本发明专利技术公开了一种优化新能源建设与并网时序的中长期电网规划方法，包括：步骤S1：获取系统运行预测数据、网架结构数据，新能源规划数据和新能源要达到的消纳水平；步骤S2：建立电网规划模型；步骤S3：求解所述电网规划模型；步骤S4：建立新能源与新建线路的建设时序模型；步骤S5：求解所述新能源与新建线路的建设时序模型。本发明专利技术针对新能源送出受阻问题，有效提高了新能源消纳水平；在对电网进行规划时，考虑系统负荷增长趋势，兼顾新能源装机增长，从调峰能力，网架约束，潮流分布，系统运行成本及运行效益等多角度综合考虑新能源消纳问题，通过优化新建线路与新能源建设时序使新建线路的利用率及新能源的运行效益达到最优。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种中长期电网规划方法，尤其是一种优化新能源建设与并网时序的中长期电网规划方法，属于电网规划
技术介绍
风电、光伏等新能源发电的发展已显示出明显的经济与环境效益，未来新能源将在我国电网结构中占据越来越重要的地位。然而，新能源出力的随机波动特性给电网的安全稳定运行带来挑战。由于电网网架传输能力不足导致弃风弃光严重制约了新能源大规模并网，因此，亟需建立面向新能源消纳的电网规划方法，使得电网网架结构更好的适应新能源的发展。在未来比较长的时期内，新能源发电仍会以比较快的速度发展，在这样的背景下，考虑新能源消纳的电网规划的目标，内涵与方法都会发生比较大的变化。新能源并网消纳与电网建设投资经济性的有效协调将成为电网规划重点考虑的问题。面向新能源消纳的电网规划方法的根本目标是实现新能源合理消纳，充分发挥新能源低碳，节能与环保的作用。对于电网规划而言，新能源的合理消纳有两方面的要求，一方面电网要有足够的灵活性包容新能源出力的剧烈波动，尽量减少弃风弃光现象；另一方面，电网消纳新能源不能造成电网规划投资成本的明显上升。现有的电网规划方法鲜有针对新能源并网提出的，且一般只是通过考虑技术与经济指标对备选的几个规划方案择优选取，而这种方案的合理性往往依赖于规划人员的经验，难以获得最优的电网规划方案；另外现有的电网规划方法大多是根据负荷增长趋势，在满足系统运行安全等约束条件下，以投资费用最小为目标确定新建线路，而没有在规划过程中将新能源的发展考虑进去，有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种优化新能源建设与并网时序的中长期电网规划方法。本专利技术采用下述技术方案：一种优化新能源建设与并网时序的中长期电网规划方法，包括以下步骤：步骤S1：获取系统运行预测数据：包括网架结构数据，新能源规划数据和新能源要达到的消纳水平；所述系统运行预测数据包括负荷增长预测数据，各电源装机规模，机组出力上下限值；所述网架结构数据包括网架总节点数N，现阶段限制新能源送出线路集Ω0及每条线路传输功率极限值允许新建线路走廊m，线路走廊允许新建线路条数nm，新建线路k引起的多接纳新能源的容量Sk，新建线路传输功率极限值所述新能源规划数据包括新能源规划年装机容量St，风电场及光伏电站总数na，各风电场及光伏电站装机容量，新能源出力数据。新能源消纳水平包括弃风弃光量占新能源总发电量的比例η；步骤S2：建立电网规划模型：所述电网规划模型考虑新建每条线路对提高新能源消纳水平的影响，以线路总投资费用f最低为目标函数，确定新建线路集：minf=Σi,j∈φCijnij,i,j≤N---(1)]]>其中，i,j为网络节点，φ为网络节点的集合,N为网架总节点数；nij表示线路走廊i-j之间扩建线路回数，Cij为线路走廊i-j之间扩建一回线路的投资费用；线路走廊i-j之间扩建一回线路的投资费用Cij由节点i,j之间的线路传输功率极限值Pijmax及两节点之间的线路长度lij决定；所述电网规划模型需要满足以下约束条件：——线路潮流约束：Pij＝Bij(θi-θj)i,j≤N(2)Pij为节点i,j之间线路流过的有功功率，Bij为节点i,j之间一条线路的电纳，θi,θj分别为节点i，j的电压相角；——待选线路传输功率极限约束：|Pij|≤nijPijmax,i,j≤N---(3)]]>其中，Pij为走廊i-j线路传输功率总值，nij表示线路走廊i-j之间扩建线路回数，为线路走廊i-j新建一回线路传输功率极限值；——网架节点功率平衡约束：∑AilPl＝PGi-PDii≤N(4)其中，N为系统节点数，Ωi为与节点i相连的支路集，Ail为节点i与支路l的关联系数