基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法。根据电网拓扑结构和联络线的功率波动程度划分电网区域，在区内，以各区送出功率波动最小为原则协调控制源荷；在区外，以整个电网外送通道输电效率最高为目标，优化控制各区出力，并对比了使用优化方法前后各运行参数。区内源荷协调控制抑制各区送出功率波动、区外优化控制各区送出功率，二者共同作用，为高比例风电送端电网因送出通道功率大幅波动导致的外送受阻问题提供了指导。

Power optimization control method of transmission channel based on high proportion wind power transmission end grid

The invention discloses a power optimization control method based on a high proportion wind power transmission end power grid transmission channel. According to the topological structure of the power grid and the power fluctuation degree of the tie line, the power grid area is divided. In the area, the principle of the minimum power fluctuation from each area is used to coordinate and control the source load; outside the area, the goal of the highest transmission efficiency of the whole power transmission channel is used to optimize and control the output of each area, and the operation parameters before and after using the optimization method are compared. The coordinated control of the internal load in each zone can suppress the power fluctuation of each zone, and the optimal control of the power output of each zone outside the zone. Both of them work together to provide guidance for the problem that the power transmission of the high proportion wind power transmission end grid is blocked due to the large fluctuation of the power output channel.

【技术实现步骤摘要】
基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法
本专利技术是属于交流联络线功率优化领域，尤其涉及高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法。
技术介绍
随着我国高比例可再生能源基地的建设，电力系统对风电出力波动性和随机性的适应能力亟需提升。2017年，甘肃省通过跨省跨区外送消纳新能源占新能源总发电量的27.38％，而风电送出通道功率的频繁波动和大幅度峰谷差不仅会制约影响联络线的传输能力、制约风电的外送消纳，而且会影响电能质量，甚至给系统安全稳定运行带来不良影响。然而，随着可调节火电容量比的下降，单纯依靠传统火电补偿联络线波动与峰谷差的难度越来越大。在此背景下，将高比例风电送端电网进行分区，抑制分区波动以提高电网送出通道的有效输送功率是缓解风电送出困难的有效途径。国内外许多专家学者就联络线功率优化问题进行了相关研究，多考虑经济性、安全性，但从送出通道大幅波动制约风电外送的角度优化联络线功率的研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法，用于解决现有方法存在的上述问题。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是，一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法，其特征是所述方法包括以下步骤：S1：根据本电网拓扑结构和联络线的功率波动程度划分电网，以波动大的关键联络线作为分区的依据；S2：综合考虑源荷运行特性，以平抑各区送出功率波动为原则，制定区内源荷协调控制策略；S3：考虑功率平衡约束和各分区对外表现的调节特性，以最大化电网送出通道输电效率为目标，确定各分区送出功率；S4：对比使用基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法前后各运行参数。优选地，所述S1包括以下步骤：S101：分析电网拓扑结构，绘制电压等级较高的主要联络线网架结构图；S102：将目标电网按照传输功率波动幅度大的关键联络线划分为N个区域。优选地，所述S2包括以下步骤：S201：根据各区外送联络线的期望功率和日前预计功率，得到各区外送联络线波动功率；S202：根据幅值大小划分稳态波动功率与尖峰波动功率；S203：针对不同的波动功率类型制定相对应的源荷协调控制策略。优选地，所述S3包括以下步骤：S301：考虑常规电源、风电的发电功率和常规负荷、高载能负荷的用电功率，构造分区内功率平衡约束；S302：类比普通电源的调节参数，同时考察区内源荷对分区调节性能的影响，构造各个分区的出力上下限约束；S303：类比普通电源的调节参数，同时考察区内源荷对分区调节性能的影响，构造各个分区的调节时间约束；S304：类比普通电源的调节参数，同时考察区内源荷对分区调节性能的影响，构造各个分区的出力爬坡率约束；S305：以最大化电网外送通道的输电效率为优化目标，求解各个分区的送出功率。优选地，所述S4包括以下步骤：S401：计算确定目标电网使用优化方法后，各分区的出力；S402：计算确定目标电网使用优化方法后，送出通道的波动均方差、峰谷差、外送电量、输电效率和计算速度，并与使用优化方法前做对比。本专利技术为高比例风电送端电网因送出通道功率大幅波动导致的外送受阻问题提供了指导。附图说明下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本专利技术所述的基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法的流程图；图2为本专利技术所述的区内源荷协调控制策略流程图；图3为本专利技术实施例所述的甘肃河西地区分区结果示意图；图4为本专利技术实施例所述的各分区出力曲线图；图5为本专利技术实施例所述的优化后外送通道上的传输电量图；图6为本专利技术实施例所述的优化前外送通道上的传输电量图。具体实施方式为了清楚了解本专利技术的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本专利技术实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1图1为本专利技术所述的基于高比例风电送端电网送出通道功率优化控制方法流程图。图1中，本专利技术提供的送出通道功率优化控制方法，包括以下步骤：S1：根据本电网拓扑结构和联络线的功率波动程度划分电网，以波动大的关键联络线作为分区的依据；S2：综合考虑源荷运行特性，以平抑各区送出功率波动为原则，制定区内源荷协调控制策略；S3：考虑功率平衡约束和各分区对外表现的调节特性，以最大化电网送出通道输电效率为目标，确定各分区送出功率；S4：对比使用基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法前后各运行参数。所述S1包括以下步骤：S101：分析电网拓扑结构，绘制电压等级较高的主要联络线网架结构图；S102：将目标电网按照输送功率波动幅度大的关键联络线划分为N个区域。所述S2包括以下步骤：S201：根据各区外送联络线的日前预计功率和期望功率，得到各区外送联络线波动功率计算公式为式中为分区n外送联络线t时段的日前预计功率，为分区n外送联络线参照相关标准整定的t时段的期望功率；S202：根据幅值大小划分稳态波动功率与尖峰波动功率，定义幅值在[-1％,+1％]的外送联络线波动功率为稳态波动功率，区间外为尖峰波动功率；S203：针对不同的波动功率类型制定相对应的源荷协调控制策略，以平抑外送联络线尖峰波动为目标制定高载能负荷调节策略，以平抑外送联络线稳态波动为目标制定常规电源调节策略。策略流程图如图2所示。所述S3包括以下步骤：S301：不失一般性，当一个分区内同时含有风电、水电、火电和高载能负荷时，构造功率平衡约束式中式中分别为火电、水电、风电在t时段的发电功率；分别为高载能负荷和常规负荷t时段的用电功率；Thn、Hyn、Wn、Highn分别为分区n内火电机组、水电机组、风电场个数和高载能负荷组数；为分区n在t时段的外送功率。S302：类比普通电源的调节参数，同时考察区内源荷对分区调节性能的影响，构造各个分区的出力上下限约束：(1)电源出力约束式中为火电在t时段的启停状态，取1为运行，取0为停机，同理代表水电的启停状态；为火电机组的最大、最小技术出力；为水电机组t时段的最大、最小技术出力，一般受水量、水位、振动区的影响；为风电预测值。(2)高载能负荷投切容量约束式中为高载能负荷在t时段的最小、最大投入容量，一般受负荷性质、企业效益等因素的影响。(3)送出联络线功率限额约束式中为分区n外送联络线功率上限。综上，兼顾区内源荷运行约束和区外联络线限额约束，得到分区n在t时段的出力上限为出力下限为...

