专利名称：一种大规模风电并网的电网优化规划方法
ー种大规模风电并网的电网优化规划方法
技术领域：
本发明涉及电网规划技术领域，尤其涉及一种多场景并考虑风电出力“尖峰特性” 的大规模风电并网的电网优化规划方法。
背景技木随着我国风电的快速发展和七大千万千瓦级风电基地的规划建设，必须寻求经济合理的电网规划方法解决大规模风电并网问题。现有针对风电并网的电网规划方法一般都是通过技术经济分析方法对备选方案进行筛选得到最终规划方案。这种方法和规划人员经验直接相关，难以得到最优方案。更为合理有效的方法是采用优化规划方法建立大规模风电并网的电网规划模型直接进行求解，得到最优电网规划方案。传统的电网优化规划方法通常采用新建线路投资最小作为目标，对含有小规模风电的系统则通过使风电全额上网的隐性条件以保证风电综合效益最大，这相当于将风电作为传统机组处理，没有考虑风电的特点。请參阅
图1所示，实际上风电出力具有明显的“尖峰特性”，即风电出力通常只以很小的概率达到较高的值，按上述方法得到的方案线路利用率低下、经济性差，造成投资浪费。这ー问题在大规模风电基地并网的情况下更为突出。因此综合考虑风电综合效益和新建线路投资，提出ー种更具经济性的最优规划方法。传统的电网规划一般只针对规划年的ー种典型运行方式进行并得到结果。在大规模风电并网的情况下，规划年实际运行方式复杂多变，按ー种典型场景规划的方案适应性不强，易导致大量补偿投资。因此采用多场景方法引入规划年多种运行方式，通过场景状态变量使各种运行方式的约束条件可以方便的引入，统ー对模型直接求解，使模型具有统ー 性和开放性。
发明内容本发明的目的在于提供一种经济合理的适用于大规模风电并网的电网优化规划方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种大规模风电并网的电网优化规划方法，包括以下步骤步骤1 获取网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据；步骤2 构造计算模型，包括以下步骤第2. 1步构建优化目标以新建线路投资和所有风电场在其使用期限内多种运行场景下的风电效益损失期望之和最小为目标函数；第2. 2歩构建约束条件，包括节点功率平衡约束；线路潮流约束；线路传输功率极限约束；机组出力约束，包括水电机组出力上下限约束、火电机组出力上下限约束、风电场出力上下限约束；风电出力损失约束，包括各风电场出力损失约束、风电基地所有风电场出力损失期望值约束；输电走廊约束，包括允许新建线路的走廊集约束、线路走廊允许新建线路数目约束；整数约束；步骤3 分别设定以下三个參数各风电场允许的出力损失最大比例；系统所有风电场的出力损失期望值占出力期望值的最大比例；规划模型收敛精度；步骤4 将由步骤1获得的网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据和由步骤3设定的三个參数，代入步骤2中构建的计算模型，采用Benders分解法或分支定界法求解，所得结果即包括新建线路集，新建线路顺序，新建线路集总投资费用，各风电场出力损失，风电基地出力损失期望值，风电基地所有风电场在使用期限内综合效益损失期望值， 目标函数值。网架规划数据包括规划年系统总节点数N ；允许新建线路的走廊集Ω ；每回走廊已有线路数量《；;；每回走廊允许新建的最大线路数量:‘;每条待选线路的电抗值Xu ；每条待选线路的传输功率极限值$ ；新建每条待选线路的造价Cu ；包括原有线路和待选线路的节点支路关联矩阵M ；系统运行预测数据包括规划年运行场景总数ns ；规划年运行场景集Γ ；每种场景出现的概率P(S)；每种场景下系统总的负荷值d(s)；每种场景下各机组出力上、下限值
对め、gび)；风电规划数据包括风电综合效益Bwind ；风电场数量Iiwind ；各风电场可用时长tk ； 各风电场的装机容量PNwind;各风电场出力分布F(gw，p(gw))，其中风电场出力，p(gw)为 gw出力相应的概率。
步骤2中的第2.1步所述的优化目标由公式⑴获得
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为待选线路集；Γ为规划年运行场景集；Cij表示i_j节点之间新建一条线路的建设成本；nu表示i-j节点之间新建线路的数量；Bwind表示単位电量风电的综合效益；s是场景状态变量；ns表示规划年运行场景总数；ρ (s)表示场景s出现的概率；
