两个电气距离相近大电源最大联合送出能力评估方法与流程

1.本发明涉及电力系统电源接入系统评估、源与网协同发展适应性分析领域，具体地说是一种考虑多断面制约的两个电气距离相近大电源在电网中最大联合送出能力评估方法，适用于评估特高压交直流混联电网中的大容量电厂、机组机群以及特高压直流的电源疏散能力。


背景技术：

2.电源送出能力及疏散消纳一直是电力调控运行人员关注的影响电力系统电力平衡、运行安全风险的重点。为满足未来快速增长的电力供应需求，电网规划存在大容量电厂、特高压直流在未来几年密集投产的情况，存在电网与电源发展不协调、网架强度适应性不足的情况。受到电网发展速率相对滞后、局部电网断面存在制约的因素，交直流混联电网中的大电源(含大容量电厂、特高压直流)存在无法满功率输送的问题，影响了电力系统的安全可靠供电。
3.另外，随着新型电力系统发展、新能源规模投产，电网运行特性日益复杂，新能源出力的不确定性和波动性使得电网输电断面潮流控制愈发困难。因此，亟需充分挖掘和发挥传统电源在电网中的运行潜能和效率。
4.文献一《交直流混联电网下直流输电系统运行面临的挑战及对策》(电网技术，2022，46(2)：503-510)指出近年来交直流系统相互影响，包含特高压直流与交流系统、直流与新能源电源的相互影响，区域交直流混联电网呈现复杂运行特性。文献二《考虑网源协同的输电网适应性扩展规划》(电网技术，2019，43(9)：3360-3369)提出计及电网运行安全效率和供需平衡充裕性的电网结构及电源容量适应性指标，建立了考虑网与源协同优化的规划模型。上述分析有效提高了电网规划方案的适应性和灵活性，但目前尚缺乏有效且简明的方法用以快速评估实际电网方式中两个具体电源的最大送出能力，用以直接指导电网运行方式安排。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，从电源容量与电网结构的适应性出发，提供一种考虑多断面制约的两个电气距离相近大电源在电网中最大联合送出能力评估方法，其以实际电网运行方式数据为基础，针对两个电气距离较近的大电源，寻找制约断面并计算得到考虑各制约断面不越限情况的两个大电源输出功率预安排值，评估大电源最大联合送出能力及对应的主要制约断面，用于分析实际运行方式中的电源输送能力，指导电网实际运行方式安排，保障电网安全高效运行。
6.为此，本发明采用的技术方案如下：两个电气距离相近大电源最大联合送出能力评估方法，其包括：
7.第一步：根据目标省级电网运行方式数据，选取待评估的两个目标大电源对象，安排待评估目标大电源至额定功率运行，同时均匀调整省内燃煤机组出力保证全省受入电力
的边界条件不变；进行潮流计算，得到电网潮流分布结果，判断是否存在至少一个越限断面其潮流超过稳定限额的情况，若是则转至第二步，否则输出目标运行方式下两个大电源能够同时满功率输送的评估结果；
8.第二步：逐个计算单一目标大电源功率变化对第一步中的各越限断面的转移系数，大电源功率安排值变化后同样需要均匀调整省内燃煤机组出力，以保证全省受入电力的边界条件在变化前后不变；
9.第三步：依次从越限断面中选取两个断面作为组合，基于初始运行方式和转移系数，计算得到该越限断面组合同时运行在稳定限额时对应的大电源预安排功率值，判断两个大电源的预安排功率值是否均大于等于0，若是则转至第五步，否则转至第四步；
10.第四步：剔除所选取的越限断面组合，转至第三步；
11.第五步：计算所选越限断面组合同时运行在稳定限额时对应两大电源预安排功率值之和；
12.第六步：判断是否已考虑所有两两越限断面组合，若是则转至第七步，否则转至第三步；
13.第七步：得到考虑剔除后的各越限断面组合中两大电源预安排功率值之和中的最小值以及所对应的越限断面组合。
14.进一步地，第一步中，所述的大电源对象指大容量发电厂、机组群或特高压直流换流站。
15.进一步地，第二步中，转移系数指大电源功率变化对越限断面的影响灵敏度，其数值不受大电源功率变化影响，仅与电网网架结构相关。电网网架的优化调整将影响转移系数和断面稳定限额值，从而改变电源在电网中的送出能力。
