一种考虑风险的含大规模风电输电网规划系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电输出系统规划技术领域，尤其是涉及一种考虑风险的含大规模风 电输电网规划系统。
【背景技术】
[0002] 随着化石能源的短缺、环境问题的恶化，风能作为一种清洁可再生能源越来越受 到重视，风电装机占电力系统总装机容量的比例越来越高，例如我国正在建设9个千万千 瓦级风电基地。由于风能具有间歇性和波动性等特点，大规模风电集中式接入必将会给电 力系统带来一定的风险，如线路过负荷风险、投资收益风险等。电网规划的目标之一是满足 未来电源发展的要求，因此为了能使风力发电更加友好地接入电力系统，发挥其优势、克服 其缺点，从电网规划层面解决大规模风电接入的问题就显得十分重要。
[0003] 经对现有文献进行检索发现，现有文献中，张建平、朱忠烈、柳璐等在《电力系统自 动化》（2014,38(19) :47-51)上发表的《大规模风电接入的输电系统价值规划方法》通过建 立基于全寿命周期成本模型的含大规模风电输电系统价值规划模型，在规划的过程中全面 分析了含大规模风电输电系统的综合效益；柳璐在其博士论文《考虑全寿命周期成本的输 电网规划方法研究》以全寿命周期成本最小和投资收益的条件风险价值最小为目标函数， 采用遗传算法对规划模型进行求解，规划了输电网新增线路的支路编号和新增数量，但是 规划模型中只考虑了负荷的不确定性，并未考虑风电出力的不确定性。王一、程浩忠在《中 国电机工程学报》(2008, 28 (13) : 132-138)上发表的《计及输电阻塞的帕累托最优多目标电 网规划》投资成本最小和电网年阻塞盈余最小为目标函数，采用强度帕累托进化算法对电 网规划模型进行求解，在同时控制投资成本和输电阻塞的情况下规划了新增线路的支路编 号和线路数量，但是该规划模型为确定性规划模型，并未考虑风电出力等不确定因素。中国 专利CN102545258公开一种大规模风电并网的电网优化规划方法，获得网架规划数据、系 统运行预测数据、风电规划数据，通过构造计算模型，采用Benders分解法、分支定界法等 优化算法通过计算机进行求解，综合考虑新建线路投资和风电综合效益两个方面进行风电 并网规划，但该专利没有对风电接入电力系统的风险进行考虑。以上文献对风电出力的不 确定性考虑较少，所以在含大规模风电的输电网规划方法方面值得深入研究。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种效率高、考虑因 素全面的考虑风险的含大规模风电输电网规划系统。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种考虑风险的含大规模风电输电网规划系统，包括：
[0007] 数据库模块，用于存储风速数据、负荷数据和电力设备数据；
[0008] 输入模块，与数据库模块连接，用于从数据库模块和系统外部获取所需数据；
[0009] 分析模块，与输入模块连接，用于根据输入的数据计算规划方案的经济风险指标、 技术风险指标和投资成本，并获取输电网安全约束条件；
[0010] 规划模块，与分析模块连接，用于构建输电网规划模型，根据分析模块获取的经济 风险指标、技术风险指标、投资成本和输电网安全约束条件，求解输电网规划模型，获得考 虑经济风险和技术风险的输电网规划结果；
[0011] 输出模块，与规划模块连接，用于输出输电网规划结果。
[0012] 所述输入模块获取的所需数据包括风速数据、负荷数据、电力设备数据和输电网 安全指标。
[0013] 所述分析模块包括：
[0014] 经济风险计算子模块，根据风速数据、负荷数据和电力设备数据计算规划方案的 经济风险指标；
[0015] 技术风险计算子模块，根据风速数据、负荷数据和电力设备数据计算规划方案的 技术风险指标；
[0016] 投资成本计算子模块，根据电力设备数据计算规划方案的投资成本；
[0017] 输电网安全约束子模块，根据电力设备数据和输电网安全指标获取输电网规划需 满足的输电网安全约束条件。
[0018] 所述规划模块包括：
[0019] 考虑经济风险的输电网规划子模块，用于构建经济风险型输电网规划模型，根据 经济风险指标、投资成本和输电网安全约束条件，采用改进小生境遗传算法求解获得规划 结果；
[0020] 考虑技术风险的输电网规划子模块，用于构建技术风险型输电网规划模型，根据 技术风险指标、投资成本和输电网安全约束条件，采用改进小生境遗传算法求解获得规划 结果；
[0021] 所述规划结果包括新增线路的支路编号和新增线路数。
[0022] 所述构建经济风险型输电网规划模型具体为：
[0023] la)构建优化目标，包括投资成本最小和投资收益条件风险价值最小，其中，所述 投资成本最小为：
[0025] 式中：Clj为支路ij新建单条线路的投资成本，n U为支路ij新增线路数，Ω +表 示可新增线路的支路集合；
[0026] 所述投资收益条件风险价值最小为：
[0027] min CVaRp
[0028] 式中：CVaRfi表示置信度β水平下规划方案投资收益的条件风险价值；
[0029] Ib)构建约束条件，包括功率平衡约束、支路潮流约束、常规发电机出力约束、支路 新增线路数量约束和N-I安全约束，其中，所述功率平衡约束为：
[0031] 式中：s、y、I分别为节点支路关联矩阵、支路有功功率列向量、常规 发电机有功出力列向量、风电场有功出力列向量、负荷列向量；
[0032] 所述支路潮流约束为：
[0034] 式中：Pr (·)表示概率，/(/支路ij的有功潮流，％表示支路ij原有线路数，Iiij 表示支路ij新增线路数，TV表示支路ij单条线路输电容量，α表示线路潮流不越限的置 信度；
[0035] 所述常规发电机出力约束为：
[0037] 式中：貧表不常规发电机有功出力上限列向量；
[0038] 所述支路新建线路数量约束为：
[0040] 式中：％表示支路ij新建线路数上限；
[0041] 所述N-I安全约束包括任一设备故障情况下前述的功率平衡约束、支路潮流约 束、常规发电机出力约束、支路新建线路数量约束。
[0042] 所述投资收益的条件风险价值CVaRfi由蒙特卡洛模拟法获得：
[0044] 式中：β表示置信水平，γ表示置信水平β下的风险价值，J表示抽样次数，1^表 示第i次采样的收益损失，（h「γ )+= max (h「γ，0)，
_，1民表示第：[次采 样下的投资收益。
[0045] 所述第i次采样下的投资收益IR1的计算模型中，目标函数为双边交易市场下社 会福利最大，约束条件包括功率平衡约束、常规发电机出力约束、负荷功率约束和支路潮流 约束，具体表达式如下：
[0046] 所述双边交易市场下社会福利最大为：
[0048] 式中：表示发电商集合，Ω D表示配电商集合，A1(Kah))表示第以寸 段常规机组有功出力gi (th)的成本函数，4(,义(/，,)) = mgl表示发电报价曲线参数，B ,(ClJth))表示第th时段有功负荷(I Jth)的效益函数， = ，bdj和mdj表示用户报价曲线参数；
[0049] 所述功率平衡约束为：
[0051] 式中：〇￥表不风电场集合，gw,k(t h)表不风电场k第4时段有功出力；
[0052] 所述常规发电机出力约束为：
[0054] 式中：I表示节点i发电机的出力上限；
[0055] 所述负荷约束为：
[0057] 式中：馬表示节点j负荷功率上限；
[0058] 所述支路潮流约束为：