考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法技术方案

本发明专利技术提供了一种考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法：确定问题研究的时间周期和步长，收集各省的计算数据；统计系统火电机组的数据，将具有相同运行参数的机组归为同一类型，统计各个类型机组的数量；建立多省互联电力系统风电消纳优化的优化模型；使用求解器CPLEX求解该优化模型，得到最优解，计算各省风电消纳电量和弃风电量。本发明专利技术极大地减少了变量的个数，显著地提高了问题求解速度；引入弃风分段惩罚因子，通过设置各段惩罚因子的值，可以控制弃风发生的顺序；考虑到联络线的电力交易计划，通过优化联络线功率，在多省内实现资源优化配置，实现全网风电优先消纳。

Wind power consumptive optimization method of multi area interconnected power system of tie line power trading plan considering the

The invention provides a wind power consumptive optimization method considering the contact line power trading plan of multi area interconnected power system: determine the research cycle and time step, data collected the statistical data; system of thermal power unit, will have the same operating parameters of the unit belong to the same type, the number of statistics of each type unit; establishment of interconnected power system, wind power consumption optimization model of multi optimization; using CPLEX solver to solve the optimization model, the optimal solution, the calculation of wind power consumptive power and wind power curtailment. The invention greatly reduces the number of variables that significantly improves the speed of solving problems; the introduction of abandoned wind piecewise penalty factor, by setting the value of each penalty factor, can control the order of abandoned wind; considering the tie line power trading plan, through the optimization of the tie line power, in optimizing the allocation of more resources in the province to achieve full network, wind power consumptive.

