一种电网结构适应性评估算法制造技术

本发明专利技术公开了一种电网结构适应性评估算法，包括步骤：以最小化运行成本和输电投资成本之和作为目标函数，建立参考电网模型；将基尔霍夫定律，线路元件的运行极限及发电负荷平衡作为目标函数的约束条件，确定输电线路的最优容量；将实际电网的线路容量与通过参考电网得到的最优线路容量进行对比，得到电网线路的适宜度信息。本方法基于输电价值理论，通过建立参考电网数学模型确定输电线路的最优容量，从而得出相应的最佳投资成本和堵塞成本，使输电投资达到最优水平，保证了电网的安全运行，并提高了系统建设、运行的经济性。

An Adaptability Assessment Algorithms for Power Grid Structures

The invention discloses an algorithm for evaluating the adaptability of power grid structure, which includes steps: taking the sum of minimum operation cost and transmission investment cost as the objective function, establishing a reference power grid model; taking Kirchhoff's law, operation limit of line elements and power generation load balance as the constraints of the objective function, determining the transmission line. Optimum capacity of the circuit; Comparing the line capacity of the actual grid with the optimal line capacity obtained through the reference grid, the appropriate information of the grid line can be obtained. Based on the theory of transmission value, this method determines the optimal capacity of transmission lines by establishing a reference grid mathematical model, thus obtaining the corresponding optimal investment cost and congestion cost, making the transmission investment reach the optimal level, ensuring the safe operation of the power grid, and improving the economy of system construction and operation.