16.进一步地，第二步中，转移系数的计算公式如下：
[0017][0018]
式中，i为越限断面，j为待评估大电源x、y，k
ij
指待评估大电源j对越限断面i的转移系数；p
i0
、p
j0
为初始功率数值，p
i1
、p
j1
为变化后对应的功率数值。
[0019]
进一步地，第三步涉及的计算公式如下，以越限断面a、b组合为例：
[0020]
p
a0
+k
ax
(p
x-p
x0
)+k
ay
(p
y-p
y0
)≤p
a_max
[0021]
p
b0
+k
bx
(p
x-p
x0
)+k
by
(p
y-p
y0
)≤p
b_max
[0022]
式中，p
a0
、p
b0
分别为初始运行方式中断面潮流的初始安排功率值；p
x0
、p
y0
分别为初始运行方式中大电源x、y初始安排功率值；p
x
、py分别为越限断面组合同时运行在稳定限额时对应的大电源x、y的预安排功率值；p
a_max
为越限断面a的稳定限额，即越限断面a保证电网安全稳定运行的最大允许输送潮流；p
b_max
为越限断面b的稳定限额，即越限断面b保证电网安全稳定运行的最大允许输送潮流。
[0023]
进一步地，第三步中，若求得大电源预安排功率值存在小于0的值，说明所选取的两个断面在实际运行中无法同时达到稳定限额，即一个断面功率达到稳定限额值，另一个断面功率不超稳定限额值。
[0024]
进一步地，第三步中，若仅有一个越限断面，考虑转移系数小的大电源额定功率运行，再计算得到该越限断面运行在稳定限额时转移系数大的大电源预安排功率值。
[0025]
进一步地，第五步涉及的计算公式如下：
[0026]
p
xy
＝p
x
+py[0027]
式中，p
x
、py分别为越限断面组合同时运行在稳定限额时对应的大电源x、y的预安排功率值。
[0028]
进一步地，第七步中，各越限断面组合中两大电源预安排功率值之和中的最小值，即两个待评估大电源保证各断面均不越限的最大联合送出能力，对应的越限断面组合为制约两个待评估大电源疏散的主要制约断面。
[0029]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0030]
1.流程简单、计算快速，提出的大电源最大联合送出能力评估方法符合电网调控运行需求，可有效应用于实际电网运行方式安排。
[0031]
2.基于实际运行方式，考虑各个越限断面后得到的大电源功率预安排值和最大联合送出能力，指导实际电网运行方式安排在满足安全约束的前提下发挥出最大供电能力。
[0032]
3.快速精准的评估方法计算便捷、准确性强，解决了传统分析高度依赖调控运行人员经验初判、多次调整潮流数据试错、缓慢逐步接近结果等流程重复、繁琐、易错、耗时的缺点。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1是本发明评估方法的流程图；
[0035]
图2是本发明具体实施方式中电网的示意图。
具体实施方式
[0036]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
在供电需求快速增长、电源与电网发展不完全协调的背景下，交直流混联电网中电气距离相近的大电源受到电网发展速率相对滞后、局部电网断面存在制约的因素，在某些运行方式下可能存在无法同时满功率输送的问题，影响电力系统可靠供电。另外，新能源规模投产及其出力波动性和不确定性，使得电网输电断面潮流控制愈发困难，亟需挖掘和评估传统电源在电网运行中的潜能。
[0038]
基于上述原因，本发明提供一种考虑多断面制约的两个电气距离相近大电源在电网中最大联合送出能力评估方法，总体流程框图如图1所示。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
[0039]
第一步：根据目标省级电网运行方式数据，选取待评估的两个目标大电源对象x和y，安排待评估大电源x和y至额定功率p
x_rated
和p
y_rated
运行，同时均匀调整省内燃煤机组出
