一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法及装置，包括：新能源基地出力数据统计；根据所述新能源基地出力数据构建电网时序仿真模型；根据所述电网时序仿真模型进行新能源基地外送通道容量的优化计算，得到外送通道容量的最优值。本发明专利技术提供的技术方案考虑了新能源基地的风电、太阳能发电出力特性以及新能源受端电网消纳能力，计算结果准确可靠；建立了新能源外送通道输电容量与新能源受限水平之间的量化关系，实现了根据实际运行需求选择所需外送通道的输电容量。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法及装置
本专利技术属于电力系统自动化领域，具体涉及一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法及装置。
技术介绍
新能源发电主要以大规模集中式开发为主，大规模新能源基地等新能源发电集中地区弃风、弃光现象时有发生，且随着新能源装机容量的不断增加，新能源发电受限情况不断恶化。新能源基地外送通道输电能力不足是造成新能源弃风、弃光的重要原因。与常规电源相比，新能源资源能量密度低，设备满负荷利用小时偏低，若按照新能源装机容量规划新能源基地外送通道容量，将导致外送通道设备利用率偏低，经济性较差。如何设计新能源基地外送通道的输电容量，在保障新能源消纳的前提下尽可能提高外送通道的利用率，在当前尚没有有效的设计方法。根据风电出力和太阳能发电出力统计数据，其中约90％的新能源发电出力集中在40％装机容量以下，而新能源基地外送线路输电容量一般按照区域内新能源装机容量的60％～70％进行规划设计；且当前新能源基地外送通道输电容量设计通常未考虑受端电网的新能源消纳能力，存在外送通道尚有能力但受端消纳能力不足的可能性。
技术实现思路
针对现有技术的空白与不足，本专利技术提出了一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法及装置。一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，包括：新能源基地出力数据统计；根据所述新能源基地出力数据构建电网时序仿真模型；根据所述电网时序仿真模型进行新能源基地外送通道容量的优化计算，得到外送通道容量的最优值。进一步的，所述新能源基地出力数据统计包括：根据新能源基地历史运行年度出力数据和历史记录的风电和太阳能发电限电数据，对新能源出力数据进行限电还原，分别获取风电和太阳能发电的理论功率；将风电和太阳能发电的理论功率数据除以对应时刻的装机容量，分别得到风电和太阳能发电的归一化数据。进一步的，所述构建电网时序仿真模型包括：根据所述新能源基地出力数据构建新能源基地风电和太阳能发电出力模型；构建新能源发电受端电网模型；构建外送通道模型；根据新能源基地风电和太阳能发电出力模型、新能源发电受端电网模型和外送通道模型，对每个时间断面的新能源发限电情况进行优化。进一步的，所述新能源基地风电和太阳能发电出力模型包括：风电和太阳能发电功率约束，如下式所示：其中，Pw,n(t)为新能源基地n在t时刻的风电功率；为新能源基地n在t时刻的风电理论功率；Ppv,n(t)为新能源基地n在t时刻的太阳能发电功率；为新能源基地n在t时刻的太阳能发电理论功率。进一步的，所述新能源发电受端电网模型包括：电力平衡约束：Pall.n(t)+Pw,n(t)+Ppv,n(t)+Ln,m(t)＝Pl(t)其中，Pall.n(t)为t时刻所有常规机组发电出力的总功率；Ln,m(t)为新能源基地n向受端电网m的传输功率；Pl(t)为t时刻的总电力负荷；常规电源机组启停约束：其中，Xj(t)为机组j在t时刻的运行状态；Yj(t)为机组j在t时刻的启动状态；Zj(t)为机组j在t时刻的停机状态；常规电源出力约束：Xj(t)·Pj,min≤Pj(t)≤Pj,max·Xj(t)Pj(t+1)-Pj(t)≤ΔPj,upPj(t)-Pj(t+1)≤ΔPj,down其中，Pj,min和Pj,max分别为机组j的出力下限和出力上限；ΔPj,up和ΔPj,down分别为机组j上爬坡率最大值和下爬坡率的最大值；火电机组供热出力约束：其中，Pj,BY(t)为t时刻背压型火电机组出力；为供热机组热电耦合系数；Hj(t)为t时刻热需求；Pj,CQ(t)为t时刻抽汽型火电机组出力；电网旋转备用容量约束：其中，J为运行机组总台数；PPre和PNre分别为电网的上旋转备用和下旋转备用。进一步的，所述外送通道模型包括：Ln,m(t)＝-Lm,n(t)Ln,n(t)＝0其中，和分别为新能源基地外送通道输电容量的下限值和上限值，Ln,m(t)为新能源基地n向受端电网m的传输功率。进一步的，所述根据新能源基地风电和太阳能发电出力模型、新能源发电受端电网模型和外送通道模型，对每个时间断面的新能源发限电情况进行优化包括：新能源消纳为优化目标，如下式所示：其中，T为优化总时段；N为新能源外送基地数量。进一步的，所述根据所述电网时序仿真模型进行新能源基地外送通道容量的优化计算，得到外送通道容量的最优值包括：设置计算参数，所述计算参数包括预先设定的外送通道容量和预期限电率；基于所述电网时序仿真模型，对所述设置的参数进行优化计算得到外送通道容量的最优值。进一步的，所述对所述设置的参数进行优化计算得到外送通道容量的最优值包括：当新能源消纳低于预期限电率，则减少所述预先设定的外送通道容量；新能源消纳高于预期限电率，则增加所述预先设定的外送通道容量；直至得出可接受的新能源限电率时外送通道容量的最小值，所述最小值为外送通道容量的最优值。一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划装置，所述装置包括：数据采集模块，用于新能源基地出力数据统计；模型建立模块，用于根据所述新能源基地出力数据构建电网时序仿真模型；优化模块，用于根据所述电网时序仿真模型进行新能源基地外送通道容量的优化计算。