提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及联络线送电计划的优化方法，具体地说是一种提高电力系统低碳化水 平的联络线送电计划优化方法。
【背景技术】
[0002] 全球气候变化、能源枯竭等一系列危机的出现使得人类不得不重新思考自身的发 展方式。坚持节能减排，发展低碳经济是各国实现可持续发展的重要途径。我国政府向世 界做出减排承诺，到2020年将实现单位⑶P碳排放量相比2005年下降40 %?45%。为达 成减排目标，实现能源供应的可持续发展，可再生能源的开发利用成为人们的关注热点。
[0003] 我国能源资源与负荷中心呈逆向分布的整体态势，跨区域大规模远距离输电成为 充分开发西部地区资源、保障负荷中心用能需求的重要方式。由于出力具有较大的波动性 和不确定性，仅风电远距离送出时外送通道的利用率较低，送电功率可控性及经济性均较 差。我国"三北"地区风电及煤炭资源较为丰富，为此，结合送端地区的资源禀赋，"风火互 济"逐渐成为我国"三北"地区开发大型能源基地的普遍方式。在合理配比的基础上，"风火 互济"可借助火电的调节能力补偿风电出力的波动，保障外送通道的功率需求。
[0004] 受以煤为主的能源结构限制，我国电力行业所产生的碳排放占我国每年因化石燃 料燃烧造成碳排放总量的一半，具有排放量大、排放强度高的特点。为达成我国所做出的 减排承诺，电力行业削减碳排放已是刻不容缓，其中一项重要的技术选择是大力发展风电 等非化石能源，提高风电在系统中的消纳比例。另外，低碳经济时代，碳排放通过碳税及碳 交易等形式被赋予一定经济成本，抬高了传统火力发电技术的发电成本。以火力发电为主 的电源结构使得国内部分区域的发电行业面临巨大的碳减排压力，在积极开发本地风电、 光伏等非化石资源的同时，区外风电的送入对山东电力系统的低碳化发展具有重要促进作 用。"风火互济"的开发方式保证了送电通道的功率可控性及输电经济性，然而由于送端火 电调节能力不足，在传统的联络线功率控制模式下可能导致弃风。
[0005] 由于我国能源负荷逆向分布的整体态势，建设跨区联络线、实现区域间电能的相 互支持成为满足负荷中心用电需求、缓解交通运输资源紧张的必然选择。现有区间联络线 的功率控制模式一般为定频率、定交换功率及联络线偏差控制模式。对于大型电网间的联 络线，传统模式便于各区域电网的分散控制，有利于维持系统的安全稳定运行。然而在低碳 发展模式下，在面临风电等大型新能源发电基地消纳困难的问题时，对于跨区域联络线，尤 其是含非化石能源基地直送负荷中心的跨区电能直送通道，传统的联络线功率控制模式不 再满足促进新能源电力消纳、促进系统低碳发展的需求，存在进一步的优化提升空间。
[0006] 我国内陆大部分地区受白天日照影响，离地30米以上高空风资源多呈现夜间风 大、白天封校的特征，使得风电出力多具有反调峰特性。在风火互济送出系统中，传统功率 控制模式不能充分适应风电出力的波动性及反调峰特性，可能出现弃风，造成低碳资源浪 费。在此背景下，如果优化向负荷中心送电的联络线送电计划，如采用具有反调峰特性的送 电计划，即在夜间送出较大的功率，虽然可能加剧受端电网的调峰压力，但却能较好地适应 风电的反调峰特性，从而减少弃风。在受端系统调峰资源的配合下，可通过送电计划的优化 促进送端风电的消纳，从而取得显著低碳效益。为此，有必要在给定风电出力预测曲线的基 础上，结合送受端的系统特性，对输电通道的送电计划进行优化分析。
[0007] 因此，针对此类大型能源基地远距离送出通道，可在风电出力预测结果的基础上， 优化安排通道的送电计划，充分利用受端系统富余的风电消纳空间促进送端地区风电的消 纳，有效减少弃风，促进负荷中心低碳化发展的同时降低系统的运行成本。
【发明内容】
[0008] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种提高电力系统低碳化水平的联络线 送电计划优化方法，该方法根据日前风电出力、负荷预测等信息，通过采用优化安排的联络 线送电计划，可以充分利用受端系统的风电消纳空间，协助送端系统消纳风电，优化全局系 统运行。
