考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法技术

本发明专利技术公开了考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，主要步骤为：1)获取电力系统数据2)建立电力系统弹性空间等值评估模型；3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。本发明专利技术在满足系统变量约束与N‑1安全约束情况下，评估了弹性空间对可再生能源的网内与外送消纳提升效果，直观地评估了可再生能源消纳能力的提升空间。

Static Equivalent Evaluation Method of Renewable Energy Absorption Capacity Considering Elastic Space

【技术实现步骤摘要】
考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法
本专利技术涉及电力系统可再生能源消纳能力评估领域，具体是考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法。
技术介绍
随着清洁电能的大力发展，为构建清洁低碳的能源体系，为缓解弃风、弃光、弃水问题，本质上可扩大电力系统运行可行域，其主要方式包括：扩建电网设备(输电线路、储能等)，多能源协调互补运行输电网结构优化等。扩建电网设备需要大量投资，扩展电网运行模式需要考虑电网公司业务的协调。但若能根据电力系统设备运行的物理本质，挖掘电力系统设备运行可行域的“弹性空间”，则可进一步促进可再生能源消纳。现有评估可再生能源消纳能力的方法未考虑系统弹性空间及外送消纳能力，且未刻画出可再生能源消纳能力可行域空间模型。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，主要包括以下步骤：1)获取电力系统数据。所述电力系统数据主要包括节点负荷数据、线路参数和发电机参数。所述线路参数主要包括机组-节点连接矩阵Cn×u、功率传输转移分布因子矩阵Al×n、线路传输容量上限和线路传输容量下限Tk。所述发电机参数主要包括可再生能源机组出力上限可再生能源机组出力下限PRGi、非可再生能源机组出力上限和非可再生能源机组出力下限PNRGj。2)建立电力系统弹性空间等值评估模型。建立电力系统弹性空间等值评估模型的主要步骤如下：2.1)获取负荷功率即：式中，为n维节点负荷功率向量。Pm为节点m处的负荷功率。n为电力系统节点个数。2.2)建立线路传输功率约束，分别如公式2至公式4所示。式中，Tl×1为l维线路潮流向量。l为电力系统线路数目。为u维机组出力向量。u为电力系统机组数目。u＝N+NC。N和NC分别为可再生能源机组个数和非可再生能源机组个数。Tl×1＝[T1T2…Tk…]T(k＝1,2,...,l)(3)式中，Tk为第k条线路上的传输功率。式中，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力。i＝1,2,...,N。j＝1,2,...,NC。2.3)建立系统变量上下限约束，分别如公式5至公式7所示。式中，Tk为第k条线路上的传输功率。为线路传输容量上限。Tk为线路传输容量下限。式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力。为可再生能源机组出力上限。PRGi为可再生能源机组出力下限。式中，PNRGj为第j台非可再生能源机组出力。为非可再生能源机组出力上限PNRGj为非可再生能源机组出力下限PNRGj。2.4)建立电力系统功率平衡约束，即式中，为节点m处的负荷功率。2.5)建立发电机深度调峰约束，即式中，Kdj为第j台非可再生能源机组的深度调峰系数。2.6)建立N-1安全约束和线路紧急增容约束，主要步骤为：2.6.1)构造N-1故障场景，即设Ta＝0，a＝1，2，…，l。Ta＝0表示线路a断开。2.6.2)N-1安全约束如下所示：式中，上标(a)表示线路a断开的N-1故障场景。为线路a断开后的线路潮流向量。Tl×1分别为线路容量上限向量和下限向量。2.6.3)线路紧急增容约束如下所示：式中，为线路a断开后的功率传输转移分布因子矩阵。Kt为线路紧急增容系数。(*)ΔT表示经过ΔT时段调整。为调整后的线路潮流向量。式中，为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。2.7)建立发电机爬坡约束，即：式中，为N-1故障前的机组出力向量。为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。为ΔT时间内机组的爬坡能力向量。3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算的主要步骤如下：3.1)计算可再生能源机组出力可行域RGT，主要步骤如下：3.1.1)设置目标函数，即可再生能源机组最大出力maxz。设定规划参数X＝PRGi。目标函数maxz如下所示：式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力。3.1.2)将所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到可再生能源机组出力可行域RGT。3.2)计算联络线传输功率可行域RPT，主要步骤如下：3.2.1)设置目标函数，即联络线最大传输功率maxw。设置规划参数Y＝PTe。PTe为第e条联络线传输功率。e＝1,2,...,NT。NT为联络线条数。目标函数maxw如下所示：式中，PTe为第e条联络线传输功率，NT为联络线条数。并选定联络线所在节点，即选定若干节点的负荷作为联络线外送功率，如下所示：3.2.2)将所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到联络线传输功率可行域RPT。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的。本专利技术利用电力系统的弹性空间，包括发电机深度调峰与线路紧急增容，来缓解可再生能源网内消纳与外送消纳问题。发电机深度调峰降低发电机机组最小出力可缓解某些阻塞线路，另一方面降低发电机组出力后，相应可再生能源机组的出力可以提高，从而促进消纳。而线路紧急增容在系统发生N-1故障时，允许输电线路短时间尺度内过载运行，从而使得电力系统考虑N-1的安全调度可消纳更多的可再生能源。在此基础上，提出考虑电力系统弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，该等值评估方法主要从两方面评估可再生能源的消纳能力。一方面，当考虑电力系统的深度调峰与线路紧急增容弹性空间后，评估可再生能源机组出力可行域扩大的范围，量化可再生能源的省内或网内消纳能力提升空间；另一方面，考虑电力系统弹性空间后，评估联络线传输功率可行域扩大的范围，量化可再生能源通过联络线外送消纳能力提升空间。综上所述，本专利技术在满足系统变量约束与N-1安全约束情况下，评估了弹性空间对可再生能源的网内与外送消纳提升效果，直观地评估了可再生能源消纳能力的提升空间。附图说明图1为IEEE39节点测试系统示意图；图2为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在三维平面的投影I；图3为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在三维平面的投影II；图4为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在二维平面的投影I；图5为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在二维平面的投影II；图6为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在二维平面的投影III；图7为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在三维平面的投影I；图8为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在三维平面的投影II；图9为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在二维平面的投影I；图10为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在二维平面的投影II；图11为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在二维平面的投影III；图12为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在三维平面的投影I；图13为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在三维平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)获取所述电力系统数据。2)建立电力系统弹性空间等值评估模型；3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。

