一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法技术

本发明专利技术公开一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，包括步骤建立含新能源的输电网规划模型；将所述输电网规划模型根据EPSO粒子群优化算法的粒子个体建立相应的输电网网架结构；对所述输电网网架结构进行修补，保证输电网网架结构连通；采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流，判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体；求解适应度函数值，采用自适应策略选择最优PSO策略进行多次迭代得到全局最优的粒子个体；将全局最优的粒子个体转化，构成输电网规划最优配置方案。本发明专利技术增强了计算过程的概括能力和鲁棒性能，能够有效获得高精度、高指导性的对新能源接入下的输电网网架结构进行规划的最优配置方案。

A method for obtaining optimal planning of transmission network with new energy access

The invention discloses a method for obtaining the optimal planning of the transmission network under the new energy access, which includes steps of establishing the planning model of the transmission network including the new energy; establishing the corresponding transmission network structure according to the particle individuals of the EPSO particle swarm optimization algorithm; repairing the transmission network structure to ensure the transmission network structure is connected; adopting the probability direct method The flow power flow method obtains the power flow of each branch of the grid corresponding to the individual particles, judges and corrects the individual particles that do not meet the constraints of the transmission network planning model; solves the fitness function value, selects the optimal PSO strategy with the adaptive strategy and iteratively obtains the global optimal individual particles; transforms the global optimal individual particles to form the optimal configuration scheme of the transmission network planning. The invention enhances the generalization ability and robust performance of the calculation process, and can effectively obtain the optimal configuration scheme with high precision and high guidance for the planning of the transmission network grid structure under the new energy access.