[0009] 为解决上述问题，本发明提供的一种提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划 优化方法，包括以下步骤：
[0010] 第一步，建立优化分析模型：
[0011] 系统总的运行成本为minC^+C^bm
[0012] 其中：
【主权项】
1. 一种提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方法，其特征在于，包括以下 步骤： 第一步，建立优化分析模型： 系统总的运行成本为minC&n+Ctobm 其中：
式中，C&n为系统的发电成本；Ctobm为系统的碳排放成本；DT为优化时段集合；D机组类型集合；C\表示第k类机组的单位发电成本；c°表示单位碳排放的经济成本；ek表 示第k类机组单位发电产生的碳排放；PEt，k和P分别表示联络线送端和受端第k类机组 在第t时刻的有功出力，上标E和I分别表示送端及受端系统；At表示问题分析的时间跨 度； 约束条件包括： a、 发电负荷平衡约束
式中，为输电通道的线损率，Dt为受端系统在第t时刻的负荷； b、 爬坡约束
式中，SDk、Suk分别为表示第k类机组升、降出力能力的爬坡率，上标max表示各类型 机组的装机容量； c、 各类机组出力上下限约束 cl、对于火电、核电及具有一定调节能力的蓄水式水电站等常规发电技术，约束为：
式中，示各类型机组的最小出力，PmMk表示最大装机容量，c2、对于风电、光伏及径流式水电站等发电技术，约束为：
式中，PF°\k为对第k类机组在第t时刻可调度出力的预测值， d、 联络线送电计划约束
式中，分别为t时刻联络线允许输送的最大和最小功率值，fut为通道在第t时刻的送电功率，
第二步，收集第一步中的相关数据，以及系统负荷曲线和风电出力预测曲线，并设计待 选联络线送电计划； 第三步，将第二步中收集的相关数据，以及系统负荷曲线、风电出力预测曲线和待选联 络线送电计划代入第一步的优化分析模型中，并采用优化软件求解； 第四步，通过对多条备选送电计划的对比分析，选择运行成本最低的送电计划。
2. 根据权利要求1所述的提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方法，其特 征在于，建立优化分析模型时，对各类机组分别进行建模，将送、受端系统均视为单个节点， 各类机组均等值为单台机组，等值机组容量为该类各单台机组的容量之和，系统总负荷进 行整合接在等值节点上。
3. 根据权利要求1所述的提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方法，其特 征在于，在所述第三步中，求出不同送电计划下送端风电实际出力曲线的对比图和系统运 行成本、碳排放量和风电消纳情况的统计表。
4. 根据权利要求1或2或3所述的提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方 法，其特征在于，第三步中采用的所述优化软件为Cplex软件。
【专利摘要】提高电力系统低碳化水平的联络线送电计划优化方法，首先建立优化分析模型，然后收集系统的相关数据，以及系统负荷曲线、风电出力预测曲线和待选联络线送电计划，将相关数据代入优化分析模型中，并采用优化软件求解，通过对多条备选送电计划的对比分析，选择运行成本最低的送电计划。本发明根据日前风电出力、负荷预测等信息，通过采用优化安排的联络线送电计划，可以充分利用受端系统的风电消纳空间，协助送端系统消纳风电，优化全局系统运行。它可促进系统风电消纳，为电网的优化运行供实践指导。
【IPC分类】H02J3-46
【公开号】CN104578183
【申请号】CN201510041905
【发明人】田鑫, 康耕强, 吴健, 牛新生, 陈士方, 赵光锋, 朱秀波, 李勇, 卢兆军, 吴观斌, 许乃媛, 王洪伟, 卢志鹏, 张 杰
【申请人】国家电网公司, 国网山东省电力公司经济技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月28日