专利名称：一种交直流输电适用范围的获取方法
技术领域：
本发明涉及一种输电适用范围的选取方法，尤其是涉及一种交直流输电适用范围的获取方法。
背景技术：
特高压直流和交流具有远距离、大容量输电的技术优势，有利于节约输电走廊、降低线路损耗、提高输电能力，能够适应未来我国大规模跨区输电要求。交流输电和直流输电具有不同的技术特点。交流具有网络功能，可以灵活的汇集、输送和分配电力，需要各电压等级协调配合；电网结构越坚强，输送能力越大。直流是点对点输电方式，需要依据输电容量和输电距离合理选择电压等级，必须依托坚强交流网架才能发挥作用。包括特高压在内的交直流输电方式和电压等级的选择与具体送电需求、电网系统条件、受端电网承载能力、经济性等因素均有关系，尤其是与电网的安全稳定水平密切相关。目前国内有很多交直流输电范围方面的研究，并取得了一定的成果，对于我国电网建设具有一定的指导意义，但也存在缺乏方法系统化、结论不明确等缺点。有的研究按照经济输电距离分析，提出了特高压交流、特高压直流和超高压交流的适用范围，考虑因素较为单一；有文献从宏观上提出特高压交流主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设，特高压直流主要定位于送受关系明确的远距离大容量输电以及部分大区、省网之间的互联，两者相辅相成，互为补充，具有一定指导意义，但结论不明确，未能提出有效的评估方法，无法指导未来具体的电网输电方式的规划选择问题。随着电网建设的快速发展，目前急需采用一套考虑多因素影响的交直流输电方式的评价方法，建立各电网条件下满足输电需求的交直流输电模型，评估各电压等级交直流输电的经济技术优越性，从而总结得到交直流输电适用范围，可指导未来电网中不同输电需求下，输电方式以及输电电 压等级的选择，充分发挥不同输电方式、各电压等级输电的优势，为电网规划的科学决策提供支持。
发明内容
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤I,给定一个输电距离和输电容量已知的输电情景,分别建立基于交、直流输电方式的两个经济性最优交直流输电模型；步骤2，为了比较步骤I中得到的两种输电方式及电压等级输电模型的优劣性，根据交直流输电特性，获取反映各电压等级交、直流输电特性的技术参数，筛选出影响交直流输电适用范围的评价参数；步骤3，对步骤I所得到的两种输电模型进行步骤2所述参数的计算，得到该交、直流输电模型的各评价参数值；步骤4，综合步骤2所提出的评价参数对步骤I中得到的两种输电模型进行综合优选，得到该输电情景下经济技术最优的输电模型；步骤5，拟定多组典型的输电情景，在各输电情景下，重复步骤1-4，优选出各输电情景下经济技术最优的交直流输电模型，进而获取交直流输电适用范围。在上述的一种交直流输电适用范围的获取方法，所述的步骤I中，具体操作方法是:步骤1.1，基于交流输电系统等值的数学模型，多回输电线路及不同串补度的输电线路参数按式一到式三进行修改:
权利要求
1.一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，给定一个输电距离和输电容量已知的输电情景，分别建立基于交、直流输电方式的两个经济性最优交直流输电模型； 步骤2，为了比较步骤I中得到的两种输电方式及电压等级输电模型的优劣性，根据交直流输电特性，获取反映各电压等级交、直流输电特性的技术参数，筛选出影响交直流输电适用范围的评价参数； 步骤3，对步骤I所得到的两种输电模型进行步骤2所述参数的计算，得到该交、直流输电模型的各评价参数值； 步骤4，综合步骤2所提出的评价参数对步骤I中得到的两种输电模型进行综合优选，得到该输电情景下经济技术最优的输电模型； 步骤5，拟定多组典型的输电情景，在各输电情景下，重复步骤1-4，优选出各输电情景下经济技术最优的交直流输电模型，进而获取交直流输电适用范围。
2.根据权利要求1所述的一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，所述的步骤I中，具体操作方法是: 步骤1.1，基于交流输电系统等值的数学模型，多回输电线路及不同串补度的输电线路参数按式一到式三进行修改:
3.根据权利要求1所述的一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，所述步骤2中的具体步骤是:在交直流输电特性的研究基础上，获取反映各电压等级交、直流输电特性的相关技术参数，筛选出影响交直流输电模型比选的评价参数，构建用于交直流输电适用范围研究的评价参数:包括功率传输特性参数、经济性参数、可靠性参数、电磁环境参数四个一级参数，进而分为功率传输特性的最大传输功率、单回线故障损失功率、经济性参数的投资成本、输电损耗、运维费用、可靠性参数的强迫停运率、能量可用率以及电磁环境参数的可听噪声、无线电干扰、输电走廊10个二级参数，各参数原始值的计算方法如下:步骤2.1，功率传输特性参数包含最大传输功率和单回线故障损失功率；交流的最大传输功率是采用热稳定、电压降落限制、静态稳定限制等计算步骤1.1中得到的交流输电模型的极限传输功率；直流的最大传输功率则是采用额定容量乘以1.1的因子；交流的单回线故障损失功率是将步骤1.1中得到的交流输电模型的线路回数减I后，采用热稳定、电压降落限制、静态稳定限制等计算其极限传输功率与给定输电容量之差；直流输电模型的单回线故障损失功率，即计算其单级运行时的最大传输功率与给定输电容量之差； 