一种适应电力市场化改革的电源和电网协调规划方法与流程

本发明涉及电力电网规划的技术领域，尤其是涉及一种适应电力市场化改革的电源和电网协调规划方法。

背景技术：

电力市场化改革下，电源、负荷等电网规划的边界条件发生变化，新能源规模快速增长，且集中式和分布式电源等多种开发模式的推广，使得电网要面对更加严峻的消纳问题，而电力市场环境下的实时波动电价与负荷的不可控性增加都加大了负荷预测的难度。同时，电力市场化改革下，输配电价的实施改变了电网公司的盈利模式，促使其必须降低成本，电网投资规模受到影响；政府对电网公司的监管将更加严格，电网公司自身规划管理提出更高的要求。传统规划方法是优先保证电网的安全可靠运行并适当控制建设成本，而电力市场化改革改变了规划主体，由政府来承担更多的电网规划职能，需要综合协调市场运作各方的利益，以满足在低成本下消纳更多清洁能源的期望和要求，需要寻求一种能有效地协调电源和电网规划的方法，否则将导致电压偏移、电能质量下降或者电网输电阻塞、输电瓶颈等问题。

技术实现要素：

本发明针对电力市场化改革下的规划方法，由于新能源大规模发展和输配电价的实施引起边界条件的改变，提出了一种适应电力市场化改革的电源和电网协调规划方法。本发明在电力规划模型建立中，将安全可靠性、电力供应能力和新能源消纳能力等作为规划的约束条件，充分考虑了新能源消纳能力与电价模式的改变，适应电力市场化改革。

本发明提出了一种适应电力市场化改革的电源和电网协调规划方法，基于建立的网源协调的电网规划模型及其约束条件，电网规划模型目标函数为：maximumf＝f-c；

其中，环境效益为：

新增输电线路投资建设成本为：

输配电增量效益为：f1＝pi；

新增变电容量投资建设成本为：ct＝ck2pt；

式中：f为总经济效益，产出效益f包括输配电增量效益f1和环境效益f2，成本函数c包括新增输电线路投资建设成本cl和新增变电容量投资建设成本ct；p为电力市场化改革下的输配电电价；i为输配电增量；为碳排放交易的年平均收盘价格；为新能源替代传统电源后的二氧化碳减排量，单位是：t；αco2为传统火电发电机组的co2排放因子，单位是：t/(mw·h)；t为新能源发电的持续时间，单位是：h；g为新能源替代传统电源的发电功率，单位是：mw；k为传统电源的碳排放额度，单位是：t；，ck1为第k类导线的单位价格，单位是：万元/千米；lij为节点i、j之间线路的长度；zijk为规划方案中i、j之间第k类导线增加的回数，ck2为单位变电容量的价格，单位是：万元/mw；pt为新增变电容量(负荷增长-分布式电源y)，单位是：mw；

规划模型的约束条件包括：新能源增长规模约束，电力电量平衡约束，电网投资额度约束，容载比约束，电压幅值偏差约束，输电线路传输容量约束和新能源利用指标约束；

约束一，新能源增长规模约束为：

x+y≤pmax

约束二，电力电量平衡约束为：

约束三，电网投资额度约束为：

cl≤cmax

约束四，容载比约束为：

rmin≤r≤rmax

约束五，电压幅值偏差约束为

δu/u＜±5％

约束六，输电线路传输容量约束

pl≤pmax

约束七，新能源利用指标约束为

式中：x为集中式新能源发电接入规模，单位是：mw；y为分布式电源接入规模，单位是：mw；pmax为按地区规划最多能接入新能源规模，单位是：mw；n代表节点，表示节点n在时段t上所有发电机组出力之和；表示所有在时段t注入节点n的线路潮流之和；代表所有在时段t的线路网损之和；表示时段t节点n的总负荷；cl为规划方案总投资，cmax为该地区所分配到的最大投资额度；r为变电站容载比；rmin和rmax分别为该变电站对应电压等级容载比的上下限；pl为线路上通过的有功功率，单位是：mw；pmax为线路经济输送容量上限，单位是：mw；fw为新能源实际提供给负荷的出力数据，单位是：mw；p为风电场的可出力数据，单位是：mw；

