dh為場景h的負荷預測值數組，Uh為場景h的風電場有功出力數組，Wh為場景h的棄風量數組，為支路i?j中可增加線路回數的最大值；(2)獲取隨機變量風電出力u和負荷d的極限場景，并根據所述隨機變量風電出力u和負荷d的極限場景獲得田口直交表；(3)根據所述田口直交表獲得風機出力和負荷的所有極限場景的H個測試場景，將田口直交表中各變量的水平轉換為各自對應的水平值，將每一個測試場景中每個變量的水平值代入所述電網規劃模型中，得到H組確定性式子；(4)采用MINLP問題中的外逼近算法對所述H組確定性式子進行求解，得到最終電網規劃方案。...

【技術特征摘要】
1.一種適合于考慮風電隨機特性的電力系統的電網規劃方法，其特征
在于，包括下述步驟：
(1)構建考慮風電的電網規劃模型；
所述電網規劃模型的目標函數為：所述電網規
劃模型的約束條件包括：直流形式的潮流方程S×Pij，h+Gh+Uh+Rh=Dh+Wh、
線路傳輸容量約束火電機組
出力約束切負荷約束0≤Rh≤Dh；棄風量約束0≤Wh≤Yh；每條
走廊可架設線路的回數約束S為節點注入功率與支路有功潮流關聯矩陣，i、j分別為支路i-j中的
兩個節點，βij為支路i-j的電納，θi，h為場景h中節點i的電壓相角，θj，h為場
景h中節點j的電壓相角，cij為支路i-j中增加一條線路的費用，nij為增加
到支路i-j的線路回數，α為切負荷與棄風量的懲罰因子，h為場景，H為
風機出力和負荷的所有極限場景中測試場景的總數，ri，h為場景h的切負荷
量數組中第i個元素，wi，h為場景h的棄風量數組中第i個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黎靜華，蘭飛，曾炎，韋化，
申請(專利權)人：廣西大學，
類型：發明
國別省市：廣西;45