步骤2.2，经济性参数包含投资成本、输电损耗费用和运行维护费用；投资成本是参考工程案例，对交直流输电模型进行投资成本的估算，交流输电模型的投资成本包含输电模型的送、受端变电站、中间开关站、串补、线路的建设费用，直流输电模型的投资成本包含输电模型的换流站和线路投资费用；交、直流输电模型的输电损耗费用是仿真计算交直流输电模型的线路损耗后，按式五计算线损费用；交、直流输电模型的运行维护费用则按式六计算运行维护费用: 线损费用=上网电价X线损电量X (I 一电厂利润率)式五 运行维护费=固定资产原值X运行维护费率式六； 步骤2.3，电磁环境参数包含可听噪声、无线电干扰和输电走廊；可听噪声按照工程设计规范，取交直流各电压等级的可听噪声的分贝数；无线电干扰取交直流各电压等级的无线电干扰限制值；输电走廊则按照环保标准和建筑规范进行取值； 步骤2.4，可靠性参数包含强迫 停运时间和能量可用率；交流输电的强迫停运时间按各关键设备的统计平均停运时间进行累计，直流输电的强迫停运时间则取九个直流输电系统的平均值；交流系统的能量可用率按I减去线路、断路器、母线、隔离开关、变压器的不可用系数之和得到，直流系统的能量可用率则取9个直流输电系统的能量可用率的平均值。
4.根据权利要求1所述的一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，所述步骤3中的具体操作方法是: 对给定输电需求下步骤I所建立的经济性最优交、直流输电模型进行步骤2所述参数的计算，得到该交、直流输电模型的各评价参数原始值，为了消除各评价参数之间在量纲和级别上的差异，对各参数原始值按式七和式八进行标准化处理，即计算相对优属度，如下:对于越大越优评价参数，其相对优属度为_ ,、rU - ~ 式七 ^ /max 对于越小越优评价参数，其相对优属度为 式八 Λ 其中，Xij> rij为第j个方案的第i个参数的原始值和标准值，Ximax> Ximin为各方案中第i个参数的最大值、最小值，参数标准值按式九进行归一化处理，如下:
5.根据权利要求1所述的一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，为了综合步骤2所提出的评价参数体系对步骤I中得到的两种输电模型进行综合优选时，需要确定各参数的相对重要程度，因此采用参数的权系数来反映各参数的重要程度，步骤4分别采用主客观赋权法确定各参数的权系数后，进一步采用基于矩估计理论的最优组合赋权方法得到交直流输电模型的各评价参数的最优组合权重，最终对两种输电模型进行综合优选，得到经济技术最优输电模型，所述步骤4中的具体操作方法是: 步骤4.1，采用主观赋权法，改进Gl法和改进AHP法，得到两个主观权重；改进Gl法是根据用户需求，对各评价参数进行二元比较，确定评价参数的序关系，并建立评价参数的定量标度与语气算子之间的对应关系，最终确定各参数与第一个参数的重要性程度之比，归一化后得到各参数所占权重；改进AHP法则是建立一种新的指数标度，对各参数进行两两比较，建立判断矩阵A= CaijOnxn,计算该矩阵的特征值及特征向量，对最大特征值所对应的特征向量进行归一化，即得到各参数的权重； 采用客观赋权法，熵权法以及标准差和平均差赋权法，以评价参数值为数据信息，得到两个客观权重；熵权法的计算方法为: 令方案Ai对参数&的参数值记为ru，对各评价参数按如下公式进行信息熵的计算:
6.根据权利要求1所述的一种交直流输电适用范围的获取方法，其特征在于，步骤I到步骤4是对于在给定输电需求时，完成了输电模型的建立以及输电方式和输电电压等级的优选，步骤5的主要内容为，步骤5.1，拟定交直流输电适用范围研究的96种输电情景，考虑1000千伏变压器容量，1000千伏变压器容量以及直流各电压等级的额定容量，输电容量选取280万千瓦、440万千瓦、580万千瓦、700万千瓦、800万千瓦、860万千瓦；输电距离则选为100公里 1600公里； 步骤5.2，对步骤5.1中拟定的96种输电情景进行步骤I到步骤4的交直流输电综合优选，分别计算出交流和直流输电模型的综合评价值，比较两值大小，进而获取交流输电适用范围与直流输电适用范围，然后获取 各输电情景下的输电模型的输电方式和电压等级，即得到交流各电压等级和直流各电压等级的输电适用范围。
全文摘要
本发明涉及一种交直流输电适用范围的获取方法，它能够在给定的输电距离和输电容量下建立从电源到受端电网的各高电压等级交直流输电模型。在此基础上，建立了考虑功率传输特性、电磁环境特性、经济性等多因素的交直流输电方式的综合评价指标体系，同时采用基于最优组合权重的综合优选方法，结合交直流输电模型，对多组典型输电情景进行交直流输电方式的综合优选，总结得到了交直流输电方式适用范围。该方法对于未来电网建设具有较大的参考价值，特别是为各大能源基地外送输电方式的选择提供参考依据。
文档编号G06Q50/06GK103236023SQ20131009734
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者邓永辉, 刘建琴, 彭晓涛, 夏俊丽, 高艺, 罗金山, 王丹 申请人:国家电网公司, 国网北京经济技术研究院, 武汉大学