力保证全省受入电力的边界条件不变。采用bpa仿真软件进行潮流计算，得到电网潮流分布结果，筛选出断面潮流超过其稳定限额的断面a、b、c、d等，转至第二步，否则输出待评估大电源能够同时满功率输送的评估结果。
[0040]
第二步：逐个计算单一目标大电源x或y功率变化对第一步中的a、b、c、d等各越限断面的转移系数k，功率变化可取10万千瓦。大电源功率安排值变化后同样需要均匀调整省内燃煤机组出力以保证全省受入电力的边界条件在变化前后不变。
[0041][0042]
式中，i为越限断面a、b、c、d等，j为待评估大电源x、y，k
ij
指大电源j对断面i的转移系数。p
i0
、p
j0
为初始功率数值，p
i1
、p
j1
为变化后对应的功率数值。
[0043]
第三步：依次从越限断面中选取两个越限断面作为组合，基于初始运行方式和转移系数k，计算得到该越限断面组合同时运行在稳定限额时对应的大电源预安排功率值p
x
和py，判断两个大电源的预安排功率值是否均大于等于0，若是则转至第五步，否则转至第四步。
[0044]
p
a0
+k
ax
(p
x-p
x0
)+k
ay
(p
y-p
y0
)≤p
a_max
[0045]
p
b0
+k
bx
(p
x-p
x0
)+k
by
(p
y-p
y0
)≤p
b_max
[0046]
以断面a、b组合为例，式中p
a0
、p
b0
、p
x0
、p
y0
分别为初始运行方式中断面潮流和大电源初始安排功率值。
[0047]
第四步：求得的p
x
和py若存在小于0的值，说明所选取的断面组合在实际运行中无法同时运行在稳定限额数值水平，即一个断面功率达到稳定限额值，另一个断面不超限。剔除所选取的越限断面组合，转至第三步。
[0048]
第五步：计算所选越限断面组合同时运行在稳定限额时对应两大电源预安排功率之和p
xy
。
[0049]
p
xy
＝p
x
+py[0050]
第六步：判断是否已考虑所有两两越限断面组合，若是则转至第七步，否则转至第三步。
[0051]
第七步：输出所有越限断面组合对应两大电源预安排功率值之和中的最小值，即min(p
x
+py)。得到的预安排功率值之和最小值为两个待评估大电源保证各断面均不越限的最大联合送出能力，预安排功率值之和最小值对应的越限断面组合为制约两个待评估大电源疏散的主要制约断面。
[0052]
效果验证：为了测试本发明所述方法的有效性，采用本发明对浙江实际电网进行仿真验证。
[0053]
针对浙江电网某种典型运行方式中大电源x和y进行分析评估，存在四个越限断面a、b、c、d，电网结构简略示意图见图2所示，相应参数数值和转移系数计算结果如表1所示。
[0054]
表1浙江电网某种典型方式评估分析结果
[0055][0056]
依据表1可得到本发明步骤三中的联列公式，如下。
[0057]
398+0.1557(p
x-750)+0.1416(p
y-690)≤310
[0058]
287+0.1537(p
x-750)-0.2116(p
y-690)≤300
[0059]
308+0.1017(p
x-750)+0.49(p
y-690)≤380
[0060]
310+0.3134(p
x-750)-0.2116(p
y-690)≤300
[0061]
根据上述联列公式，两两选取越限断面组合，计算组合断面同时达到稳定限额时对应的大电源预安排功率值，计算结果见下表2。
[0062]
表2各越限断面组合下对应大电源预安排功率值(单位：万千瓦)
[0063][0064][0065]
从表2结果可知，该典型方式下考虑所有越限断面约束情况下对应两个大电源最大联合送出能力约850万千瓦，联合送出能力最小值对应的越限断面组合a、d为制约两个大电源联合送出的最主要制约断面。
[0066]
根据计算所得的预安排功率值人工在典型运行方式中调整编制典型运行方式数据，最终经潮流计算得到的潮流分布结果与本发明评估分析结论相一致。
[0067]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。