專利名稱：一種大規模風電并網的電網優化規劃方法
ー種大規模風電并網的電網優化規劃方法
技術領域：
本發明涉及電網規劃技術領域，尤其涉及一種多場景并考慮風電出力“尖峰特性” 的大規模風電并網的電網優化規劃方法。
背景技木隨著我國風電的快速發展和七大千萬千瓦級風電基地的規劃建設，必須尋求經濟合理的電網規劃方法解決大規模風電并網問題。現有針對風電并網的電網規劃方法一般都是通過技術經濟分析方法對備選方案進行篩選得到最終規劃方案。這種方法和規劃人員經驗直接相關，難以得到最優方案。更為合理有效的方法是采用優化規劃方法建立大規模風電并網的電網規劃模型直接進行求解，得到最優電網規劃方案。傳統的電網優化規劃方法通常采用新建線路投資最小作為目標，對含有小規模風電的系統則通過使風電全額上網的隱性條件以保證風電綜合效益最大，這相當于將風電作為傳統機組處理，沒有考慮風電的特點。請參閱

圖1所示，實際上風電出力具有明顯的“尖峰特性”，即風電出力通常只以很小的概率達到較高的值，按上述方法得到的方案線路利用率低下、經濟性差，造成投資浪費。這ー問題在大規模風電基地并網的情況下更為突出。因此綜合考慮風電綜合效益和新建線路投資，提出ー種更具經濟性的最優規劃方法。傳統的電網規劃一般只針對規劃年的ー種典型運行方式進行并得到結果。在大規模風電并網的情況下，規劃年實際運行方式復雜多變，按ー種典型場景規劃的方案適應性不強，易導致大量補償投資。因此采用多場景方法引入規劃年多種運行方式，通過場景狀態變量使各種運行方式的約束條件可以方便的引入，統ー對模型直接求解，使模型具有統ー 性和開放性。

發明內容本發明的目的在于提供一種經濟合理的適用于大規模風電并網的電網優化規劃方法。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種大規模風電并網的電網優化規劃方法，包括以下步驟步驟1 獲取網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據；步驟2 構造計算模型，包括以下步驟第2. 1步構建優化目標以新建線路投資和所有風電場在其使用期限內多種運行場景下的風電效益損失期望之和最小為目標函數；第2. 2歩構建約束條件，包括節點功率平衡約束；線路潮流約束；線路傳輸功率極限約束；機組出力約束，包括水電機組出力上下限約束、火電機組出力上下限約束、風電場出力上下限約束；風電出力損失約束，包括各風電場出力損失約束、風電基地所有風電場出力損失期望值約束；輸電走廊約束，包括允許新建線路的走廊集約束、線路走廊允許新建線路數目約束；整數約束；步驟3 分別設定以下三個參數各風電場允許的出力損失最大比例；系統所有風電場的出力損失期望值占出力期望值的最大比例；規劃模型收斂精度；步驟4 將由步驟1獲得的網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據和由步驟3設定的三個參數，代入步驟2中構建的計算模型，采用Benders分解法或分支定界法求解，所得結果即包括新建線路集，新建線路順序，新建線路集總投資費用，各風電場出力損失，風電基地出力損失期望值，風電基地所有風電場在使用期限內綜合效益損失期望值， 目標函數值。網架規劃數據包括規劃年系統總節點數N ；允許新建線路的走廊集Ω ；每回走廊已有線路數量《；;；每回走廊允許新建的最大線路數量:‘;每條待選線路的電抗值Xu ；每條待選線路的傳輸功率極限值$ ；新建每條待選線路的造價Cu ；包括原有線路和待選線路的節點支路關聯矩陣M ；系統運行預測數據包括規劃年運行場景總數ns ；規劃年運行場景集Γ ；每種場景出現的概率P(S)；每種場景下系統總的負荷值d(s)；每種場景下各機組出力上、下限值
對め、gび)；風電規劃數據包括風電綜合效益Bwind ；風電場數量Iiwind ；各風電場可用時長tk ； 各風電場的裝機容量PNwind;各風電場出力分布F(gw，p(gw))，其中風電場出力，p(gw)為 gw出力相應的概率。
步驟2中的第2.1步所述的優化目標由公式⑴獲得
mm
^iS( r^wind■
ΣC,+ B-d ·Σρ(^)·Ε Σ aS^⑷
lk
(i，j) e Ω , s e r
ν τ=1ノノ
⑴；其中，Ω為待選線路集；Γ為規劃年運行場景集；Cij表示i_j節點之間新建一條線路的建設成本；nu表示i-j節點之間新建線路的數量；Bwind表示単位電量風電的綜合效益；s是場景狀態變量；ns表示規劃年運行場景總數；ρ (s)表示場景s出現的概率；