【技术特征摘要】
1.考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)获取所述电力系统数据。2)建立电力系统弹性空间等值评估模型；3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。2.根据权利要求1所述的考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于：所述电力系统数据主要包括节点负荷数据、线路参数和发电机参数；所述线路参数主要包括机组-节点连接矩阵Cn×u、功率传输转移分布因子矩阵Al×n、线路传输容量上限和线路传输容量下限Tk；所述发电机参数主要包括可再生能源机组出力上限可再生能源机组出力下限PRGi、非可再生能源机组出力上限和非可再生能源机组出力下限PNRGj。3.根据权利要求1或2所述的考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于，建立电力系统弹性空间等值评估模型的主要步骤如下：1)获取负荷功率即：式中，为n维节点负荷功率向量；Pm为节点m处的负荷功率；n为电力系统节点个数；2)建立线路传输功率约束，分别如公式2至公式4所示；式中，Tl×1为l维线路潮流向量；l为电力系统线路数目；为u维机组出力向量；u为电力系统机组数目；u＝N+NC；N和NC分别为可再生能源机组个数和非可再生能源机组个数；Tl×1＝[T1T2…Tk…]T；k＝1,2,...,l(3)式中，Tk为第k条线路上的传输功率；式中，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力；i＝1,2,...,N；j＝1,2,...,NC；3)建立系统变量上下限约束，分别如公式5至公式7所示；式中，Tk为第k条线路上的传输功率；为线路传输容量上限；Tk为线路传输容量下限；式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力；为可再生能源机组出力上限；PRGi为可再生能源机组出力下限；式中，PNRGj为第j台非可再生能源机组出力；为非可再生能源机组出力上限PNRGj为非可再生能源机组出力下限PNRGj；4)建立电力系统功率平衡约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨知方，温世杨，余娟，代伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50