一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法

文档序号:8458694阅读:229来源:国知局
一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,属于电力系统优化运 行领域。
【背景技术】
[0002] 近年来,随着我国经济总量的持续增长,传统化石能源消费量不断攀升,环境和气 候变化问题日益突出。减少二氧化碳排放,是一个亟待解决的问题,对于控制温室效应、减 缓全球气候变暖至关重要。为推动"绿色发展,低碳发展",目前电力工业的低碳减排对策主 要有两类:一是提高清洁能源比重,风能作为一种高效清洁的能源,在全球范围内得到了大 规模应用;二是采用碳捕集与封存(carbon capture and storage, CCS)技术。
[0003] 随着大规模风电并网,跨区跨省输送新能源发电比例日益增加。风速天然具有波 动性和间歇性,风力发电的不确定性对电力系统运行的安全稳定造成了威胁。电力系统可 用输电能力(available transfer capability, ATC)是评价系统安全裕度重要指标。目前, 已有学者对含风电场的可用输电能力进行了研宄。现有多数关于ATC的研宄要求即使在不 确定环境下,系统安全约束也应严格满足,由此得到的ATC值过于保守。
[0004] 另外,在低碳减排背景下,一味增加常规发电机出力来提升可用输电能力势必会 带来碳排放量的增加,忽视了环境效益。风电对减排有着重要贡献,同时也加剧了电网的不 确定性。因此,如何在含风电场的电力系统中寻求低碳和ATC之间的协调决策成为一个值 得研宄的问题。

【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方 法,对含有风电场的电力系统协调决策其可用输电能力与碳排放之间的关系,并考虑由于 风电的随机性、间歇性、波动性对电力系统带来的影响。
[0006] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0007] 本发明提供一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,包括以下步骤:
[0008] 步骤1,分别以可用输电能力最大和含CCS装置下的碳排放量最小作为目标函数, 进行单目标优化求得两个最优解,根据两个最优解对目标函数进行规格化并建立乌托邦 线;
[0009] 步骤2,根据预设点数,在乌托邦线上均匀取点,对乌托邦线上的每个点进行如下 处理:
[0010] 2. 1,利用法线边界交叉法将多目标优化问题转化为单目标优化问题;
[0011] 2. 2,利用原对偶内点法求解单目标优化问题,得到控制量和可用输电能力、碳排 放值;
[0012] 2. 3,将步骤2. 2所得的解作为电力系统运行控制方案,并以此为基准运行点进行 概率潮流计算,利用半不变量和Cornish Fisher级数求得状态变量的概率分布以调整机会 约束;
[0013] 2. 4,判断机会约束是否满足,若满足则停止计算,输出步骤2. 2的计算结果,转至 步骤2.5 ;否则,调整机会约束的上下限后,返回步骤2.2 ;
[0014] 2. 5,判断是否取遍乌托邦线上的所有点,若是,则停止计算;否则,取下一未处理 点,返回步骤2. 1。
[0015] 作为本发明的进一步优化方案,步骤1中以可用输电能力最大作为目标函数,其 表达式为:
【主权项】
1. 一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,分别以可用输电能力最大和含CCS装置下的碳排放量最小作为目标函数,进行 单目标优化求得两个最优解,根据两个最优解对目标函数进行规格化并建立乌托邦线; 步骤2,根据预设点数,在乌托邦线上均匀取点,对乌托邦线上的每个点进行如下处 理: 2. 1,利用法线边界交叉法将多目标优化问题转化为单目标优化问题; 2. 2,利用原对偶内点法求解单目标优化问题,得到控制量和可用输电能力、碳排放 值; 2. 3,将步骤2. 2所得的解作为电力系统运行控制方案,并以此为基准运行点进行概率 潮流计算,利用半不变量和CornishFisher级数求得状态变量的概率分布以调整机会约 束; 2. 4,判断机会约束是否满足,若满足则停止计算,输出步骤2. 2的计算结果,转至步骤 2. 5 ;否则,调整机会约束的上下限后,返回步骤2. 2 ; 2. 5,判断是否取遍乌托邦线上的所有点,若是,则停止计算;否则,取下一未处理点,返 回步骤2. 1。
2. 根据权利要求1所述的一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,其特征在 于,步骤1中以可用输电能力最大作为目标函数,其表达式为:
式中,Pdi为节点i的有功负荷;SK为受电区域。
3. 根据权利要求1所述的一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,其特征在 于,步骤1中以含CCS装置下的碳排放量最小作为目标函数,其表达式为:
式中,Ss为送电区域;为单位时间内碳排放强度;PgM为节点i发电机用于注入电网 的功率;Pgu为节点i发电机用于捕集碳的功率;Kb为相同类型机组单位能耗下的二氧化碳 捕集量。
4. 根据权利要求1所述的一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,其特征在 于,步骤2. 3中状态变量包括节点电压和线路功率。
5. 根据权利要求1所述的一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,其特征在 于,步骤2. 3中利用半不变量和CornishFisher级数求得状态变量的概率分布以调整 机会约束,具体为:根据节点注入功率各阶半不变量求得状态变量的各阶半不变量,结合 CornishFisher级数得到状态变量的概率分位点,据此调整机会约束上下限。
【专利摘要】本发明公开了一种含有风电场的低碳可用输电能力计算方法,通过多目标规划协调优化决策可用输电能力与碳排放。本发明首先建立了含风电场及碳捕集装置的多目标优化模型,以可用输电能力最大和二氧化碳排放量最小为目标函数,并采用法线边界交叉法求解该确定性多目标规划模型;针对风电出力的不确定性,以机会约束的形式表示系统安全约束;在所求得的确定性解的基础上进行概率潮流计算,利用半不变量和Cornish Fisher级数将机会约束调整为确定性约束,不断迭代求解至机会约束满足。本发明协调了电力系统安全性与环保性之间的关系,在低碳减排背景下具有现实意义。
【IPC分类】H02J3-00, G06Q50-06, G06F19-00, H02J3-38
【公开号】CN104779614
【申请号】CN201510208266
【发明人】孙国强, 陈霜, 卫志农, 李逸驰
【申请人】河海大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月28日
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1