兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法技术

本发明专利技术涉及一种兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，属于电源优化规划技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：步骤一：根据调峰、调频、环保约束来确定上层规划模型，规划目标是发电收益最大化，决策变量是待选核电厂、火电厂、水电厂和风电场的投建时间和台数，以及已有电厂的退役时间和台数；步骤二：根据调峰、调频、环保约束的来确定下层规划模型，下层规划为生产优化决策问题，规划目标是运行费用最小化。上层规划结果即电源投资决策变量为下层规划提供了初始条件，下层规划的目标值即运行费用反馈到上层规划。本发明专利技术以满足电压和潮流约束下风电源出力切除量期望值最小作为下层规划目标，考虑了在改善支路潮流和节点电压方面的积极作用。

Optimal Power Supply Configuration Method Considering UHV Power Grid and External Electricity

The invention relates to a power optimal allocation method which takes into account both UHV power grid and regional external power, and belongs to the technical field of power optimal planning. The invention comprises the following steps: step 1: determining the upper planning model according to peak shaving, frequency modulation and environmental protection constraints, the planning objective is to maximize the generation revenue, and the decision variables are the construction time and number of selected nuclear power plants, thermal power plants, hydropower plants and wind farms, as well as the decommissioning time and number of existing power plants; According to the constraints of peak shaving, frequency modulation and environmental protection, the lower level planning model is determined. The lower level planning is the production optimization decision-making problem, and the planning goal is to minimize the operation cost. The upper level planning results, i.e. the decision variables of power investment, provide the initial conditions for the lower level planning, and the objective value of the lower level planning, i.e. the operation cost, is fed back to the upper level planning. The objective of the lower level planning is to minimize the expected value of wind power output cut-off under voltage and power flow constraints, and the active role in improving branch power flow and node voltage is considered.

【技术实现步骤摘要】
兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法
本专利技术涉及一种兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，属于电源优化规划