【技术实现步骤摘要】
一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法
本专利技术属于输电网
，特别是涉及一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法。
技术介绍
随着能源危机以及全球的气候变化问题，新能源(风电等)发电已经日趋流行。由于新能源发电本身具有随机性和间歇性，使得新能源接入下的输电网具备更多的不确定性，从而传统的确定性输电网规划模型以及优化方法不再适用。传统电网规划在满足系统安全、可靠运行的前提下，以确定的电源规划方案为基础，以满足一定水平的预测负荷为目的，以建设成本、运行成本最小为目标函数展开规划。而电力市场环境将给电网规划问题带来新的规划环境、规划主体、规划要求和一系列新的问题。目前已有的电网规划优化方法主要可以分为三大类：(1)传统启发式方法，如逐步扩展(加线)法和逐步倒推(减线)法；这类方法比较易于实现，所需计算量也相对较小，但由于只计算一条线路的灵敏度指标，没有计及线路之间的相互影响，没有从全局的角度确定架线方案，所以无法保证解的最优性。对于小系统，可以找到较高质量的解；而对于大系统，则难以找到高质量的可行解。(2)数学优化方法，如线性规划法、Benders分解法、分支定界法等；这类方法用数学优化模型描述电网规划问题，理论上可以保证解的最优性。但通常计算量过大，对模型的数学特性要求较高，实际应用中有许多困难：首先，输电网络扩展规划中要考虑很多因素，决策变量阶数很高，建立模型十分复杂困难，通常不具备数学优化方法所要求的数学特性，很难用其进行求解；其次，实际工程中的许多因素不能完全形式化，即使通过简化获得形式化的优化模型，得到的所谓最优解也不一定是实际的最优。(3)现代启发式方法，这类算法适用于求解组合优化问题以及目标函数或某些约束条件不可微的非线性优化问题。用此类算法求解组合优化问题可以得到一组比较好的解，适合于处理电网规划问题。现代启发式方法较强的适应能力使其在电力系统优化研究领域取得了广泛的应用，形成了多种各具特色的优化算法，如遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)和非支配排序遗传算法(NSGA)等。GA算法计算复杂，不稳定，容易局部收敛；PSO算法则包含具有互补能力的不同PSO变体，随机性强；NSGA-Ⅱ是对于两个具有相同非支配排序的解，处于更小拥挤区域的解更优，重复挑选由父代种群通过遗传算法基本操作产生的次代种群，直至满足条件为止，NSGA-Ⅱ算法较为复杂，结果收敛性有待提高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，能够对新能源接入下的输电网网架结构进行规划；通过考虑阻塞管理的年阻塞盈余，考虑新能源对输电网规划的影响，通过在采用的EPSO优化算法中结合具有互补能力的不同PSO变体，增强了计算过程的概括能力和鲁棒性能，能够有效获得高精度、高指导性的对新能源接入下的输电网网架结构进行规划的最优配置方案。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，包括步骤：S100，建立含新能源的输电网规划模型；S200，将所述输电网规划模型根据EPSO粒子群优化算法的粒子个体建立相应的输电网网架结构；S300，对所述输电网网架结构进行修补，保证输电网网架结构连通；S400，采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流，判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体；S500，求解适应度函数值，采用自适应策略选择最优PSO策略进行多次迭代得到全局最优的粒子个体；S600，将全局最优的粒子个体转化，构成输电网规划最优配置方案。进一步的是，在所述步骤S100中，综合考虑规划输电网网架的阻塞严重程度和经济性，以年阻塞盈余和新建线路投资费用作为目标函数，支路潮流和线路扩建分别满足潮流约束和扩建上限约束条件，建立考虑输电阻塞的两目标输电网规划模型。进一步的是，对所述年阻塞盈余，模拟双拍卖联营体市场模式下系统的优化运行状态，以某一时刻社会福利最大化为目标函数，计及系统功率平衡约束、发电机出力容量约束、负荷容量约束和线路输送容量约束，建立基于OPF的子优化模型，再根据实时电价理论和节点边际电价定义对所述子优化模型进行求解，得到电价的阻塞分量，进而通过计算得到年阻塞盈余f2；式中，Ng为发电机节点集合，Nd为负荷节点集合，Nl为系统支路集合，gi、dj、Pm分别为发电有功出力、负荷有功功率和线路有功潮流向量，um、ym分别为线路输送容量约束的上、下限对偶变量，Thr为负荷持续时间。进一步的是，在所述步骤S300中对所述输电网网架结构进行修补，包括步骤：去除孤立节点环节和去除孤岛环节，以保证输电网网架结构的连通。进一步的是，所述去除孤立节点环节包括步骤：S301，进行初始化设置：对输电网网架结构的节点、支路以及走廊进行编号；得到输电网的邻接矩阵、扩建矩阵以及网架参数矩阵；S302，设定i＝1，根据邻接矩阵linjie1n×n判断节点i是否为孤立节点；若是，转到步骤S303；若否，进行步骤S305；S303，由所述新建线路投资费用的目标函数计算扩建线路投资费用，选择线路投资费用最少的一条两端节点编号含上述孤立节点编号的线路；S304，对步骤S303中得到的扩建线路进行存储，更新邻接矩阵；S305，判断上述孤立节点编号是否小于节点总数；若是，转到步骤S302依次判断下一个节点是否为孤立节点；若否，则孤立节点去除完毕。进一步的是，所述去除孤岛环节包括步骤：S311，进行初始设置：设定i＝1，输电网网架结构中节点1为中心节点，节点集合P当前只包含节点1；S312，在输电网网架结构中依次检索所有与集合P中节点i相连的节点j，将节点j存储在集合P中，直到所有节点检测完毕；S313，检测集合P是否包含输电网网架结构中的每一个节点；若是，孤岛去除完毕；若否，转到步骤S314；S314，在输电网网架结构中去除存在的孤岛；所述步骤S314中在输电网网架结构中去除存在的孤岛，包括步骤：S3141，设置起始节点a＝1，集合S3142，依次将不属于集合P中的节点a存储到集合T中；S3143，i∈P，a∈T；由所述新建线路投资费用的目标函数计算扩建线路投资费用，选择线路投资费用最少的两端节点编号为节点i和节点a的一条线路；S3144，通过从步骤S3143中得到的线路更新邻接矩阵linjie1n×n，转到步骤S311。进一步的是，在所述步骤S400中，采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流，判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体，包括步骤：S401，初始化：初始化初代粒子个体；修补初代粒子个体；S402，计算出系统中每个节点注入功率取期望值时的直流潮流分布，得到节点电压相角θ0和支路潮流功率Pl，计算公式为：P＝B0θ0，Plij＝(θi-θj)/xij；式中，P为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，包括步骤：/nS100，建立含新能源的输电网规划模型；/nS200，将所述输电网规划模型根据EPSO粒子群优化算法的粒子个体建立相应的输电网网架结构；/nS300，对所述输电网网架结构进行修补，保证输电网网架结构连通；/nS400，采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流，判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体；/nS500，求解适应度函数值，采用自适应策略选择最优PSO策略进行多次迭代得到全局最优的粒子个体；/nS600，将全局最优的粒子个体转化，构成输电网规划最优配置方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，包括步骤：
S100，建立含新能源的输电网规划模型；
S200，将所述输电网规划模型根据EPSO粒子群优化算法的粒子个体建立相应的输电网网架结构；
S300，对所述输电网网架结构进行修补，保证输电网网架结构连通；
S400，采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流，判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体；
S500，求解适应度函数值，采用自适应策略选择最优PSO策略进行多次迭代得到全局最优的粒子个体；
S600，将全局最优的粒子个体转化，构成输电网规划最优配置方案。


