一种源网荷协同的输电网规划方法与系统与流程

本发明涉及电网规划技术领域，特别是一种源网荷协同的输电网规划方法与系统。

背景技术：

近年来，随着能源危机和环境污染问题日益加剧，传统基于化石能源利用为主的传统能源消费方式难以为继，在此背景下，以风电为代表的清洁能源得以规模化快速发展。然而，受自然因素影响，风力发电具有随机波动性，对电力系统规划运行提出了更高的要求，为了应对风电出力的变化，减少弃风情况，需要提升电力系统源网荷侧的灵活性。

提升源侧灵活性的方式包括建设抽水蓄能电站、建设灵活的燃气发电厂以及对传统火电机组进行灵活性改造三种主要方式。前两种方式需要增加占用土地资源、而且投资成本高、建设周期长。对火电机组进行灵活些改造无需增加土地资源、投资成本低，只需对传统燃煤火电机组进行技术改造，周期较短，是一种可行的提升源侧灵活性的方式。在中国，火电机组装机总量富裕但存在灵活性不足的问题，截至2019年底，我国燃煤火电装机1040gw，对传统火电机组进行灵活性改造将会很大程度上提升源侧灵活性空间。但对那些机组进行改造，如何制定火电机组灵活性改造计划的时序值得深入研究。

提升荷侧灵活性的方式包括建设储能电站、实时电力需求侧管理。前者需要增加占用土地资源、而且投资成本高。后者只需通过激励机制引导用户改善用电行为，成本相对较小。需求侧管理可以优化电网负荷需求曲线，提高电网设备负荷率，减少输变电设备容量需求，节省电网建设投资。

提升网侧灵活性的方式包括应用新型的灵活性输电技术、优化电网规划方法。应用新型的灵活性输电技术使得电网建设投资成本大大增加，而且新型技术可靠性相对较低。优化电网规划方法是指对传统的电网规划方法进行改进，使其能够适应多元化源荷情形。传统的电力系统规划通过单纯地扩大电源和输电容量来满足不断增长的高峰负荷需求，使得输变电设备的利用率较低。新形势下的电网规划方法在规划过程中需要对源网荷的实际运行情况进行模拟，使得电网规划方案能够匹配电力系统运行的实际情况。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种源网荷协同的输电网规划方法与系统，旨在解决现有技术中电网规划无法兼顾源网荷侧导致利用率低的问题，实现促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种源网荷协同的输电网规划方法，所述方法包括以下操作：

构建源网荷协同的输电网规划优化模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标并包含约束条件；

将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，将优化模型转换为混合整数线性规划模型，并直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

优选地，所述方法还包括在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，并输入规划周期内各年度每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，设定需求响应负荷参与需求响应的响应量范围和响应价格，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。

优选地，所述优化模型的目标函数表达式为：

式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；nc和nr分别表示可激励负荷和可中断负荷的个数；αw表示弃风惩罚成本；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c增加的有功功率；为可激励负荷c的边际价格；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r被中断的有功功率；ηr为时段t可中断负荷r的边际价格。

优选地，所述约束条件包括：

1)火电机组有功功率上下限约束：

其中，和分别为火电机组g的有功功率上下限；为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；δpg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；

2)常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；

3)节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率预测值；si和ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；gi、wi和di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；ci和ri分别表示节点i上的可激励负荷和可中断负荷的个数；nb为电网节点个数；

4)弃风电量约束：

其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；

5)需求响应负荷响应范围约束

其中，和为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率上下限；和为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率上下限；

6)输电线路传输容量约束：

其中，bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；

7)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：

zl≤zl^max,l＝1,l,nl

其中，zl^max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；

8)节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；

9)n-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路n-1预想事故的总个数；

10)n-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；

11)n-1预想事故情况下节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可激励负荷c增加的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可中断负荷r被中断的有功功率；

12)n-1预想事故情况下弃风电量约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；

13)n-1预想事故情况下需求响应负荷响应范围约束

14)n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：

其中，表示预想事故k下输电线路走廊上是否有线路停运，表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，表示预想事故k下输电线路走廊上没有线路停运；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；

