[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

说明书

本发明公开了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，考虑风电出力的不确定性，通过蒙特卡洛法随机抽样生成大量风电出力不确定场景，并用同步回代法进行场景削减；建立混合整数规划模型，以接入和扩建总建设成本、运行成本及弃风惩罚成本之和最小为目标，统筹对大规模风电集群接入方式和区域网架扩建进行规划，采用商用求解器求取全局最优解，实现尽可能多消纳新能源前提下整体经济最优。

技术领域

本发明属于新能源接入与电网优化技术领域，特别涉及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。

背景技术

能源是社会、经济发展的基础和动力。随着化石能源逐渐枯竭、环境污染问题不断加剧，传统化石燃料发电逐渐被可再生能源替代，大力发展新能源已经成为各国共识。新能源接入规划和接入区域网架规划是利用新能源的前提，对促进可再生能源发展、消纳和提高社会能源利用效率以及国家节能减排具有重要意义。

随着新能源发电占比在能源结构中的不断提升，新能源消纳问题也日益突出。风光等新能源出力有着随机性和波动性的特点，给新能源消纳带来了很大的挑战。在数学优化领域，随机优化是一种针对含有不确定性因素的问题进行建模的方法。在处理随机优化问题过程中有一些参数常常会以随机变量的形式出现，故多利用概率论和数理统计等理论工具来处理不确定性问题。随机优化是求解不确定性背景下优化问题的重要工具，其与确定性数学优化最大的区别在于随机优化的目标函数或者约束条件中的系数含有随机变量。随机优化中的分布模型，在已知随机变量的概率分布情况下，可以将随机变量转化为在未来可能实现的且服从随机变量概率分布的离散随机数，即“场景”，最后利用场景生成和场景削减方法可以进一步转化成多个确定性的优化问题，运用各种数学方法进行求解，是处理新能源出力不确定性的有效方法。目前实际工程中，接入规划与网架规划较为独立，当确定性规划所得结果中风电接入节点系统较为薄弱时，风电出力出现较大波动可能造成线路潮流越限，影响风电消纳。将二者统一协调规划，可以实现总体最优。

因此，在运用适当的数学方法合理地考虑新能源出力的随机性和波动性的基础上统筹对大规模风电集群接入方式和区域网架扩建进行规划，对促进新能源消纳和提高规划合理性、经济性具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供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，促进新能源消纳，同时得到经济最优。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

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，包括以下步骤：

步骤1：构建目标函数：

min(C^IS+C^MS+OC+C^W) (1)

目标为并网输电工程建设成本C^IS、主网输电线路建设成本C^MS、运行成本OC及弃风惩罚成本C^W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，F_g(.)发电机组g的热耗率曲线，P_g,t为基础场景下发电机组g在t时段的出力；

式中，P_w,t^f为基础场景下t时段风电场w发电预测值，P_w,t为基础场景下t时段风电场w的调度值；c^a为弃风惩罚成本系数；

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