【技术保护点】
1.一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法，其特征在于，所述送出通道功率优化控制方法包括以下步骤：/nS1：根据本电网拓扑结构和联络线的功率波动程度划分电网，以波动大的关键联络线作为分区的依据；/nS2：综合考虑源荷运行特性，以平抑各区送出功率波动为原则，制定区内源荷协调控制策略；/nS3：考虑功率平衡约束和各分区对外表现的调节特性，以最大化电网送出通道输电效率为目标，确定各分区送出功率；/nS4：对比使用基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法前后各运行参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法，其特征在于，所述送出通道功率优化控制方法包括以下步骤：
S1：根据本电网拓扑结构和联络线的功率波动程度划分电网，以波动大的关键联络线作为分区的依据；
S2：综合考虑源荷运行特性，以平抑各区送出功率波动为原则，制定区内源荷协调控制策略；
S3：考虑功率平衡约束和各分区对外表现的调节特性，以最大化电网送出通道输电效率为目标，确定各分区送出功率；
S4：对比使用基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法前后各运行参数。


2.根据权利要求1所述的一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
S101：分析电网拓扑结构，绘制电压等级较高的主要联络线网架结构图；
S102：将目标电网按照输送功率波动幅度大的关键联络线划分为N个区域。


3.根据权利要求1所述的一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
S201：根据各区外送联络线的日前预计功率和期望功率，得到各区外送联络线波动功率计算公式为



式中为分区n外送联络线t时段的日前预计功率，为分区n外送联络线参照相关标准整定的t时段的期望功率；
S202：根据幅值大小划分稳态波动功率与尖峰波动功率，定义幅值在[-1％,+1％]的外送联络线波动功率为稳态波动功率，区间外为尖峰波动功率；
S203：针对不同的波动功率类型制定相对应的源荷协调控制策略，以平抑外送联络线尖峰波动为目标制定高载能负荷调节策略，以平抑外送联络线稳态波动为目标制定常规电源调节策略。


4.根据权利要求1所述的一种基于高比例风电送端电网送出通道功率优化方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
S301：不失一般性，当一个分区内同时含有风电、水电、火电和高载能负荷时，构造功率平衡约束



式中式中分别为火电、水电、风电在t时段的发电功率；分别为高载能负荷和常规负荷t时段的用电功率；Thn、Hyn、Wn、Highn分别为分区n内火电机组、水电机组、风电场个数和高载能负荷组数；为分区n在t时段的外送功率；
S302：类比普通电源的调节参数，同时考察区内源荷对分区调节性能的影响，构造各个分区的出力上下限约束：
(1)电源出力约束









式中为火电在t时段...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽萍，刘文颖，荣俊杰，王方雨，夏鹏，张雨薇，张尧翔，许春蕾，聂雅楠，李宛齐，冉忠，胡阳，李潇，郇悦，陈鑫鑫，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11