，Pl为与节点i相连的支路l的潮流，PGi和PDi分别为节点i的电源出力与负荷；——系统节点电压约束：Vimin≤Vi≤Vimaxi≤N(5)其中，Vi为节点i的电压值，Vimin，Vimax为节点i的电压下限值与上限值；——输电走廊约束：0≤nij≤nijmax,i,j≤N---(6)]]>其中，为支路i,j之间允许架设的输电线路数量最大值；——新能源消纳水平约束：η≤ηmax(7)其中，η为弃新能源比例，ηmax为弃新能源比例最大值；步骤S3：求解所述电网规划模型，确定新建线路集Ω；步骤S4：建立新能源与新建线路的建设时序模型：maxf2=Σt=1nt(G1(a,t)+G2(x,t)+G3(x,t)),1≤a≤na,1≤t≤nt,1≤x≤nx---(8)]]>其中，na为待建的风电场或光伏电站总数,nt为将计算周期T分成的时段数，nx为新建线路总数；G1(a,t)为新建风电场或光伏电站a在t时段内的运行收益，G2(x,t)为线路x在时段t内的运行费用，G3(x,t)为线路x在时段t内的过负荷惩罚费用；步骤S5：求解所述新能源与新建线路的建设时序模型。所述步骤S4中新建风电场或光伏电站a在t时段内的运行收益G1(a,t)为：G1(a,t)=Σa=1naC1Tnt·η(a,t)·Sa·r(a,t),1≤a≤na,1≤t≤nt---(9)]]>其中，Sa为电站a的装机容量，C1为电站发电收益系数，η(a,t)为电站a在时段t的发电效率，r(a,t)为电站a与时段t的关联系数，属于矩阵Ra×t中的元素，Ra×t表示新建的所有风电场或光伏电站在时段t的建设情况，若风电场或光伏电站a在时段t已建设，则r(a,t)＝1，否则为0。所述步骤S4中线路x在时段t内的运行费用G2(x,t)为：G2(x,t)=Σx=1nx(C2ntT28760rx·Px2·u(x,t)),1≤t≤nt,1≤x≤nx---(10)]]>其中，C2为线路x年网损费用系数，Px为线路x在时段t内的输送有功功率，rx为新建线路x的电阻，u(x,t)为线路x与时段t的关联系数，属于Ux×t中的元素，Ux×t为建线路与新能源的建设时序组合矩阵，表示新建线路在时段t的建设情况，若线路x在t时段已建设则其对应元素u(x,t)＝1，否则为0。所述步骤S4中线路x在时段t内的过负荷惩罚费用G3(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种优化新能源建设与并网时序的中长期电网规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：获取系统运行预测数据、网架结构数据、新能源规划数据和新能源要达到的消纳水平；所述系统运行预测数据包括负荷增长预测数据，各电源装机规模，机组出力上下限值；所述网架结构数据包括网架总节点数N，现阶段限制新能源送出线路集Ω0及每条线路传输功率极限值允许新建线路走廊m，线路走廊允许新建线路条数nm，新建线路k引起的多接纳新能源的容量Sk，新建线路传输功率极限值所述新能源规划数据包括新能源规划年装机容量St，风电场及光伏电站总数na，各风电场及光伏电站装机容量，风电场及光伏电站典型日出力曲线；新能源消纳水平包括弃风弃光量占新能源总发电量的比例η；步骤S2：建立电网规划模型：所述电网规划模型考虑新建每条线路对提高新能源消纳水平的影响，以线路总投资费用f最低为目标函数，确定新建线路集：minf=Σi,j∈φCijnij,i,j≤N---(1)]]>其中，i,j为网络节点，φ为网络节点的集合,N为网架总节点数；nij表示线路走廊i‑j之间扩建线路回数，Cij为线路走廊i‑j之间扩建一回线路的投资费用；线路走廊i‑j之间扩建一回线路的投资费用Cij由节点i,j之间的线路传输功率极限值及两节点之间的线路长度lij决定；所述电网规划模型需要满足以下约束条件：——线路潮流约束：Pij＝Bij(θi‑θj)i,j≤N (2)Pij为节点i,j之间线路流过的有功功率，Bij为节点i,j之间一条线路的电纳，θi,θj分别为节点i，j的电压相角；——待选线路传输功率极限约束：|Pij|≤nijPijmax,i,j≤N---(3)]]>其中，Pij为走廊i‑j线路传输功率总值，nij表示线路走廊i‑j之间扩建线路回数，为线路走廊i‑j新建一回线路传输功率极限值；——网架节点功率平衡约束：Σl∈ΩiAilPl=PGi-PDi,i≤N---(4)]]>其中，Ωi为与节点i相连的支路集，Ail为节点i与支路l的关联系数，Pl为与节点i相连的支路l的潮流，PGi和PDi分别为节点i的电源出力与负荷；——系统节点电压约束：Vimin≤Vi≤Vimax,i≤N---(5)]]>其中，Vi为节点i的电压值，为节点i的电压下限值与上限值；——输电走廊约束：0≤nij≤nijmax,i,j≤N---(6)]]>其中，为节点i,j之间允许架设的输电线路数量最大值；——新能源消纳水平约束：η≤ηmax---(7)]]>其中，新能源消纳水平η为弃新能源比例，ηmax为弃新能源比例最大值；步骤S3：求解所述电网规划模型，确定新建线路集Ω；步骤S4：建立新能源与新建线路的建设时序模型：maxf2=Σt=1nt(G1(a,t)+G2(x,t)+G3(x,t)),1≤a≤na,1≤t≤nt,1≤x≤nx---(8)]]>其中，na为待建的风电场或光伏电站总数,nt为将计算周期T分成的时段数，nx为新建线路总数；G1(a,t)为新建风电场或光伏电站a在t时段内的运行收益，G2(x,t)为线路x在时段t内的运行费用，G3(x,t)为线路x在时段t内的过负荷惩罚费用；步骤S5：求解所述新能源与新建线路的建设时序模型。...
【技术特征摘要】
1.一种优化新能源建设与并网时序的中长期电网规划方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤S1：获取系统运行预测数据、网架结构数据、新能源规划数据和新能
源要达到的消纳水平；所述系统运行预测数据包括负荷增长预测数据，各电源
装机规模，机组出力上下限值；所述网架结构数据包括网架总节点数N，现阶
段限制新能源送出线路集Ω0及每条线路传输功率极限值允许新建线路走
廊m，线路走廊允许新建线路条数nm，新建线路k引起的多接纳新能源的容量Sk，新建线路传输功率极限值所述新能源规划数据包括新能源规划年装机
容量St，风电场及光伏电站总数na，各风电场及光伏电站装机容量，风电场及
光伏电站典型日出力曲线；新能源消纳水平包括弃风弃光量占新能源总发电量
的比例η；
步骤S2：建立电网规划模型：所述电网规划模型考虑新建每条线路对提
高新能源消纳水平的影响，以线路总投资费用f最低为目标函数，确定新建
线路集：
minf=Σi,j∈φCijnij,i,j≤N---(1)]]>其中，i,j为网络节点，φ为网络节点的集合,N为网架总节点数；nij表示
线路走廊i-j之间扩建线路回数，Cij为线路走廊i-j之间扩建一回线路的投资
费用；线路走廊i-j之间扩建一回线路的投资费用Cij由节点i,j之间的线路传
输功率极限值及两节点之间的线路长度lij决定；
所述电网规划模型需要满足以下约束条件：
——线路潮流约束：
Pij＝Bij(θi-θj)i,j≤N(2)
Pij为节点i,j之间线路流过的有功功率，Bij为节点i,j之间一条线路的
电纳，θi,θj分别为节点i，j的电压相角；
——待选线路传输功率极限约束：
|Pij|≤nijPijmax,i,j≤N---(3)]]>其中，Pij为走廊i-j线路传输功率总值，nij表示线路走廊i-j之间扩建
线路回数，为线路走廊i-j新建一回线路传输功率极限值；
——网架节点功率平衡约束：
Σl∈ΩiAilPl=PGi-PDi,i≤N---(4)]]>其中，Ωi为与节点i相连的支路集，Ail为节点i与支路l的关联系数，Pl为与节点i相连的支路l的潮流，PGi和PDi分别为节点i的电源出力与负荷；
——系统节点电压约束：
Vimin≤Vi≤Vimax,i≤N---(5)]]>其中，Vi为节点i的电压值，为节点i的电压下限值与上限值；
——输电走廊约束：
0≤nij≤nijmax,i,j≤N---(6)]]>其中，为节点i,j之间允许架设的输电线路数量最大值；
——新能源消纳水平约束：
η≤ηmax---(7)]]>其中，新能源消纳水平η为弃新能源比例，...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕盼，张增强，康玉函，李永刚，付超，宋新甫，徐龙秀，付高善，沈超，秦潇璘，周专，关洪浩，辛超山，王洪涛，许叶林，
申请(专利权)人：国网新疆电力公司经济技术研究院，国家电网公司，华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：新疆;65
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