技术介绍
特高压电网和区外来电的快速增长，将对系统潮流分布产生较大的影响。采用传统的电源优化规划方法对其进行优化配置，需要进行大量地重复性潮流计算，存在计算量巨大和难以反映风电等大型间歇性电源输出功率随机波动性对系统规划造成的影响等困难，所求得的优化配置方案可能会使得系统某些节点支路潮流的越限概率过高，系统规划方案不能同时满足安全可靠性和经济性要求。因此，在今后的发展过程中，为了使得区外来电的优化配置方案能同时兼顾到特高压建成后系统运行可靠性和经济性，必须考虑区外来电的相关随机因素和特高压电网的相关运行约束，构建考虑特高压电网和区外来电下的电源优化配置规划模型。传统的电源规划是根据某一时期的负荷需求预测，在满足一定可靠性水平的条件下寻求一个最经济的电源开发方案。在电力市场环境下，电源规划成为发电公司的内部决策，投资决策目标由整个系统的总成本最小化转变为投资者的总收益最大化。发电公司的收益主要来自于售电，由于真正意义上的发电侧市场还没有完全建立，不同类型的发电厂的上网电价存在较大的差异。传统电源规划通常采用单节点的数学模型，即假定电力系统的全部电力负荷与所有发电机组都集中在一个节点上。显然，这种规划方法仅适用于那些网络较为强健，可以满足任意电源扩建方案而不需考虑线路扩建问题的系统。对于那些网络结构较弱，随着新建电厂的投运需要不断投建新线路的系统而言，这种处理方式显然是不合适的。大型清洁能源基地往往远离负荷中心，接入点网架结构薄弱，可能会出现输电容量越限问题，因此需要加强输电网的建设以满足系统能够接纳更多的清洁能源。将含有清洁能源的电源规划与电网规划结合有利于促进电网与清洁的协调发展。目前，对于含有清洁能源的电源规划多采用布点规划，一般包括选定安装位置和确定安装容量两个任务。经对现有文献进行检索发现，现有文献中，RauNS等在《Optimumlocationofresourcesindistributedplanning》中假设网状系统中每一条负荷母线都有一个布点规划，提出潮流算法来确定每一条负荷母线上分布式电源的放置点。GozelT等在《Optimalplacementandsizingofdistributedgenerationonradialfeederwithdifferentstaticloadmodels》中利用解析的方法确定布点规划在径向馈线和网状系统上的最优选址，不需要迭代，加快求解快速。莫颖涛在《分布式发电及其对系统规划的影响》中提出了在统一功率因数的电力系统中确定布点规划位置的方法，但没有考虑布点规划的容量最优配置问题。El-KhattamW等在《Optimalinvestmentplanningfordistributedgenerationinacompetitiveelectricitymarket》中将布点规划位置和容量作为优化变量，以供电公司的总成本最小为优化目标，提出了基于可靠性成本分析的启发式求解方法。CelliG在《Amultiobjectiveevolutionaryalgorithmforthesizingandsitingofdistributedgeneration》中建立了布点规划的多目标模型。陈海焱、段献忠、陈金富等在《计及配网静态电压稳定约束的分布式发电规划模型与算法》与《配电网中计及短路电流约束的分布式发电规划》中分别建立了考虑静态电压稳定约束和计及短路电流约束的布点规划模型。然而，目前大多数布点规划在接入配电网时仍遵循所谓的“安装即忘记”原则，即对接入后的布点规划不加以控制和管理，这实际上仍然是一种被动的电网管理方式，其不足是无法充分利用DG在改善支路潮流和节点电压以及负荷侧管理方面的正面作用，在某些情况下，不得不严格控制布点规划的接入容量，使得布点规划的推广和效益受到限制。由以上文献的局限性可见，提出一种打破被动管理模式下分布式电源接入配电网所遵循的“安装即忘记”原则的含特高压和区外来电下电源选址定容规划模型十分必要。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了主动管理模式下基于双层规划的含特高压和区外来电下的电源选址定容规划模型，打破了被动管理模式下分布式电源接入配电网所遵循的“安装即忘记”原则，以电源的净收益期望值最大作为上层规划目标，以满足电压和潮流约束下风电源出力切除量期望值最小作为下层规划目标，考虑了主动电压管理方法在改善支路潮流和节点电压方面的积极作用。本专利技术所述的兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，包括如下步骤：步骤一：根据调峰、调频、环保约束来确定上层规划模型：式中，B为规划方案总的净收益现值；Bnt、Bft、Bht、Bwt和B0t分别表示第t年待选核电厂、火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的净收益现值；设规划期为T年，待选核电厂有Nn个；火电厂有Nf个；水电厂有Nh个；风电场有Nw个；已有电厂为N0个；其中：式中，Ytg、Yti、Ytj和Ytk分别为规划期第t年待选核电厂g、火电厂i、水电厂j、风电场k投产的机组台数；Ytl表示第t年已有电厂l退役的机组台数；etg、eti、etj、etk和etk分别表示第t年待选核电厂、火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的售电收益；atg、btg、ctg分别为第t年待选核电厂g的固定费用、运行费用和环境成本的等年值；ati、bti、cti分别为第t年待选火电厂i的固定费用、运行费用和环境成本的等年值，环境成本只计及电厂缴纳的排污费，不包括外部成本；atj和btj分别为第t年待选水电厂j的固定费用和运行费用的等年值；atk和btk分别为第t年待选水电厂k的固定费用和运行费用的等年值；btl和ctl分别为第t年待选核电厂l的运行费用和环境成本的等年值；步骤二：根据调峰、调频、环保约束的来确定下层规划模型：式中，bft、bht、bwt和b0t分别表示第t年待选火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的运行费用。优选地，所述步骤一中，上层规划模型约束条件中由待选发电厂和拟退役发电厂本身特点决定的决策变量的约束条件：式中，Xn、Xf、Xh和Xw分别为待选核电厂、火电厂、水电厂和风电场的决策变量；X0为已有电厂的退役决策变量；Xn、Xf、Xh、Xw和X0必须为整数，且不小于零；上层规划模型约束条件中各类电厂及风电场每年投产机组的台数Ytg、Yti、Ytj和Ytk，分别受每年容许的最大投产台数和的约束：(t＝1，2，...，T；g＝1，2，...，Nn；i＝1，2，...，Nf；j＝1，2，...，Nh；k＝1，2，...，Nw)；上层规划模型约束条件中发电厂受最早投建年限的约束：(g＝1，2，...，Nn；i＝1，2，...，Nf；j＝1，2，...，Nh；k＝1，2，...，Nw)式中，Jg、Ji、Jj、Jk分别表示待选核电厂g、火电厂i、水电厂j、风电场k的最早投产年；Tg、Ti、Tj、Tk分别表示相应电厂的最早投建年限。优选地，所述步骤一中，上层规划模型约束条件中电力平衡条件约束：式中，Pg、Pi、Pj、Pk分别为第t年待选核电厂g、火电厂i、水电厂j、风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据调峰、调频、环保约束来确定上层规划模型：