【技术实现步骤摘要】
一种电网结构适应性评估算法
本专利技术涉及电力系统
，具体来说涉及一种电网结构适应性评估算法。
技术介绍
电力行业作为国民经济的基础，必须能够提供稳定可靠的电力供应，才能保障经济平稳快速发展，而电网规划是保证电力系统可靠运行的前提。随着大电网互联及中国电力市场化改革的进行，电力网络的规划问题面临着严峻的挑战。同时，微网、分布式可再生能源和电动汽车等主动行为的负荷以其多元化及大规模接入电网的特性，使得电力系统的规划和运行在时域和空间上发生了本质变化，确定发电与需求的平衡点变得异常复杂。因此，如何及时准确的确定规划方向，提高资源利用率，同时又避免电网过度建设带来的资源浪费，成为电网规划亟待解决的新问题。在新的发展形势下，电网规划更加重视发电及用电给定下的输电线路建设。首先，应有足够的输电容量来保证各种正常运行状态下的供电，并能满足短期内负荷增长的需求，因此电网规划应基于未来的负荷预测及发电技术指标对输电元件进行配置。其次，应充分考虑各种情况下的机组停运，线路故障带来的影响，因此应有一定的的容量裕度。合理的输电容量既能保证电网的安全运行，又能提高系统建设、运行的经济性。传统的电网规划策略存在很多不足。首先没有一个明确的对输电网络整体评估的标准，这个标准应当能发现系统中的薄弱环节，并能制定改善策略。其次，规划时间进度是固定的，如果出现线路潮流波动导致线路容量不足的情况，不能及时发现并作出扩容决策，不能灵活的应对可再生能源发电的波动性。最后，对新建扩建的力度选择不合理，通常为了确保安全性保留很大的容量裕度，造成资源浪费。因此，建立一种能够对电网现状进行实时合理的评估，根据评估指标可以及时发现不足，确定规划方向及进度，灵活应对可再生能源的接入带来的波动性，并能处理大量数据的规划方案具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种电网结构适应性评估算法，该算法基于输电价值理论，由供需平衡决策最优输电容量，进而确定出合理的电网规划策略。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种电网结构适应性评估算法，所述算法包括以下步骤：首先以最小化运行成本和输电投资成本之和作为目标函数，建立参考电网模型；然后将基尔霍夫电压、电流定律，线路元件的运行极限以及发电负荷平衡作为目标函数的约束条件，确定输电线路的最优容量；接下来将实际电网的线路容量与通过参考电网得到的最优线路容量进行对比，得到电网线路的适宜度信息。基于上述方案，本专利技术做如下优化：所述参考电网的目标函数表示为：式中：NT为负荷时段的数量；NG为发电机的数量；NL为线路的数量；Ci为发电机i的运行成本；为负荷时段t的发电机i的出力；为线路l的年投资成本；Tl为为线路l的容量。进一步的，所述目标函数(1)正常状态及预想事故下的约束条件为：式中：为发电机节点与支路的灵敏度矩阵；为负荷节点与支路的灵敏度矩阵；Pl，t为负荷时段t时线路l潮流；为发电机i发电上限，为发电机i发电下限；式(2)为根据基尔霍夫电流定律得到的各事件下节点功率平衡等式，要求注入某一节点的功率等于流出该节点的所有功率；式(3)为各事件下支路潮流关于节点功率注入的平衡等式，该式中使用灵敏度矩阵，反映整个系统的网架情况以及线路电抗等信息；式(4)表示各事件下输电元件有功传输能力约束；式(5)表示各事件下发电机组有功出力的限制约束。如上所述的一种电网结构适应性评估算法，所述变量Tl的取值范围为：0≤Tl≤∞(6)支路节点灵敏度矩阵H反映节点注入与支路潮流之间的关联关系，具体表示为：式中：Yd是支路导纳矩阵的对角阵；Yrbus是系统导纳阵去除缓冲节点的行和列得到的非奇异矩阵。进一步的，所述在建立参考电网模型之前，还包括下述步骤：构建输电线路的需求函数与供给函数；计算输电需求和输电供给达到平衡时的最优输电容量；比较采用供需函数决策出的最优输电容量和基于参考电网模型决策出的最优输电容量，确定两种方式得出的最优输电能力一致。本申请提供的技术方案包括以下有益效果：本申请实施例提供的一种电网结构适应性评估算法，包括步骤：以最小化运行成本和输电投资成本之和作为目标函数，建立参考电网模型；将基尔霍夫定律，线路元件的运行极限及发电负荷平衡作为目标函数的约束条件，确定输电线路的最优容量；将实际电网的线路容量与通过参考电网得到的最优线路容量进行对比，得到电网线路的适宜度信息。本申请实施例的评估算法，基于输电价值理论，通过建立参考电网数学模型确定输电线路的最优容量，从而得出相应的最佳投资成本和堵塞成本，使输电投资达到最优水平，保证了电网的安全运行，并提高了系统建设、运行的经济性。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。图1为本申请实施例的一种电网结构适应性评估算法的流程示意图；图2为本申请实施例中的两节点B-S互联模型。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。图1为本申请实施例提供的一种电网结构适应性评估算法，由图1可知，本实施例的算法包括以下步骤：S1、构建输电线路的需求函数与供给函数，决策最优输电量；S2、比较采用供需函数决策出的最优输电量和基于参考电网模型决策出的最优输电量，确定两种方式得到的最优输电量一致；S3、以最小化运行成本和输电投资成本之和作为目标函数，建立参考电网模型；S4、将基尔霍夫电压、电流定律，线路元件的运行极限以及发电负荷平衡作为目标函数的约束条件，确定输电线路的最优容量；S5、将实际电网的线路容量与通过参考电网得到的最优线路容量进行对比，得到电网线路的适宜度信息。具体而言，所述S1中构建输电线路的需求函数与供给函数，决策最优输电量，其具体实现以图2所示的两节点B-S互联系统为例进行说明。图2所示的两节点系统左节点称为B节点，右节点称为S节点。两节点之间仅有一条线路。B节点电源出力为PB，S节点电源出力为PS，B节点电源的成本函数为S节点电源的成本函数为B节点负荷DB＝500MW，S节点负荷DS＝1500MW。B，S两节点之间线路的容量为F。当PB，PS均大于0时，因节点价格由该节点部分负载的机组的边际价格决定，所以B，S节点的节点价格πB，πS分别为：线路的输电价格πT(F)可以用线路两端节点的电价差表示：对B，S节点采用基尔霍夫电流定律可得：PB(F)＝DB+F(3)PS(F)＝DS-F(4)于是，式(2)变为式(5)为输电需求的反函数，而输电需求函数可对(5)求反函数：F(πT)＝933.3-33.3πT(6)接下来构建输电线路的供给函数。假设输电线路的建设成本用固定成本加可变成本的方式简单表达。输电设施建设的年均成本中，可变成本分量与线路的输电能力F有关，而固定成本分量与输电能力无关，具体可表示为：CT(F)＝CF+CV(F)(7)为简单起见，假设可变成本与输电能力是线性关系，即：CV(F)＝k·l·F(8)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电网结构适应性评估算法，其特征在于，包括以下步骤：以最小化运行成本和输电投资成本之和作为目标函数，建立参考电网模型；将基尔霍夫电压、电流定律，线路元件的运行极限以及发电负荷平衡作为目标函数的约束条件，确定输电线路的最优容量；将实际电网的线路容量与通过参考电网得到的最优线路容量进行对比，得到电网线路的适宜度信息。

【技术特征摘要】
1.一种电网结构适应性评估算法，其特征在于，包括以下步骤：以最小化运行成本和输电投资成本之和作为目标函数，建立参考电网模型；将基尔霍夫电压、电流定律，线路元件的运行极限以及发电负荷平衡作为目标函数的约束条件，确定输电线路的最优容量；将实际电网的线路容量与通过参考电网得到的最优线路容量进行对比，得到电网线路的适宜度信息。2.根据权利要求1所述的一种电网结构适应性评估算法，其特征在于，所述参考电网的目标函数表示为：式中：NT为负荷时段的数量；NG为发电机的数量；NL为线路的数量；Ci为发电机i的运行成本；为负荷时段t的发电机i的出力；为线路l的年投资成本；Tl为为线路l的容量。3.根据权利要求2所述的一种电网结构适应性评估算法，其特征在于，所述目标函数的约束条件为：式中：为发电机节点与支路的灵敏度矩阵；为负荷节点与支路的灵敏度矩阵；Pl，t为负荷时段t时线路l潮流；为发电机i发电上限，为发电机i发电下限；式(2)为根据基尔霍夫电流定律得到的各事件下节...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪亮，田鑫，赵龙，郑志杰，王艳，孙东磊，王颢，张杰，张友泉，高晓楠，汪湲，刘晓明，魏佳，张佳宁，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，山东智源电力设计咨询有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37