【技术实现步骤摘要】
考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法
本专利技术属于电力系统新能源消纳领域，具体涉及一种考虑联络线电力交易计划的多区域(例如，省)互联电力系统的风电消纳优化方法。
技术介绍
近年来，风力发电技术发展迅猛，装机容量逐年上涨。但是，由于我国采取大规模集中式发展模式，风电消纳问题突出，多个地区甚至出现了严重的弃风现象。为了促进风电等新能源的并网消纳，实现能源可持续发展，我国先后出台了相关政策，确保风电等新能源的优先调度。国家能源局在《关于有序放开发用电计划的实施意见》中明确指出：在确保供电安全的前提下，优先保障水电和规划内的风能、太阳能、生物质能等清洁能源发电上网，促进清洁能源多发满发。另外，在跨区跨省更大范围内协调风电消纳，可以通过优化省间联络线的交换功率，充分利用不同地区负荷和发电资源的互补特性，提高风电等新能源的消纳水平。分析和优化多省区风电的消纳水平对于风电的规划运行具有重要意义，可以为跨省区风电交易提供具有实践意义的消纳方案和交易预案。目前，风电消纳优化模型一般是基于机组组合模型，通过优化安排机组的启停时间和出力，在满足调峰约束的条件下，为风电留出消纳空间。但是，描述机组启停状态涉及到整数变量，而实际的省级电网往往涉及到成百上千台发电机组，这使得多省互联电力系统的风电消纳优化模型成为一个大规模的混合整数问题，难以在短时间内得到最优解。另外，为了促进风电的优先调度，现有的模型中一般在目标函数中追加弃风惩罚项，并设置惩罚因子，该因子一般为固定值。这时，模型无法区分弃风发生的地方，可能会导致同一个地方反复承担弃风，这不符合公平性原则。此外，传统联络线计划一般是电力交易合同的简单叠加，与省内发电计划相对独立，没有充分发挥资源全局配置的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：1)确定问题研究的时间周期和步长，收集系统各区域的计算数据，包括：火电机组的运行参数和个数、相应时间周期内负荷的预测序列和风电的预测序列；2)统计系统火电机组的数据，将具有相同运行参数的火电机组归为同一类型，统计系统内各个类型机组的数量；本专利技术所述的火电机组运行参数包括额定容量、最大技术出力、最小技术出力、最小开机时间、最小停机时间和爬坡率；3)建立多区域互联电力系统风电消纳优化模型，该模型的目标函数为最小化全周期内的弃风电量，该模型的约束条件包括：各类火电机组运行约束、各区域电网风电出力约束、各区域电网功率平衡约束、各区域电网备用约束和区域间联络线电力交易约束；4)使用求解器CPLEX求解该优化模型，得到最优解，计算系统各区域电网风电消纳电量和弃风电量。所述的多区域互联电力系统风电消纳优化模型属于混合整数线性规划问题(MixIntegerLinearProgramming,MILP)，可以在相对较短的时间内求解，符合实际工程计算的要求。所述的目标函数中引入弃风分段惩罚因子，相应的目标函数为：式中：T(t)表示时间周期(索引)，A(a)表示区域电网个数(索引)，S(s)表示弃风量分段数(索引)，表示区域电网a第s段的弃风惩罚因子，表示区域电网a第s段的弃风功率。求解结果包括各段弃风功率各时段火电机组运行台数Sg(t)、各时段火电机组输出功率Pg(t)。全网弃风电量和风电消纳电量计算如式(12)所示。式中：WS为全网(系统)弃风电量，WC为全网(系统)风电消纳电量。所述的各类火电机组运行约束包括：5.1)机组运行台数约束：式中：Sg(t)为整数变量，表示时间周期内第t个时段第g个类型火电机组开机台数；Ng表示第g个类型火电机组的总台数；SYg(t)表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组启动台数；SZg(t)表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组停机台数；Yg(t)为二进制变量，1表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组有启动机组，0表示没有启动机组；Zg(t)为二进制变量，1表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组有停机机组，0表示没有停机机组。可证明系统内火电机组的启停情况(Yg(t)和Zg(t)的取值和组合)均符合约束，如表1所示：表1.机组启停台数变化情况5.2)机组输出功率约束：式中：Pg(t)表示第t个时段第g个类型火电机组的总输出功率；Pgmin是第g个类型火电机组的最小技术出力；Pgmax是第g个类型火电机组的最大技术出力。5.3)机组爬坡约束：-RDg·Sg(t)≤Pg(t)-Pg(t-1)≤RUg·Sg(t)(15)式中：RDg是第g个类型火电机组的下爬坡率；RUg是第g个类型火电机组的上爬坡率。5.4)最小启\停机时间约束：式中：MUg是第g个类型火电机组的最小启机时间；MDg是第g个类型火电机组的最小停机时间。所述的风电出力约束包括：6.1)弃风功率约束：式中：表示第t个时段区域电网a风电功率预测值。6.2)弃风功率分段约束：式中：表示第t个时段区域电网a第s段弃风功率的最大值。所述的区域间联络线电力交易约束包括：7.1)交易电量约束，表示为：式中：是第t个时段区域电网a、b的联络线交换功率；td是联络线交易电量约束周期，一般为1天；表示联络线交易电量；7.2)交易功率变化速率约束，表示为：式中：是区域电网a、b联络线功率下降速率限制；是区域电网a、b联络线功率上升速率限制；7.3)联络线功率曲线峰谷差约束，表示为：式中：D表示电量约束周期的时长，当计算步长为1h，电量约束周期为1天时，D取24；α表示允许峰谷差率，2α为允许的峰谷差占平均功率的比例。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术将具有相同参数的机组归并为同一类机组，从而可以采用相应的变量(例如Sg(t)、SYg(t)、SZg(t)、Yg(t)、Zg(t)和Pg(t))描述同类机组的运行过程，这极大地减少了变量的个数，显著地提高了问题求解速度。本专利技术考虑到联络线的电力交易计划，提出了省间联络线电力交易约束，通过优化联络线功率，在多区域(省)内实现资源优化配置，可实现全网风电优先消纳。2、为了确保风电的优先消纳，本专利技术以最小化风电弃风量为目标函数，并引入弃风分段惩罚因子，通过设置各段惩罚因子的值，可以控制弃风发生的顺序。附图说明图1为本专利技术实施例中考虑联络线电力交易计划的多省互联电力系统的风电消纳优化方法的流程图。图2为两省互联电力系统示意图；G表示火电机组。图3为两省弃风功率分段惩罚因子变化图。图4为两省间联络线交换功率曲线(a)和风电消纳功率曲线(b)。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做详细说明。显然，所描述的仅仅是本专利技术的一个较优的实施例。在现有研究的基础上，本专利技术提出一种考虑联络线电力交易计划的多省互联电力系统的风电消纳优化方法。首先，不同于现有的机组组合模型，对每一台机组一般涉及3个整数变量或二进制变量，本专利技术考虑到我国电力工业标准化要求，大多数火电机组具有相同运行参数，因而可以对具有相同参数的机组归并为同一类机组，并采用相应的变量描述同类机组的运行过程，这极大地减少了变量的个数，显著地提高了问题求解速度。其次，为了确保风电的优先消纳，本专利技术以最小化风电弃风量为目标函数，并引入弃风分段惩罚因子，通过设置各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法，其特征在于：包括以下步骤：1)统计系统火电机组的数据，将具有相同运行参数的火电机组归为同一类型，统计各个类型火电机组的数量；2)建立多区域互联电力系统风电消纳优化模型，该模型的目标函数为最小化全周期内的弃风电量，该模型的约束条件包括：各类火电机组运行约束、各区域电网风电出力约束、各区域电网功率平衡约束、各区域电网备用约束和区域间联络线电力交易约束；3)求解该优化模型，根据求解得到的最优解计算各区域风电消纳电量和弃风电量。