15)n-1预想事故情况下节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。

优选地，所述输电线路传输容量约束中非线性约束表达式转换为等价的线性表达式：

其中，m为常数。

优选地，所述n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中非线性约束表达式转换成等价的线性表达式，即：

本发明还提供了一种源网荷协同的输电网规划系统，所述系统包括：

规划模型构建模块，用于构建源网荷协同的输电网规划优化模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标并包含约束条件；

模型求解模块，用于将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，将优化模型转换为混合整数线性规划模型，并直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

优选地，所述系统还包括模型参数设定模块，用于在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，并输入规划周期内各年度每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，设定需求响应负荷参与需求响应的响应量范围和响应价格，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。

优选地，所述优化模型的目标函数表达式为：

式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；nc和nr分别表示可激励负荷和可中断负荷的个数；αw表示弃风惩罚成本；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c增加的有功功率；为可激励负荷c的边际价格；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r被中断的有功功率；ηr为时段t可中断负荷r的边际价格。

优选地，所述约束条件包括：

1)火电机组有功功率上下限约束：

其中，和分别为火电机组g的有功功率上下限；为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；δpg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；

2)常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；

3)节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率预测值；si和ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；gi、wi和di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；ci和ri分别表示节点i上的可激励负荷和可中断负荷的个数；nb为电网节点个数；

4)弃风电量约束：

其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；

5)需求响应负荷响应范围约束

其中，和为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率上下限；和为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率上下限；

6)输电线路传输容量约束：

其中，bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；

7)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：

zl≤zl^max,l＝1,l,nl

其中，zl^max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；

8)节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；

9)n-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路n-1预想事故的总个数；

10)n-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；

11)n-1预想事故情况下节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可激励负荷c增加的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可中断负荷r被中断的有功功率；

12)n-1预想事故情况下弃风电量约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；

13)n-1预想事故情况下需求响应负荷响应范围约束

14)n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：

其中，表示预想事故k下输电线路走廊上是否有线路停运，表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，表示预想事故k下输电线路走廊上没有线路停运；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；

15)n-1预想事故情况下节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本发明基于源侧火电机组灵活性改造、需求侧响应机制、典型日负荷及风电等的时序特征，以经济性为目标，结合系统运行实际允许合理的弃风，构建了源网荷协同的输电网规划优化模型，并将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，从而得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案，进行火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划的联合决策，在促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的一种源网荷协同的输电网规划方法流程图；

图2为本发明实施例中所提供的一种源网荷协同的输电网规划系统框图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

下面结合附图对本发明实施例所提供的一种源网荷协同的输电网规划方法与系统进行详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种源网荷协同的输电网规划方法，所述方法包括以下操作：

s1、输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，并输入规划周期内各年度每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，设定需求响应负荷参与需求响应的响应量范围和响应价格，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。

s2、构建源网荷协同的输电网规划优化模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标并包含约束条件。

优化模型的目标函数表达式为：

式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；nc和nr分别表示可激励负荷和可中断负荷的个数；αw表示弃风惩罚成本；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c增加的有功功率；为可激励负荷c的边际价格；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r被中断的有功功率；ηr为时段t可中断负荷r的边际价格。

优化模型的约束条件包括火电机组有功功率上下限约束、常规火电机组爬坡约束、节点功率平衡约束、弃风电量约束、需求响应负荷响应范围约束、输电线路传输容量约束、输电线路走廊最大可扩建线路条数约束、节点电压相角约束、n-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束、n-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束、n-1预想事故情况下节点功率平衡约束、n-1预想事故情况下弃风电量约束、n-1预想事故情况下需求响应负荷响应范围约束、n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束以及n-1预想事故情况下节点电压相角约束，具体如下：

1)火电机组有功功率上下限约束：

其中，和分别为火电机组g的有功功率上下限；为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；δpg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率。

2)常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量。

3)节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率预测值；si和ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；gi、wi和di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；ci和ri分别表示节点i上的可激励负荷和可中断负荷的个数；nb为电网节点个数。

4)弃风电量约束：

其中，γ表示设定的风电弃电率阈值。

5)需求响应负荷响应范围约束

其中，和为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率上下限；和为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率上下限。