YjAgwk(S)-tk表示按照场景s运行时造成的所有风电场电量损失的期望值；k是风电场 い=1ノ
的序号； -表示风电场总数メ^⑷表示风电场k按场景S运行时的出力损失；、表示风电场k的可用时长。步骤2中的第2. 2步所述的约束条件具体包括1)节点功率平衡约束MtPl (s)+g (s)-Agw (s) = d (s)(2)式中MT是支路节点关联矩阵，PL(s)是场景s下支路功率列向量，g(s)是场景s下发电机组出力列向量，Agw(S)是场景s下风电出力损失列向量，d(s)是场景s下的负荷水平；2)线路潮流约束
权利要求
1.一种大规模风电并网的电网优化规划方法，其特征在干，包括以下步骤 步骤1 获取网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据；步骤2 构造计算模型，包括以下步骤第2. 1步构建优化目标以新建线路投资和所有风电场在其使用期限内多种运行场景下的风电效益损失期望之和最小为目标函数； 第2. 2歩构建约束条件，包括 节点功率平衡约束； 线路潮流约束； 线路传输功率极限约束；机组出力约束，包括水电机组出力上下限约束、火电机组出力上下限约束、风电场出力上下限约束；风电出力损失约束，包括各风电场出力损失约束、风电基地所有风电场出力损失期望值约束；输电走廊约束，包括允许新建线路的走廊集约束、线路走廊允许新建线路数目约束； 整数约束；步骤3 分别设定以下三个參数各风电场允许的出力损失最大比例；系统所有风电场的出力损失期望值占出力期望值的最大比例；规划模型收敛精度；步骤4:将由步骤1获得的网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据和由步骤3 设定的三个參数，代入步骤2中构建的计算模型，采用Benders分解法或分支定界法求解， 所得结果即包括新建线路集，新建线路顺序，新建线路集总投资费用，各风电场出力损失， 风电基地出力损失期望值，风电基地所有风电场在使用期限内综合效益损失期望值，目标函数值。
2.根据权利要求1所述的ー种大规模风电并网的电网优化规划方法，其特征在干，网架规划数据包括规划年系统总节点数N ；允许新建线路的走廊集Ω ；每回走廊已有线路数量《；;；每回走廊允许新建的最大线路数量‘；每条待选线路的电抗值；每条待选线路的传输功率极限值新建每条待选线路的造价Cu ；包括原有线路和待选线路的节点支路关联矩阵M ；系统运行预测数据包括规划年运行场景总数ns;规划年运行场景集Γ ；每种场景出现的概率P(s)；每种场景下系统总的负荷值d(s)；每种场景下各机组出力上、下限值宕(め、Φ)；风电规划数据包括风电综合效益Bwind ；风电场总数Iiwind ；各风电场可用时长tk ；各风电场的装机容量PNwind ；各风电场出力分布F(gw，p(gw))，其中风电场出力，p(gw)为gw 出力相应的概率。
3.根据权利要求1所述的ー种大规模风电并网的电网优化规划方法，其特征在于，步骤2中的第2. 1步所述的优化目标由公式⑴获得
4.根据权利要求1所述的ー种大规模风电并网的电网优化规划方法，其特征在于，步骤2中的第2. 2步所述的约束条件具体包括.1)节点功率平衡约束
5.根据权利要求4所述的ー种大规模风电并网的电网优化规划方法，其特征在干， 0 ^ η ^ 30%,0 ^ y ^ 20%。
全文摘要
本发明公开了一种大规模风电并网的电网优化规划方法，包括以下步骤步骤1获得网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据；步骤2构造计算模型，包括模型的目标函数及约束条件；步骤3设定计算参数；步骤4将由步骤1获得的获得网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据和由步骤3设定的三个参数输入至步骤2中构建的计算模型，采用Benders分解法、分支定界法等优化算法通过计算机进行求解。本发明方法考虑风电出力的“尖峰特性”，通过允许概率较小的风电出力尖峰值的一定损失保证电网规划方案的经济合理性，该方法综合考虑新建线路投资和风电综合效益两个方面，同时保证线路利用率和风电综合效益。
文档编号H02J3/38GK102545258SQ20121000911
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者游树堂, 王建学, 王若谷 申请人:西安交通大学