包括以下步骤：

步骤1、对某待改进网架在多个典型场景下进行psasp电气潮流计算，典型场景按水平年负荷增长不同情况设置；

步骤2、以psasp中电气潮流计算结果和数据为基础，带入模型中，以遗传算法为求解方法给出多种规划方案，即线路扩建和变电站扩容方案，用约束条件筛选出各场景下规划方案的有效解；

步骤3、在模型中计算有效解的目标函数，比较同一场景下不同规划方案的目标函数，选择总经济效益最大的方案作为该种典型场景的最优规划方案。与最接近的现有技术比，本发明具有以下有益效果：

本发明分析了电力市场化改革下，新能源大规模发展和输配电价的实施，所引起的边界条件改变。在对安全可靠性指标、电力供应指标和新能源消纳指标的量化分析的基础上，建立了适应电力市场化改革的电源和电网协调规划模型，对电网的规划设计方案从多个方面进行量化计算，从而实现对电网规划设计方案进行更加客观的比选和优化，提高电网投资的经济效益和社会效益，模型的优化结果可用于指导电网公司的决策。

附图说明

附图1是本发明的适应电力市场化改革的电源和电网协调规划模式图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明提出了一种适应电力市场化改革的电源和电网协调规划方法，包括两个部分：

第一部分：在电力市场化改革的基础上，建立适应电力市场化改革的电源和电网协调规划模型。

第二部分：在多种规划期的典型场景下进行电气计算，将计算结果带入第一部分所建立的模型中，得到多种规划设计方案，并计算出每种方案的总经济效益，选择最高者为最优的电网规划方案。

第一部分：建立适应电力市场化改革的电源和电网协调规划模型如下：

(1)目标函数

模型的目标函数包括效益函数和成本函数两方面，效益函数包括输配电增量效益和环境效益，成本函数包括新增输电线路投资建设成本和新增变电容量投资建设成本。具体为：

式中：f为总经济效益，f为产出效益，c为成本函数。

目标函数(1)的第二行为总效益：包括输配电增量效益和环境效益，p为电力市场化改革下的输配电电价，i为输配电增量，pco2为碳排放交易的年平均收盘价格；为新能源替代传统电源后的二氧化碳减排量，t；αco2为传统火电发电机组的co2排放因子，t/(mw·h)；t为新能源发电的持续时间，h；g为新能源替代传统电源的发电功率，mw；k为传统电源的碳排放额度，t。第三行为总成本：包括新增输电线路投资建设成本和新增变电容量投资建设成本，ck1为第k类导线的单位价格，万元/千米；lij为节点i、j之间线路的长度；zijk为规划方案中i、j之间第k类导线增加的回数，ck2为单位变电容量的价格，pt为新增变电容量(负荷增长-分布式电源y)。

(2)约束条件

2-1)新能源增长规模约束为：

x+y≤pmax

式中：x为集中式新能源发电接入规模，mw；y为分布式电源接入规模，mw；pmax为按地区规划最多能接入新能源规模，mw。

2-2)电力电量平衡约束为

式中：n代表节点，表示节点n在时段t上所有发电机组出力之和；表示所有在时段t注入节点n的线路潮流之和；代表所有在时段t的线路网损之和；表示时段t节点n的总负荷。

2-3)电网投资额度约束为

cl≤cmax

式中：cl为规划方案总投资，cmax为该地区所分配到的最大投资额度。

2-4)容载比约束为

rmin≤r≤rmax

式中：r为变电站容载比；rmin和rmax分别为该变电站对应电压等级容载比的上下限。

2-5)电压幅值偏差约束为

δu/un＜±5％

2-6)输电线路传输容量约束

pl≤pmax

式中：pl为线路上通过的有功功率，mw；pmax为线路经济输送容量上限，mw。

2-7)新能源利用指标约束为

式中：fw为新能源实际提供给负荷的出力数据；p为风电场的可出力数据。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。