一种基于节点电价的风电场价值评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于节点电价的风电场价值评估方法。提出考虑风电并网的网络价值，并融于节点电价中，利用潮流追踪的思想、风电并网前后负荷节点电价的变化以及风电引起的备用成本，建立评估某一个风电场的具体价值模型，以优化电力系统及风电场自身运行。

A Node-based Value Evaluation Method for Wind Farms

The invention relates to a wind farm value evaluation method based on nodal electricity price. Considering the network value of wind power interconnection and integrating it into nodal electricity price, a specific value model for evaluating a wind farm is established to optimize the operation of power system and wind farm itself, using the idea of power flow tracing, the change of nodal electricity price before and after wind power interconnection, and the standby cost caused by wind power.

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点电价的风电场价值评估方法
本专利技术涉及电力系统优化运行领域，特别是一种基于节点电价的风电场价值评估方法。
技术介绍
风电作为一种无污染、边际成本极低的可再生能源，其并入电网将直接影响电力资源的原有配置，能减少常规机组的能耗成本、降低系统运行的成本，提升电网的线路传输裕度。另一方面，由于风电的不确定性，会给系统引起更多的备用成本。如何全面衡量风电的价值，从而为风电的接纳、弃风、风电场的建设提供有利的借鉴显得尤为必要。现有的风电价值评估基本上是从整个系统反映所有风电场的总价值，很难具体衡量单个风电场的价值，而且其价值衡量不够全面，主要只体现在能耗价值与备用成本上，尚未考虑风电并网对线路传输裕度的影响。风电的并入若能提供逆向潮流，使得电网中某些线路的传输裕度增加，则对系统可用的传输能力产生了正面网络价值，特别是对那些重载荷线路；反之，若风电并网增加了某些线路的传输功率，使得一些线路特别是重载荷线路的传输裕度减少，则风电产生了负面网络价值。节点电价能够反映电能在系统中不同地理位置的节点在不同时刻的价值，反映电力资源的稀缺程度，能提高电力资源的使用效率，优化电力资源的配置，可为电力的生产者、消费者、投资者和管理者提供有用的信息。风电并网前后节点电价一般会发生变化，这种变化正是风电的价值体现。因此，本专利技术考虑风电并网前后线路传输裕度的变化，特别是重载荷线路裕度的变化，建立节点电价模型，比较风电并网前后节点电价的变化，形成对某一风电场能耗价值和网络价值的评估；另外，为了全面衡量某一风电场的价值，考虑其给系统运行带来的备用成本，综合得到某一节点上风电场价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于节点电价的风电场价值评估方法，基于考虑风电并网后的能耗和网络价值的节点电价，计及风电的备用成本，全面衡量某一风电场价值，为风电场的规划、运行提供有力借鉴，为含有风电的电力系统优化运行提供参考。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于节点电价的风电场价值评估方法，包括如下步骤：步骤S1、提取系统信息、运行参数和网络参数：步骤S2：最优潮流目标函数以系统运行费用最低，运行不含风电的电力系统最优潮流，利用原-对偶内点法获得各个节点电价、重载线路编号及重载荷输电线路输送容量，计算没有含风电时各条线路的传输裕度rl，即其中，hl为线路l上的潮流；Flmax为线路l上的最大传输容量；rl为不含风电时重载荷线路l的传输裕度；当rl≤α时，认为线路l是重载荷线路，α根据电网的实际运行情况取值；步骤S3：计算风电并网传输裕度价值：当风电并网后，原有的重载荷线路l传输裕度为rlW，若rlW-rl≥0，则风电在线路l上将产生正面网络价值；为了简化分析问题，令：VlW,T,+＝rlW-rl式中，VlW,T,+为风电在线路l上的正面网络价值；反之，若rlW-rl≤0，则风电在线路l上