一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法及系统

本发明属于电力工程，尤其涉及一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、输电架空线路的拥塞成为风电消纳的瓶颈。迫切需要在充分考虑现有风电并网线路传输容量的基础上评估可接纳的风电容量，这可以指导风电运营商合理配置风电容量并提高现有风电并网线路的利用效率，同时提高风电运营商的收入。因此，一些研究侧重于提高线路的传输能力，并通过引入线路动态热定值(dlr)技术重新评估架空输电线路的传输容量。通常，风电场与并网输电线路末端之间的距离不超过100公里。研究表明短距离风力传输主要受到热极限的限制。

3、两个接近位置的风速之间存在强烈的相关性。风电电流表现出与并网线路风速的强烈同步变化特征，这在风电外送的dlr操作中经常被忽略，导致可容纳容量评估的结果不准确，降低了风电的接入容量。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法及系统，其考虑到风力传输系统中的这种同步性，导体温度进一步降低。通过考虑风电场和并网输电线路之间的气象相关性，并以弧垂抗拉强度损失限制为约束条件，提出了一种新的风电可接纳容量评估策略，有助于风电运营商更高效、安全地利用并网线路的载流潜力，提升风电接入容量。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，包括：

4、获取历史网格气象数据；

5、基于历史网格气象数据对并网线路潮流进行分析得到潮流数据，基于架空导体的热模型计算出导体的温度变化情况；

6、以风电并网线路弧垂和抗拉强度损失作为风电并网线路载流量的约束，结合潮流数据和导体的温度变化情况，计算风电场全寿命周期的收益情况，将在风电运营商收益最大时的风电装机容量作为最优装机容量。

7、进一步地，所述基于架空导体的热模型计算出导体的温度变化情况包括：

8、在输电线路假设为均匀导体的条件下，得到导体的热平衡方程；

9、依据ieee-738标准，确定导体载流产生热量具体表达、导体每单位长度所吸收的太阳热量表达、导体的对流散热表达和导体向外部辐射散失热量具体表达；

10、基于上述表达计算得到同一时刻下不同网格中风电并网线路的温度。

11、进一步地，所述风电并网线路载流量的表达式为：

12、

13、其中，imax表示线路载流量，tmax代表线路的最大允许运行温度，qc(tmax)代表导体温度为tmax时的对流散热量，qr(tmax)为导体温度为tmax时的辐射散热，qs代表每单位长度导体所吸收的太阳热量，r(tmax)代表代为长度导体在tmax下的电阻。

14、进一步地，所述抗拉强度损失作为风电并网线路载流量的约束时，将抗拉强度损失转化为等效运行时间不等式约束，具体为：

15、将不同百分比的抗拉强度损失转化成参考温度下等效运行时间；

16、将δt时间内的抗拉强度损失增量转化成参考温度下的等效运行时间；

17、根据参考温度下的等效运行时间，采用架空导体预期使用寿命的t区间内的累积得到等效参考运行时间，由此得到等效运行时间不等式约束。

18、进一步地，风电并网线路弧垂损失计算时，根据风电并网线路弧垂与线路温度相关的特性，通过使用代表档距法，采用导体状态变化方程表示温度对水平应力的影响。

19、进一步地，所述导体状态变化方程为：

20、

21、式中，表示状态n处在第k个耐张段的水平拉伸应力，表示第k个耐张段的初始水平拉伸应力，γk表示比载，εt和e分别表示线膨胀系数和弹性系数，表示档距的高角差，表示线档长度。

22、进一步地，所述历史网格气象数据为目标风电并网架空线路输电通道沿线且覆盖整条目标架空线路的所有数值气象网格中，且在设定历史时间段内的历史网格气象数据。

23、本发明的第二个方面提供一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估系统，包括：

24、气象数据获取模块，其用于获取历史网格气象数据；

25、潮流仿真模块，其用于基于历史网格气象数据对并网线路潮流进行分析得到潮流数据，基于架空导体的热模型计算出导体的温度变化情况；

26、容量评估模块，其用于以风电并网线路弧垂和抗拉强度损失作为风电并网线路载流量的约束，结合潮流数据和导体的温度变化情况，计算风电场全寿命周期的收益情况，将在风电运营商收益最大时的风电装机容量作为最优装机容量。

27、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

28、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法中的步骤。

29、本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

30、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法中的步骤。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明通过考虑风电场和并网输电线路之间的气象相关性，并以弧垂和抗拉强度损失限制为约束条件，提出了一种新的风电可接纳容量评估策略，通过仿真预期寿命内不同风电装机容量的运行收益，将风电运营商取得最大收益时对应的风电场装机容量作为最优风电装机容量，有助于风电运营商更高效、安全地利用并网线路的载流潜力，提升风电接入容量。

33、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，所述基于架空导体的热模型计算出导体的温度变化情况包括：

3.如权利要求1所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，所述风电并网线路载流量的表达式为：

4.如权利要求1所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，所述抗拉强度损失作为风电并网线路载流量的约束时，将抗拉强度损失转化为等效运行时间不等式约束，具体为：

5.如权利要求1所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，风电并网线路弧垂损失计算时，根据风电并网线路弧垂与线路温度相关的特性，通过使用代表档距法，采用导体状态变化方程表示温度对水平应力的影响。

6.如权利要求5所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，所述导体状态变化方程为：

7.如权利要求1所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法，其特征在于，所述历史网格气象数据为目标风电并网架空线路输电通道沿线且覆盖整条目标架空线路的所有数值气象网格中，且在设定历史时间段内的历史网格气象数据。

8.一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法中的步骤。

技术总结
本发明属于电力工程技术领域，提供了一种考虑气象影响的风电可接纳容量评估方法及系统，其技术方案为：通过考虑风电场和并网输电线路之间的气象相关性，并以弧垂和抗拉强度损失限制为约束条件，提出了一种新的风电可接纳容量评估策略，通过仿真预期寿命内不同风电装机容量的运行收益，将风电运营商取得最大收益时对应的风电场装机容量作为最优风电装机容量，有助于风电运营商更高效、安全地利用并网线路的载流潜力，提升风电接入容量。

技术研发人员：王孟夏,辛伟辰,黄金鑫,宫伟杰,刘逸帆
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22