[发明专利]考虑风电不确定性的新能源接入与网架扩建优化方法有效

专利信息
申请号: 201911373957.X 申请日: 2019-12-27
公开(公告)号: CN111082466B 公开(公告)日: 2021-03-02
发明(设计)人: 车彬;赵雪珺;杨文华;何川;党东升;刘天琪;冯雪;宫建锋;赵亮 申请(专利权)人: 国网宁夏电力有限公司经济技术研究院;四川大学
主分类号: H02J3/46 分类号: H02J3/46;H02J3/38
代理公司: 成都禾创知家知识产权代理有限公司 51284 代理人: 裴娟
地址: 750002 宁夏回族自治*** 国省代码: 宁夏;64
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摘要:
搜索关键词: 考虑 不确定性 新能源 接入 网架 扩建 优化 方法
【权利要求书】:

1.一种考虑风电不确定性的新能源接入与网架扩建优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:构建目标函数:

min(CIS+CMS+OC+CW) (1)

目标为并网输电工程建设成本CIS、主网输电线路建设成本CMS、运行成本OC及弃风惩罚成本CW四者之和最小;

式中,d为典型日场景换算到整个工程使用寿命的时间系数,为发电机组g的燃料成本,Fg(.)发电机组g的热耗率曲线,Pg,t为基础场景下发电机组g在t时段的出力;

式中,Pw,tf为基础场景下t时段风电场w发电预测值,Pw,t为基础场景下t时段风电场w的调度值;ca为弃风惩罚成本系数;

式中,bl为决定候选线路是否扩建的决策变量;cl和Ll分别代表候选线路的单位长度投资成本以及线路长度;

风电场直接并网或经汇集站形成风电场群集中并网,其中,风电场坐标已知,备选汇集站坐标和备选主网并网点坐标已知;

式中,C代表新能源发电并网输电工程的各项成本,上标LL、HS、HL分别代表新能源电站出口输电线路,电压等级220kV/330kV的新能源电站群汇集站和汇集站并网输电线路;下标w为新能源电站的索引;k为新能源电站群索引;w,k为新能源电站群内部汇集线路索引;w,i为新能源电站w以主网节点i为公共连接点的直接并网线路索引;k,i为汇集站k以主网节点i为公共连接点的并网线;

步骤2:建立包含风场直接并网线路、汇集站、风场连接汇集站线路、汇集站并网线路、主网扩建线路各项建设费用约束模型和确定性规划的系统运行约束模型,并进行线性化处理;

1)建设成本约束

其中,aw为相应容量输电线路单位长度建设费用;

式(5)中的建设成本和由下式表示;

其中:

FHS FHL为非线性的阶梯函数,所以将其线性化为,

为汇集站容量第hs段的建设成本,为固定参数,为判断容量是否在第hs段的二进制决策变量,其值为1时,处于第hs段K为足够大的正数;和定义类似;

将式(13)代入(9),

出现二进制变量bk,i和相乘导致非线性,引进二进制变量bk,i,hl代表二者之积;

2)运行约束

θtref=0 (24)

物理量P代表有功功率,D代表负荷有功功率,X为输电线路电抗参数,θ为节点电压相角;下标l为候选线路的索引;下标t为调度时段索引;下标l0为电网已有线路的索引;下标g和d分别为发电机和负荷节点的索引;下标i,li,lj,l0i和l0j分别代表电网的节点,候选线路的首端节点、末端节点以及已有线路的首端节点、末端节点;上标min和max分别代表物理量的下限和上限;为基础场景下t时段节点i的风电出力调度值;

步骤3:考虑风电出力不确定性和随机性进行随机优化,进行场景生成和场景削减;分布模型在已知随机变量概率分布时,将随机变量按照概率分布离散化,通过生成大量离散的随机“场景”,再进行场景削减,筛选出有代表性的场景进行确定性的优化;

其中风电出力选取历史数据中典型日的数据作为风电预测出力,考虑风电预测误差符合正态分布,通过Normrnd函数产生均值为预测出力,标准差取为风力发电预测值的20%的10000组随机出力场景,再通过同步回代的方法对场景进行削减,具体步骤如下:

1):设置S为初始场景集;DS为即将被削减场景的集合;DS的起始条件是空集;计算每个场景对的欧式距离:DTs,s′=DT(εss′),s,s′=1,2,...,N;

2):对每个场景k来说,会有一个场景r使其与其他场景的总欧式距离最小;即DTk(r)=min D Tk,s′,s′,k∈S and s′≠k;r作为具有最小欧式距离的场景号;场景r将作为第一个被删减的场景;

3):计算场景r与剩余场景k的概率距离,即PDk(r)=pk·DTk(r),k∈S;选择出场景d使其与场景r的概率距离最小,即PDd=min P Dk,k∈S;

4):在场景集S中削减掉与场景r有最小概率距离的场景集合{d};即S=S-{d};场景集DS中增加与场景r有最小概率距离的场景集合{d};即DS=DS+{d};将被削减场景d的发生概率传递给场景r,即pr=pr+pd

5):重复2)~4)直到被削减的场景数量满足要求;

步骤4:建立考虑风电不确定性的规划约束模型:

将步骤3中所得场景加入规划模型;不确定性模型中目标函数及约束条件与步骤1、步骤2中基本一致,唯一不同的是利用场景的概念在确定性规划模型的约束条件基础上增加了一个维度,下标s为不确定场景索引;

θt,sref=0 (32)

步骤5:输入系统参数,火电机组参数及节点、风电场、备选汇集站相对位置参数、风场历史出力数据,对规划模型进行优化求解,得出风场接入方式和网架扩建的规划结果。

2.根据权利要求1所述的考虑风电不确定性的新能源接入与网架扩建优化方法,其特征在于,在步骤5中,采用商业求解器Gurobi规划模型进行优化求解。

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