产生负面网络价值VlW,T,-，令VlW,T,-＝γl(rlW-rl)γl是一个大于1的比例系数，表示在重载荷线路下继续加剧线路过载，则其负面价值应该更大；若风电并网出现新的重载荷线路l，即rlW≤α，则风电在线路l上产生负面网络价值为VlW,T,N,-，令VlW,T,N,-＝rlW-α若风电并网没有使得原有的重载荷线路减载、加载或出现新的重载荷线路，则其网络价值为0；综上，风电并网后对于线路l传输裕度价值为：VlW,T＝al(rlW-rl)+blγ(rlW-rl)+cl(rlW-α)其中，al、bl、cl为0、1变量，对于线路l，至多有一个不为0；步骤S4、建立考虑风电并网传输裕度价值的最优潮流模型：风电并入电力系统，最主要的目的是在确保电力系统安全运行的前提下，尽可能地降低不可再生能源能耗水平，保持电力系统的可持续发展；因此，最优潮流目标函数为系统运行费用最低，即ai、bi和ci分别为常规发电机组i的成本函数；PiG常规发电机组i的发电出力；NG为常规发电机组的数量；步骤S5、求解含风电的节点电价：为了求含风电的节点电价，将步骤S4建立模型转化为拉格朗日函数，定义λ1、λ2l、λ3l为等式约束的拉格朗日系数，且λ1≥0、λ2l≥0、λ3l≥0；定义μ1l、μ2l、τ1l，g1i、g2i、为不等式约束的拉格朗日系数，且μ1l≥0、μ2l≥0、τ1l≥0、g1i≥0、g2i≥0、根据KKT条件，在最优点处应该满足：由上式可以得到：λ3l＝-τ1l(al+blγ+cl)则体现风电并网充裕度价值的节点电价为：把这种网络价值融于节点电价中，则改进后的节点电价包含4个分量：能耗、网损、阻塞以及线路传输裕度；其中，为风电并网引起的传输裕度在节点电价中的体现；步骤S6、基于节点电价的风电场能耗价值和网络价值评估：风电的能耗价值体现在节点电价λ1、两个分量中；风电并网将降低系统常规发电机组的能耗，使得λ1下降；同时，风电场的并网运行将改变系统原有的电源布局和出力水平，在负荷需求相对不变的情况下，网络中的潮流分布也将发生明显的改变，支路潮流的变化必然引起网损的变化，从而引起网损能耗的变化，即的改变；风电的网络价值体现在风电并网后可能提供逆向潮流，使得原有的线路阻塞减轻或消除，重载线路传输裕度增加，此为正的网络价值；当然，也可能使线路传输裕度减少或过载，从而产生负的网络价值；根据含风电的节点电价模型，风电的能耗价值和网络价值都可以体现在节点电价中；若接纳风电能减少节点边际供电成本，降低节点上的电价水平则充分体现风电的价值，故节点k上的风电场的能耗价值和网络价值可以表示如下：PiW,I为各风电场在节点i上注入的风电出力总和；为第k个风电场在节点i注入功率，可以利用潮流跟踪获得；λi为风电接入前节点i的价格，仅包含能耗、网损和阻塞三个分量；λiW为含风电的节点i的价格，包含能耗、网络、阻塞和充裕度四个分量；步骤S7、考虑风电不确定性引起的备用成本：由于风电的不确定性，引起备用成本的增加，称为不确定性成本；为突出风电并网引起的备用容量的增加和备用成本的上升，忽略负荷预测误差；系统的备用价格往往会随着备用容量的增加而增加，故将备用价格写成与风电接纳水平有关的一次函数：其中，aS、bS为风电引起的备用容量成本的价格系数；η为风电预测误差系数；设需要的备用容量与风电预测误差成正比，则因风电预测误差引起的总的备用成本为：节点k上的风电场所引起的备用成本为：步骤S8、风电场价值评估：根据上述分析，节点k上的风电价值为在本专利技术一实施例中，所述步骤S4中，建立发考虑风电并网传输裕度价值的最优潮流模型，其约束条件包括：(1)一般约束条件：(1.1)系统功率平衡约束：是节点j上的负荷，为节点k上的风电出力；Ploss为全系统网损；NL为负荷节点数量；NW为风电节点的数量；(1.2)线路输送容量上下限约束：-Flmax≤hl≤FlmaxRl-m、Tl-i和Hl-j分别为风电、常规发电机组、负荷对线路l传输容量灵敏度；(1.3)机组出力约束：PiG,min≤PiG≤PiG,maxPiG,min和PiG,max为常规发电机组i的最小和最大出力；(1.4)节点风电出力约束为节点k上的风电最大出力；(2)新增风电并网后传输裕度约束βl≤VlW,T式中，βl(-γlα≤βl≤1)为根据电网实际运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于节点电价的风电场价值评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、提取系统信息、运行参数和网络参数：步骤S2：最优潮流目标函数以系统运行费用最低，运行不含风电的电力系统最优潮流，利用原‑对偶内点法获得各个节点电价、重载线路编号及重载荷输电线路输送容量，计算没有含风电时各条线路的传输裕度rl，即