进一步的，所述数据采集模块，用于，根据新能源基地历史运行年度出力数据和历史记录的风电和太阳能发电限电数据，对新能源出力数据进行限电还原，分别获取风电和太阳能发电的理论功率；将风电和太阳能发电的理论功率数据除以对应时刻的装机容量，分别得到风电和太阳能发电的归一化数据。进一步的，所述模型建立模块包括：新能源出力模型子模块，用于根据所述新能源基地出力数据构建新能源基地风电和太阳能发电出力模型；受端电网模型子模块，用于构建新能源发电受端电网模型；外送通道模型子模块，用于构建外送通道模型；优化子模块，用于根据新能源基地风电和太阳能发电出力模型、新能源发电受端电网模型和外送通道模型，对每个时间断面的新能源发限电情况进行优化。进一步的，所述优化模块包括：设置子模块，用于设置计算参数，所述计算参数包括预先设定的外送通道容量和预期限电率；计算子模块，用于基于所述电网时序仿真模型，对所述设置的参数进行优化计算得到外送通道容量的最优值。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术提供的技术方案考虑了新能源基地的风电、太阳能发电出力特性以及新能源受端电网消纳能力，计算结果准确可靠。2、本专利技术提供的技术方案建立了新能源外送通道输电容量与新能源受限水平之间的量化关系，实现了根据实际运行需求选择所需外送通道的输电容量。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为本专利技术的具体实施例流程图；图3为本专利技术实施例中风电出力样本示意图；图4为本专利技术实施例中光伏发电出力样本示意图；图5为本专利技术实施例中负荷出力样本示意图；图6为本专利技术实施例中新能源弃电率与外送通道输电容量关系示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，包括：新能源基地出力数据统计；根据所述新能源基地出力数据构建电网时序仿真模型；根据所述电网时序仿真模型进行新能源基地外送通道容量的优化计算，得到外送通道容量的最优值。

【技术特征摘要】
1.一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，包括：新能源基地出力数据统计；根据所述新能源基地出力数据构建电网时序仿真模型；根据所述电网时序仿真模型进行新能源基地外送通道容量的优化计算，得到外送通道容量的最优值。2.如权利要求1所述的一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，所述新能源基地出力数据统计包括：根据新能源基地历史运行年度出力数据和历史记录的风电和太阳能发电限电数据，对新能源出力数据进行限电还原，分别获取风电和太阳能发电的理论功率；将风电和太阳能发电的理论功率数据除以对应时刻的装机容量，分别得到风电和太阳能发电的归一化数据。3.如权利要求1所述的一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，所述构建电网时序仿真模型包括：根据所述新能源基地出力数据构建新能源基地风电和太阳能发电出力模型；构建新能源发电受端电网模型；构建外送通道模型；根据新能源基地风电和太阳能发电出力模型、新能源发电受端电网模型和外送通道模型，对每个时间断面的新能源发限电情况进行优化。4.如权利要求3所述的一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，所述新能源基地风电和太阳能发电出力模型包括：风电和太阳能发电功率约束，如下式所示：其中，Pw,n(t)为新能源基地n在t时刻的风电功率；为新能源基地n在t时刻的风电理论功率；Ppv,n(t)为新能源基地n在t时刻的太阳能发电功率；为新能源基地n在t时刻的太阳能发电理论功率。5.如权利要求3所述的一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，所述新能源发电受端电网模型包括：电力平衡约束：Pall.n(t)+Pw,n(t)+Ppv,n(t)+Ln,m(t)＝Pl(t)其中，Pall.n(t)为t时刻所有常规机组发电出力的总功率；Ln,m(t)为新能源基地n向受端电网m的传输功率；Pl(t)为t时刻的总电力负荷；常规电源机组启停约束：其中，Xj(t)为机组j在t时刻的运行状态；Yj(t)为机组j在t时刻的启动状态；Zj(t)为机组j在t时刻的停机状态；常规电源出力约束：Xj(t)·Pj,min≤Pj(t)≤Pj,max·Xj(t)Pj(t+1)-Pj(t)≤ΔPj,upPj(t)-Pj(t+1)≤ΔPj,down其中，Pj,min和Pj,max分别为机组j的出力下限和出力上限；ΔPj,up和ΔPj,down分别为机组j上爬坡率最大值和下爬坡率的最大值；火电机组供热出力约束：其中，Pj,BY(t)为t时刻背压型火电机组出力；为供热机组热电耦合系数；Hj(t)为t时刻热需求；Pj,CQ(t)为t时刻抽汽型火电机组出力；电网旋转备用容量约束：其中，J为运行机组总台数；PPre和PNre分别为电网的上旋转备用和下旋转备用。6.如权利要求3所述的一种新能源基地外送通道输电容量的优化规划方法，其特征在于，所述外送通道模型包...

【专利技术属性】
技术研发人员：礼晓飞，黄越辉，刘纯，王跃峰，韩自奋，许彦平，张楠，许晓艳，杨硕，智勇，李驰，张彦凯，李湃，戚永志，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网甘肃省电力公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11