一种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法，所述方法包括步骤1：采用混合整数规划法进行安全约束机组组合优化计算，获取满足目标函数和约束条件的常规发电机组的开停状态和出力计划；步骤2：采用概率潮流方法量化未来多时段风电随机性对输电裕度的影响，得到电网支路或输电断面的潮流概率分布范围；步骤3：判断潮流概率分布范围是否满足置信区间的要求，若不满足则返回步骤1，重新进行机组组合优化计算，调整所述出力计划。与现有技术相比，本发明提供的一种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法，充分考虑了风电的随机性，完善了短期安全约束调度计划在风电接入地区的使用效果，增强了短期计划的可执行性。
【专利说明】—种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种输电裕度控制方法，具体涉及一种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法。
【背景技术】
[0002]风电接入电网时一般会受到输电断面的限制，在处理网络约束时传统的日前发电计划是基于确定性的计划潮流，即次日的系统负荷预测和母线负荷预测是确定性的，而次日的计划潮流仅受发电机组的开停和出力决定，日前计划可以通过优化机组开停和出力来将计划潮流控制在合理范围。
[0003]随着风电的接入规模不断扩大，由于风电出力的不确定性，日前计划潮流一般会由常规发电机组的开停、出力以及风电的扰动共同因素所决定，因此计划潮流会带有一定程度的随机性，从而影响日前计划的网络安全约束效果，产生预料之外的潮流越界或输电断面输送裕度。因此需要在短期发电计划中为风电留出足够的调整裕度，例如单个时段需要留出足够的旋转备用和网络功率传输通道，多时段耦合则需要常规电源留出爬坡调整裕度。如何安排短期发电调度计划，需要提供一种技术方案，在满足电力系统网络安全约束的基础上，优化火电机组等常规发电机组的开停和出力，尽量消纳风电功率，提高风电接入地区的电网支路或输电断面的功率控制能力。
【发明内容】
[0004]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法，其中包括调整常规发电机组的开停状态和出力计划来控制电网输电裕度，所述方法包括:
[0005]步骤1:用混合整数规划法进行安全约束机组组合优化计算，获取满足目标函数和约束条件的常规发电机组的开停状态和出力计划；
[0006]步骤2:用基于半不变量和Gram-Charlier级数展开的概率潮流方法,计算风电接入时未来多时段电网支路或输电断面的潮流概率分布范围；以及
[0007]步骤3:判断所述潮流概率分布范围是否满足置信区间的要求，若不满足则返回步骤1，重新进行所述安全约束机组组合优化计算，调整所述出力计划。
[0008]优选的，所述步骤I中所述目标函数为
【权利要求】
1.一种适用于大规模风电接入的电网输电裕度控制方法，其中包括调整常规发电机组的开停状态和出力计划来控制电网输电裕度，其特征在于，所述方法包括: 步骤1:用混合整数规划法进行安全约束机组组合优化计算，获取满足目标函数和约束条件的常规发电机组的开停状态和出力计划； 步骤2:用基于半不变量和Gram-Charlier级数展开的概率潮流方法,计算风电接入时未来多时段电网支路或输电断面的潮流概率分布范围；以及 步骤3:判断所述潮流概率分布范围是否满足置信区间的要求，若不满足则返回步骤1，重新进行所述安全约束机组组合优化计算，调整所述出力计划。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I中所述目标函数为
其中，Nt为发电机组数，i为发电机组序号，Nt为时段数，t为时段序号，每15分钟为一个时段，则时段数Nt = 96 ;Pi(t)为t时段发电机组i的有功出力值，Cui (t)为t时段发电机组i的启机费用，Bi(PiU), t)为t时段发电机组i的发电费用。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述t时段发电机组i的有功出力值PJt)的计算公式为:
其中，uu(t)为t时段发电机组i的分段费用微增率曲线j段的标志位，为t时段发电机组i的分段费用微增率曲线j段的初始出力值，Pi,j(t)为t时段发电机组i在分段费用微增率曲线j段的出力值与初始出力值?的差值，队为分段费用微增率曲线的段数，m)为t时段发电机组i的出力下限值； 所述差值PiJt)的限制条件为:
;所述标志位
若标志位