2.根据权利要求1所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，在所述步骤S100中，综合考虑规划输电网网架的阻塞严重程度和经济性，以年阻塞盈余和新建线路投资费用作为目标函数，支路潮流和线路扩建分别满足潮流约束和扩建上限约束条件，建立考虑输电阻塞的两目标输电网规划模型。


3.根据权利要求2所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，对所述年阻塞盈余，模拟双拍卖联营体市场模式下系统的优化运行状态，以某一时刻社会福利最大化为目标函数，计及系统功率平衡约束、发电机出力容量约束、负荷容量约束和线路输送容量约束，建立基于OPF的子优化模型，再根据实时电价理论和节点边际电价定义对所述子优化模型进行求解，得到电价的阻塞分量，进而通过计算得到年阻塞盈余f2；



式中，Ng为发电机节点集合，Nd为负荷节点集合，Nl为系统支路集合，gi、dj、Pm分别为发电有功出力、负荷有功功率和线路有功潮流向量，um、ym分别为线路输送容量约束的上、下限对偶变量，Thr为负荷持续时间。


4.根据权利要求3所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，在所述步骤S300中对所述输电网网架结构进行修补，包括步骤：去除孤立节点环节和去除孤岛环节，以保证输电网网架结构的连通。


5.根据权利要求4所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，所述去除孤立节点环节包括步骤：
S301，进行初始化设置：对输电网网架结构的节点、支路以及走廊进行编号；得到输电网的邻接矩阵、扩建矩阵以及网架参数矩阵；
S302，设定i＝1，根据邻接矩阵linjie1n×n判断节点i是否为孤立节点；若是，转到步骤S303；若否，进行步骤S305；
S303，由所述新建线路投资费用的目标函数计算扩建线路投资费用，选择线路投资费用最少的一条两端节点编号含上述孤立节点编号的线路；
S304，对步骤S303中得到的扩建线路进行存储，更新邻接矩阵；
S305，判断上述孤立节点编号是否小于节点总数；若是，转到步骤S302依次判断下一个节点是否为孤立节点；若否，则孤立节点去除完毕。


6.根据权利要求5所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，所述去除孤岛环节包括步骤：
S311，进行初始设置：设定i＝1，输电网网架结构中节点1为中心节点，节点集合P当前只包含节点1；
S312，在输电网网架结构中依次检索所有与集合P中节点i相连的节点j，将节点j存储在集合P中，直到所有节点检测完毕；
S313，检测集合P是否包含输电网网架结构中的每一个节点；若是，孤岛去除完毕；若否，转到步骤S314；
S314，在输电网网架结构中去除存在的孤岛；
所述步骤S314中在输电网网架结构中去除存在的孤岛，包括步骤：
S3141，设置起始节点a＝1，集合
S3142，依次将不属于集合P中的节点a存储到集合T中；
S3143，i∈P，a∈T；由所述新建线路投资费用的目标函数计算扩建线路投资费用，选择线路投资费用最少的两端节点编号为节点i和节点a的一条线路；
S3144，通过从步骤S3143中得到的线路更新邻接矩阵linjie1n×n，转到步骤S311。


7.根据权利要求6所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法，其特征在于，在所述步骤S400中，采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流，判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体，包括步骤：
S401，初始化：初始化初代粒子个体；修补初代粒子个体；
S402，计算出系统中每个节点注入功率取期望值时的直流潮流分布，得到节点电压相角θ0和支路潮流功率Pl，计算公式为：
P＝B0θ0，Plij＝(θi-θj)/xij；
式中，P为节点注入有功功率的期望值，B0为系统节点电纳矩阵，θi为节点i的相角，θj为节点j的相角，xij为线路两端节点i与节点j的线路阻抗；
S403，根据输电网中发电机的出力和节点有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪霞，王晓梅，陈瀚林，陈维荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51