【技术特征摘要】
1.一种基于节点电价的风电场价值评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、提取系统信息、运行参数和网络参数：步骤S2：最优潮流目标函数以系统运行费用最低，运行不含风电的电力系统最优潮流，利用原-对偶内点法获得各个节点电价、重载线路编号及重载荷输电线路输送容量，计算没有含风电时各条线路的传输裕度rl，即其中，hl为线路l上的潮流；Flmax为线路l上的最大传输容量；rl为不含风电时重载荷线路l的传输裕度；当rl≤α时，认为线路l是重载荷线路，α根据电网的实际运行情况取值；步骤S3：计算风电并网传输裕度价值：当风电并网后，原有的重载荷线路l传输裕度为rlW，若rlW-rl≥0，则风电在线路l上将产生正面网络价值；为了简化分析问题，令：VlW,T,+＝rlW-rl式中，VlW,T,+为风电在线路l上的正面网络价值；反之，若rlW-rl≤0，则风电在线路l上产生负面网络价值VlW,T,-，令VlW,T,-＝γl(rlW-rl)γl是一个大于1的比例系数，表示在重载荷线路下继续加剧线路过载，则其负面价值应该更大；若风电并网出现新的重载荷线路l，即rlW≤α，则风电在线路l上产生负面网络价值为VlW,T,N,-，令VlW,T,N,-＝rlW-α若风电并网没有使得原有的重载荷线路减载、加载或出现新的重载荷线路，则其网络价值为0；综上，风电并网后对于线路l传输裕度价值为：VlW,T＝al(rlW-rl)+blγ(rlW-rl)+cl(rlW-α)其中，al、bl、cl为0、1变量，对于线路l，至多有一个不为0；步骤S4、建立考虑风电并网传输裕度价值的最优潮流模型：风电并入电力系统，最主要的目的是在确保电力系统安全运行的前提下，尽可能地降低不可再生能源能耗水平，保持电力系统的可持续发展；因此，最优潮流目标函数为系统运行费用最低，即ai、bi和ci分别为常规发电机组i的成本函数；PiG常规发电机组i的发电出力；NG为常规发电机组的数量；步骤S5、求解含风电的节点电价：为了求含风电的节点电价，将步骤S4建立模型转化为拉格朗日函数，定义λ1、λ2l、λ3l为等式约束的拉格朗日系数，且λ1≥0、λ2l≥0、λ3l≥0；定义μ1l、μ2l、τ1l，g1i、g2i、为不等式约束的拉格朗日系数，且μ1l≥0、μ2l≥0、τ1l≥0、g1i≥0、g2i≥0、根据KKT条件，在最优点处应该满足：由上式可以得到：λ3l＝-τ1l(al+blγ+cl)则体现风电并网充裕度价值的节点电价为：把这种网络价值融于节点电价中，则改进后的节点电价包含4个分量：能耗、网损、阻塞以及线路传输裕度；其中，为风电并网引起的传输裕度在节...

【专利技术属性】
技术研发人员：江岳文，温步瀛，郭丽云，林建新，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35