[发明专利]一种考虑灵活性供需平衡的输电网规划方法

说明书

本发明公开了一种考虑灵活性供需平衡的输电网规划方法，包括：根据不同类型、时间尺度下的灵活性需求与供给，建立考虑供需平衡的电力系统灵活性评价指标；基于建立的电力系统灵活性评价指标，综合考虑经济性、可靠性和安全性，建立基于电力系统灵活性指标的输电网双层扩展规划模型；基于建立的输电网双层扩展规划模型对输电网进行规划；有效解决当前系统可再生能源弃用较为严重与电源建设与电网规划脱节的问题，同时能有效解决高比例可再生能源系统可再生能源发电经济、安全外送问题，能够为电网规划工作做出科学有效的指导，最终实现资源利用最优化和社会效益最大化。

技术领域

本发明涉及电网规划领域，具体地，涉及一种考虑灵活性供需平衡的输电网规划方法。

背景技术

为应对全球环境恶化和传统能源枯竭，可再生能源发电技术迅猛发展,并网比例不断提高。中国已经提出，到2050年将可再生能源发电比提升至60％，届时，风力、光伏发电将成为系统中的主要电源。但由于可再生能源出力的时空分布特性，多时空耦合带来较强的不确定性，系统弃风、弃光问题日益凸显，电网的安全稳定运行面临严峻挑战,可再生能源的消纳问题亟待解决。灵活性作为评估系统对不确定性承受能力的指标，对提高可再生能源消纳能力，增强可再生能源并网后电力系统可靠性具有重要意义。

目前，国内外对于电力系统灵活性的研究仍处于起步阶段，对灵活性定义也缺乏共识。北美电力可靠性协会(North American Electric Reliability Council，NERC)将电力系统灵活性定义为电力系统利用本身资源满足需求变化的能力；国际能源署(International Energy Agency，IEA)则将其定义为：电力系统在其运行约束边界内，对可预见和不可预见的变化和事件迅速反应的能力。虽然表述有所差异，但总的来说，电力系统灵活性就是电力系统对于不确定因素的耐受能力。对此，国内外学者也进行了一系列的研究。EamonnLannoye等学者初步阐述了灵活性概念，并定义了灵活性的方向性、灵活性不足概率指标等，建立了电力系统灵活性评估体系，还有学者提出灵活性雷达图、灵活性影响因素打分法、功率图谱法、技术经济不确定性灵活性指数等方法来评估系统灵活性。就目前研究而言，仅考虑经济性指标的传统电网规划模型已无法适应当前多重不确定性影响下的电网运行需求,而国内外学者对灵活性研究大部分都侧重灵活性概念的阐述和电力系统灵活性评估指标的建立，鲜有在输电网规划中的应用。

发明内容

本发明提供了一种考虑灵活性供需平衡的输电网规划方法，有效解决当前系统可再生能源弃用较为严重与电源建设与电网规划脱节的问题，同时能有效解决高比例可再生能源系统可再生能源发电经济、安全外送问题，能够为电网规划工作做出科学有效的指导，最终实现资源利用最优化和社会效益最大化。

针对以上不足，本方法根据不同类型、时间尺度下的灵活性需求与供给，建立了考虑供需平衡的电力系统灵活性评价指标；然后，利用所提灵活性指标，综合考虑经济性、可靠性和安全性，建立了基于电力系统灵活性指标的输电网双层扩展规划模型；最后利用Garver-18节点系统求解该规划模型，验证了本申请模型的正确性和可行性；

1、电力系统灵活性供需平衡

现有研究表明，电力系统灵活性具有方向性,时间尺度特性,实时性,供需匹配性4个特征，在电网规划伊始考虑电力系统灵活性指标，不仅能有效提高可再生能源在电力系统中的渗透率，同时能保证系统安全、可靠、经济地运行。

1.1电力系统灵活性需求

电力系统的灵活性需求主要来自不确定性所引起的系统功率变化，这些功率变化主要集中在电源侧的出力波动和负荷的不可预测变化。

1.1.1电源侧灵活性需求

电源侧的灵活性需求主要来自可再生能源的出力波动。根据可再生能源机组出力的特点，将可再生能源出力分为两部分，一部分为预测值，另一部分为预测误差值，如下所示。