專利名稱：一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法
ー種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法
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。
背景技木隨著我國(guó)風(fēng)電的快速發(fā)展和七大千萬千瓦級(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路利用率低下、經(jīng)濟(jì)性差，造成投資浪費(fèi)。這ー問題在大規(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路投資，提出ー種更具經(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)劃年的ー種典型運(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，按ー種典型場(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)ー對(duì)模型直接求解，使模型具有統(tǒng)ー 性和開放性。

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歩構(gòu)建約束條件，包括節(jié)點(diǎn)功率平衡約束；線路潮流約束；線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，包括允許新建線路的走廊集約束、線路走廊允許新建線路數(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)果即包括新建線路集，新建線路順序，新建線路集總投資費(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 ；允許新建線路的走廊集Ω ；每回走廊已有線路數(shù)量《；;；每回走廊允許新建的最大線路數(shù)量:‘;每條待選線路的電抗值Xu ；每條待選線路的傳輸功率極限值$ ；新建每條待選線路的造價(jià)Cu ；包括原有線路和待選線路的節(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)ns ；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
對(duì)め、gび)；風(fēng)電規(guī)劃數(shù)據(jù)包括風(fēng)電綜合效益Bwind ；風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量Iiwind ；各風(fēng)電場(chǎng)可用時(shí)長(zhǎng)tk ； 各風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量PNwind;各風(fēng)電場(chǎng)出力分布F(gw，p(gw))，其中風(fēng)電場(chǎng)出力，p(gw)為 gw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⑴獲得
mm
^iS( r^wind■
ΣC,+ B-d ·Σρ(^)·Ε Σ aS^⑷
lk
(i，j) e Ω , s e r
ν τ=1ノノ
⑴；其中，Ω為待選線路集；Γ為規(guī)劃年運(yùn)行場(chǎng)景集；Cij表示i_j節(jié)點(diǎn)之間新建一條線路的建設(shè)成本；nu表示i-j節(jié)點(diǎn)之間新建線路的數(shù)量；Bwind表示単位電量風(fēng)電的綜合效益；s是場(chǎng)景狀態(tài)變量；ns表示規(guī)劃年運(yùn)行場(chǎng)景總數(shù)；ρ (s)表示場(chǎng)景s出現(xiàn)的概率；
YjAgwk(S)-tk表示按照?qǐng)鼍皊運(yùn)行時(shí)造成的所有風(fēng)電場(chǎng)電量損失的期望值；k是風(fēng)電場(chǎng) い=1ノ
的序號(hào)； -表示風(fēng)電場(chǎng)總數(shù)メ^⑷表示風(fēng)電場(chǎng)k按場(chǎng)景S運(yùn)行時(shí)的出力損失；、表示風(fēng)電場(chǎng)k的可用時(shí)長(zhǎng)。步驟2中的第2. 2步所述的約束條件具體包括1)節(jié)點(diǎn)功率平衡約束MtPl (s)+g (s)-Agw (s) = d (s)(2)式中MT是支路節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，PL(s)是場(chǎng)景s下支路功率列向量，g(s)是場(chǎng)景s下發(fā)電機(jī)組出力列向量，Agw(S)是場(chǎng)景s下風(fēng)電出力損失列向量，d(s)是場(chǎng)景s下的負(fù)荷水平；2)線路潮流約束
權(quán)利要求
1.一種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在干，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歩構(gòu)建約束條件，包括 節(jié)點(diǎn)功率平衡約束； 線路潮流約束； 線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，包括允許新建線路的走廊集約束、線路走廊允許新建線路數(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)果即包括新建線路集，新建線路順序，新建線路集總投資費(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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在干，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 ；允許新建線路的走廊集Ω ；每回走廊已有線路數(shù)量《；;；每回走廊允許新建的最大線路數(shù)量‘；每條待選線路的電抗值；每條待選線路的傳輸功率極限值新建每條待選線路的造價(jià)Cu ；包括原有線路和待選線路的節(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)ns;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、下限值宕(め、Φ)；風(fēng)電規(guī)劃數(shù)據(jù)包括風(fēng)電綜合效益Bwind ；風(fēng)電場(chǎng)總數(shù)Iiwind ；各風(fēng)電場(chǎng)可用時(shí)長(zhǎng)tk ；各風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量PNwind ；各風(fēng)電場(chǎng)出力分布F(gw，p(gw))，其中風(fēng)電場(chǎng)出力，p(gw)為gw 出力相應(yīng)的概率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在于，步驟2中的第2. 1步所述的優(yōu)化目標(biāo)由公式⑴獲得
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在于，步驟2中的第2. 2步所述的約束條件具體包括.1)節(jié)點(diǎn)功率平衡約束
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法，其特征在干， 0 ^ η ^ 30%,0 ^ y ^ 20%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大規(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獲得網(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，包括模型的目標(biāo)函數(shù)及約束條件；步驟3設(shè)定計(jì)算參數(shù)；步驟4將由步驟1獲得的獲得網(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)輸入至步驟2中構(gòu)建的計(jì)算模型，采用Benders分解法、分支定界法等優(yōu)化算法通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解。本發(fā)明方法考慮風(fēng)電出力的“尖峰特性”，通過允許概率較小的風(fēng)電出力尖峰值的一定損失保證電網(wǎng)規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)合理性，該方法綜合考慮新建線路投資和風(fēng)電綜合效益兩個(gè)方面，同時(shí)保證線路利用率和風(fēng)電綜合效益。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102545258SQ20121000911
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者游樹堂, 王建學(xué), 王若谷 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)