YjAgwk(S)-tk表示按照場景s運行時造成的所有風電場電量損失的期望值；k是風電場 い=1ノ
的序號； -表示風電場總數メ^⑷表示風電場k按場景S運行時的出力損失；、表示風電場k的可用時長。步驟2中的第2. 2步所述的約束條件具體包括1)節點功率平衡約束MtPl (s)+g (s)-Agw (s) = d (s)(2)式中MT是支路節點關聯矩陣，PL(s)是場景s下支路功率列向量，g(s)是場景s下發電機組出力列向量，Agw(S)是場景s下風電出力損失列向量，d(s)是場景s下的負荷水平；2)線路潮流約束
權利要求
1.一種大規模風電并網的電網優化規劃方法，其特征在干，包括以下步驟 步驟1 獲取網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據；步驟2 構造計算模型，包括以下步驟第2. 1步構建優化目標以新建線路投資和所有風電場在其使用期限內多種運行場景下的風電效益損失期望之和最小為目標函數； 第2. 2歩構建約束條件，包括 節點功率平衡約束； 線路潮流約束； 線路傳輸功率極限約束；機組出力約束，包括水電機組出力上下限約束、火電機組出力上下限約束、風電場出力上下限約束；風電出力損失約束，包括各風電場出力損失約束、風電基地所有風電場出力損失期望值約束；輸電走廊約束，包括允許新建線路的走廊集約束、線路走廊允許新建線路數目約束； 整數約束；步驟3 分別設定以下三個參數各風電場允許的出力損失最大比例；系統所有風電場的出力損失期望值占出力期望值的最大比例；規劃模型收斂精度；步驟4:將由步驟1獲得的網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據和由步驟3 設定的三個參數，代入步驟2中構建的計算模型，采用Benders分解法或分支定界法求解， 所得結果即包括新建線路集，新建線路順序，新建線路集總投資費用，各風電場出力損失， 風電基地出力損失期望值，風電基地所有風電場在使用期限內綜合效益損失期望值，目標函數值。
2.根據權利要求1所述的ー種大規模風電并網的電網優化規劃方法，其特征在干，網架規劃數據包括規劃年系統總節點數N ；允許新建線路的走廊集Ω ；每回走廊已有線路數量《；;；每回走廊允許新建的最大線路數量‘；每條待選線路的電抗值；每條待選線路的傳輸功率極限值新建每條待選線路的造價Cu ；包括原有線路和待選線路的節點支路關聯矩陣M ；系統運行預測數據包括規劃年運行場景總數ns;規劃年運行場景集Γ ；每種場景出現的概率P(s)；每種場景下系統總的負荷值d(s)；每種場景下各機組出力上、下限值宕(め、Φ)；風電規劃數據包括風電綜合效益Bwind ；風電場總數Iiwind ；各風電場可用時長tk ；各風電場的裝機容量PNwind ；各風電場出力分布F(gw，p(gw))，其中風電場出力，p(gw)為gw 出力相應的概率。
3.根據權利要求1所述的ー種大規模風電并網的電網優化規劃方法，其特征在于，步驟2中的第2. 1步所述的優化目標由公式⑴獲得
4.根據權利要求1所述的ー種大規模風電并網的電網優化規劃方法，其特征在于，步驟2中的第2. 2步所述的約束條件具體包括.1)節點功率平衡約束
5.根據權利要求4所述的ー種大規模風電并網的電網優化規劃方法，其特征在干， 0 ^ η ^ 30%,0 ^ y ^ 20%。
全文摘要
本發明公開了一種大規模風電并網的電網優化規劃方法，包括以下步驟步驟1獲得網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據；步驟2構造計算模型，包括模型的目標函數及約束條件；步驟3設定計算參數；步驟4將由步驟1獲得的獲得網架規劃數據、系統運行預測數據、風電規劃數據和由步驟3設定的三個參數輸入至步驟2中構建的計算模型，采用Benders分解法、分支定界法等優化算法通過計算機進行求解。本發明方法考慮風電出力的“尖峰特性”，通過允許概率較小的風電出力尖峰值的一定損失保證電網規劃方案的經濟合理性，該方法綜合考慮新建線路投資和風電綜合效益兩個方面，同時保證線路利用率和風電綜合效益。
文檔編號H02J3/38GK102545258SQ20121000911
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者游樹堂, 王建學, 王若谷 申請人:西安交通大學