【技术特征摘要】
1.一种考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法，其特征在于：包括以下步骤：1)统计系统火电机组的数据，将具有相同运行参数的火电机组归为同一类型，统计各个类型火电机组的数量；2)建立多区域互联电力系统风电消纳优化模型，该模型的目标函数为最小化全周期内的弃风电量，该模型的约束条件包括：各类火电机组运行约束、各区域电网风电出力约束、各区域电网功率平衡约束、各区域电网备用约束和区域间联络线电力交易约束；3)求解该优化模型，根据求解得到的最优解计算各区域风电消纳电量和弃风电量。2.根据权利要求1所述的考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法，其特征在于：所述火电机组的运行参数包括额定容量、最大技术出力、最小技术出力、最小开机时间、最小停机时间和爬坡率。3.根据权利要求1所述的考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法，其特征在于：所述多区域互联电力系统风电消纳优化模型属于混合整数线性规划问题。4.根据权利要求1所述的考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法，其特征在于：所述的目标函数表示为：式中：T表示时间周期，A表示区域电网个数，S表示弃风量分段数，表示区域电网a第s段的弃风惩罚因子，表示第t个时段区域电网a第s段的弃风功率。5.根据权利要求1所述的考虑联络线电力交易计划的多区域互联电力系统的风电消纳优化方法，其特征在于：所述的各类火电机组运行约束包括：5.1)机组运行台数约束，表示为：式中：Sg(t)表示第t个时段第g个类型火电机组开机台数；Ng表示第g个类型火电机组的总台数；SYg(t)表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组启动台数；SZg(t)表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组停机台数；Yg(t)为二进制变量，取1表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组有启动机组，取0表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组没有启动机组；Zg(t)为二进制变量，取1表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组有停机机组，取0表示第t个时段开始时刻第g个类型火电机组没有停机机组；5.2)机组输出功率约束，表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：曾方迪，李更丰，别朝红，程海花，郑亚先，薛必克，杨争林，耿建，邵平，龙苏岩，王高琴，史新红，张旭，
申请(专利权)人：西安交通大学，中国电力科学研究院，国网湖北省电力公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61