【技术特征摘要】
1.一种兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据调峰、调频、环保约束来确定上层规划模型：式中，B为规划方案总的净收益现值；Bnt、Bft、Bht、Bwt和B0t分别表示第t年待选核电厂、火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的净收益现值；设规划期为T年，待选核电厂有Nn个；火电厂有Nf个；水电厂有Nh个；风电场有Nw个；已有电厂为N0个；其中：式中，Ytg、Yti、Ytj和Ytk分别为规划期第t年待选核电厂g、火电厂i、水电厂j、风电场k投产的机组台数；Ytl表示第t年已有电厂l退役的机组台数；etg、eti、etj、etk和etk分别表示第t年待选核电厂、火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的售电收益；atg、btg、ctg分别为第t年待选核电厂g的固定费用、运行费用和环境成本的等年值；ati、bti、cti分别为第t年待选火电厂i的固定费用、运行费用和环境成本的等年值，环境成本只计及电厂缴纳的排污费，不包括外部成本；atj和btj分别为第t年待选水电厂j的固定费用和运行费用的等年值；atk和btk分别为第t年待选水电厂k的固定费用和运行费用的等年值；btl和ctl分别为第t年待选核电厂l的运行费用和环境成本的等年值；步骤二：根据调峰、调频、环保约束的来确定下层规划模型：式中，bft、bht、bwt和b0t分别表示第t年待选火电厂、水电厂、风电场和已有电厂的运行费用。2.根据权利要求1所述的兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，其特征在于，所述步骤一中，上层规划模型约束条件中由待选发电厂和拟退役发电厂本身特点决定的决策变量的约束条件：式中，Xn、Xf、Xh和Xw分别为待选核电厂、火电厂、水电厂和风电场的决策变量；X0为已有电厂的退役决策变量；Xn、Xf、Xh、Xw和X0必须为整数，且不小于零；上层规划模型约束条件中各类电厂及风电场每年投产机组的台数Ytg、Yti、Ytj和Ytk，分别受每年容许的最大投产台数和的约束：(t＝1,2,...,T；g＝1,2,...,Nn；i＝1,2,...,Nf；j＝1,2,...,Nh；k＝1,2,...,Nw)；上层规划模型约束条件中发电厂受最早投建年限的约束：(g＝1,2,...,Nn；i＝1,2,...,Nf；j＝1,2,...,Nh；k＝1,2,...,Nw)式中，Jg、Ji、Jj、Jk分别表示待选核电厂g、火电厂i、水电厂j、风电场k的最早投产年；Tg、Ti、Tj、Tk分别表示相应电厂的最早投建年限。3.根据权利要求2所述的兼顾特高压电网及区外来电的电源优化配置方法，其特征在于，所述步骤一中，上层规划模型约束条件中电力平衡条件约束：式中，Pg、Pi、Pj、Pk分别为第t年待选核电厂g、火电厂i、水电厂j、风电场k的单机容量或预想出力；Ct表示系统在第t规划年需要新建机组的总出力容量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙腾飞，常诚，许志亮，任国明，王军，孙健，臧阳，杨娜娜，刘鹏飞，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37