则发电机组为开机状态，若标志位
为停机状态。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述t时段发电机组i的发电费用Bi(PiUht)的计算公式为:
其中，Ku(t)为发电机组i分段费用微增率曲线j段的斜率。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述t时段发电机组i的启机费用Cui(t)的确定方法为:若 τ(? r I σζ,, + Wm )+1,则 Cui (t) = Cui, c; 若 mr > (Τ2,,十 TrttHiKmr < (τ::,+rw)，则 cUi ⑴=cUi’w ；
若 r(/r MC,,)+i 且 Π,.) Μ?: 二.+ .),则 Cui (t) = cUi,h ；
否则,Cui (t) = O ； 其中，ΤΧΟT为发电机组i的运行时间，U.,为发电机组i的最小运行时间，f为经过最小停机时间后到温启动所需要的时间，ITw为经过最小停机时间后到冷启动所需要的时间，Cui,。、Cui, w和Cui, h为常数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I中的约束条件包括；
功率平衡约束条件
所述plMd(t)为t时段电力系统负荷预测值，所述 Ne为常规发电机组与风电机组和的数目； 备用约束条件为
所述哪和
分别为正负备用需求，所述取O为t时段发电机组i出力上限值；所述Nt为常规发电机组数； 发电机组出力Pi⑴的约束条件为:
发电机组加减负荷速率约束条件为
所述d)和 PfmrnU)分别是t时段内发电机组i上调和下调的最大出力值； 发电机组最小运行时间TZi的约束条件为:
发电机组最小停机时间7:1,的约束条件为
网络约束条件为:
其中，和C分别为电网支路或输电断面潮流的最小限值和最大限值，和ζ? ’⑴分别为t时段内所述潮流概率分布范围在置信区间α内的最小值和最大值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括: 步骤2-1:采用三参数Weibull模型获取风速概率密度函数； 步骤2-2:依据风电机组有功功率特性和所述风速概率密度函数构建风电机组的有功输出概率分布函数；依据所述有功输出概率分布函数获取风电机组的有功输出概率密度函数； 步骤2-3:依据所述有功输出概率分布函数和所述有功输出概率密度函数获取风电机组的有功输出原点矩; 步骤2-4:依据所述原点矩计算风电机组有功功率的各阶半不变量步骤2-5:计算电网各节点注入有功功率的各阶半不变量，所述各阶半不变量为由不同随机变量扰动得到的所述各阶半不变量I的和； 步骤2-6:计算每个所述电网支路或输电断面的有功功率的各阶半不变量，并通过Gram-Charlier级数展开式得到每个所述电网支路或输电断面的有功功率概率分布。
8.如权利要求7所 述的方法，其特征在于，所述步骤2-6中所述有功功率概率分布的概率密度函数为
所述有功功率概率分布的累积分布函数为
其中，PW是期望值为O、标准差为I的标准正态分布随机变量的概率密度函数； #(4是期望值为O、标准差为I的标准正态分布随机变量的累积分布函数。
9.如权利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述潮流概率分布范围在置信区间α内的最小值Μ,广为所述累积分布函数F_(x)当累积概率为(l-α )/2时对应的潮流值；所述潮流概率分布范围在置信区间α内的最大值为所述累积分布函数F_(x)当累积概率为(l+α )/2时对应的潮流值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，若所述> /s或矻“_(0< Kr不满足置信区间α的要求，则通过调整安全约束机组组合中相应电网支路或输电断面的潮流限值使得电网支路或断面潮流满足置信区间α的要求，具体为: 调整电网支路或输电断面潮流的潮流限值，调整量ΛΡ包括:
当电网支路或输电断面潮流需要向下调整时，将潮流限值的上限值设为后返回步骤I ; 当电网支路或输电断面潮流需要向上调整时，将潮流限值的下限值设为厂+ΔΡ后返回步骤I。
【文档编号】H02J3/38GK104079000SQ201410332243
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】张传成, 丁强, 董炜, 戴赛, 崔辉, 许丹, 黄国栋, 蔡帜, 朱翊, 闫翠会, 门德月 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院