6)输电线路传输容量约束：

其中，bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量。

7)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：

zl≤zl^max,l＝1,l,nl

其中，zl^max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数。

8)节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角。

9)n-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路n-1预想事故的总个数。

10)n-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率。

11)n-1预想事故情况下节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可激励负荷c增加的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可中断负荷r被中断的有功功率。

12)n-1预想事故情况下弃风电量约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率。

13)n-1预想事故情况下需求响应负荷响应范围约束

14)n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：

其中，表示预想事故k下输电线路走廊上是否有线路停运，表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，表示预想事故k下输电线路走廊上没有线路停运；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率。

15)n-1预想事故情况下节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。

s3、将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，将优化模型转换为混合整数线性规划模型，并直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

所述混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式，例如将输电线路传输容量约束中非线性约束表达式转换为等价的线性表达式：

其中，m为常数。

类似地，将n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中非线性约束表达式转换为等价的线性表达式：

由此，优化模型转换为混合整数线性规划模型，可直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

本发明实施例基于源侧火电机组灵活性改造、需求侧响应机制、典型日负荷及风电等的时序特征，以经济性为目标，结合系统运行实际允许合理的弃风，构建了源网荷协同的输电网规划优化模型，并将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，从而得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案，进行火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划的联合决策，在促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。

如图2所示，本发明实施例还公开了一种源网荷协同的输电网规划系统，所述系统包括：

规划模型构建模块，用于构建源网荷协同的输电网规划优化模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标并包含约束条件；

模型求解模块，用于将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，将优化模型转换为混合整数线性规划模型，并直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

所述系统还包括模型参数设定模块，用于在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，并输入规划周期内各年度每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，设定需求响应负荷参与需求响应的响应量范围和响应价格，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。

优化模型的目标函数表达式为：

式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；nc和nr分别表示可激励负荷和可中断负荷的个数；αw表示弃风惩罚成本；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c增加的有功功率；为可激励负荷c的边际价格；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r被中断的有功功率；ηr为时段t可中断负荷r的边际价格。

优化模型的约束条件包括火电机组有功功率上下限约束、常规火电机组爬坡约束、节点功率平衡约束、弃风电量约束、需求响应负荷响应范围约束、输电线路传输容量约束、输电线路走廊最大可扩建线路条数约束、节点电压相角约束、n-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束、n-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束、n-1预想事故情况下节点功率平衡约束、n-1预想事故情况下弃风电量约束、n-1预想事故情况下需求响应负荷响应范围约束、n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束以及n-1预想事故情况下节点电压相角约束，具体如下：

1)火电机组有功功率上下限约束：

其中，和分别为火电机组g的有功功率上下限；为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；δpg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率。

2)常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量。

3)节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率预测值；为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率预测值；si和ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；gi、wi和di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；ci和ri分别表示节点i上的可激励负荷和可中断负荷的个数；nb为电网节点个数。

4)弃风电量约束：

其中，γ表示设定的风电弃电率阈值。

5)需求响应负荷响应范围约束

其中，和为规划目标年第m月典型日h时段可激励负荷c的有功功率上下限；和为规划目标年第m月典型日h时段可中断负荷r的有功功率上下限。

6)输电线路传输容量约束：

其中，bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量。

7)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：

zl≤zl^max,l＝1,l,nl

其中，zl^max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数。

8)节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角。

9)n-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路n-1预想事故的总个数。

10)n-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：

其中，rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；δrg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率。

11)n-1预想事故情况下节点功率平衡约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可激励负荷c增加的有功功率；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下可中断负荷r被中断的有功功率。

12)n-1预想事故情况下弃风电量约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率。

13)n-1预想事故情况下需求响应负荷响应范围约束

14)n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：

其中，表示预想事故k下输电线路走廊上是否有线路停运，表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，表示预想事故k下输电线路走廊上没有线路停运；为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率。

15)n-1预想事故情况下节点电压相角约束：

其中，为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。

将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，将优化模型转换为混合整数线性规划模型，并直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

所述混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式，例如将输电线路传输容量约束中非线性约束表达式转换为等价的线性表达式：

其中，m为常数。

类似地，将n-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中非线性约束表达式转换为等价的线性表达式：

由此，优化模型转换为混合整数线性规划模型，可直接由混合整数线性规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造、负荷需求响应机制与输电网规划方案。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。