一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法。本发明专利技术采用的技术方案为：对输电网络支路计算开断分布因子，形成支路开断分布因子矩阵；利用统计方法和积分法得出某段时间内输电网络支路平均有功功率；利用潮流计算方法，求得输电网络支路有功功率传输极限；基于支路平均有功功率和支路有功功率传输极限，得到支路有功功率裕度；利用支路有功功率裕度和支路开断分布因子矩阵定义传输线路运行灵活性；对各传输线路运行灵活性的值进行加和，得到单个输电网络运行灵活性。本发明专利技术可用于定量比较不同输电网络间的运行灵活性大小，能够为未来电网高比例可再生能源接入场景下的电网侧运行灵活性分析提供理论指导。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法
本专利技术涉及输电网络运行灵活性评价领域，具体地说是一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法。
技术介绍
可再生能源的大量接入对于当前的电力系统来说是一种考验。由于新能源的快速发展，现代电力系统面临电源和负荷两方面的波动性威胁，其发电的不确定性将从本质上改变电力系统的潮流分布。因此，为了应对源荷双侧的不确定性以及设备故障等问题，电力系统需具备一定的响应和应变能力，即所谓的灵活性。在传统电力系统中，灵活性主要是由供电侧提供，发电调度根据需求进行调整，后来需求响应和储能侧的灵活性也开始被关注，比如尽量使抽水蓄能电站供给不够灵活的基本负荷，利用储能蓄电池的快速反应能力处理负荷波动。传统的电力系统包含源-荷-网-储四个方面，即要在发电侧、负荷需求侧、储能侧和电网侧增加灵活性。运行灵活性评价主要应用于实时的调度问题，目标是得出系统一定时间尺度下应对净负荷波动的能力。在以往的灵活性指标计算中，为了简化而忽略了输电网络的灵活性，而只是把输电网络的有功或无功阈值当作灵活性计算的限制条件，但在实际中，输电网络阻塞可能会造成附近的灵活性资源无法得到充分利用，所以，对于输电网络进行灵活性指标评价也是有必要的。在评价电网灵活性时常用到USFI(UncertainScenariosFlexibilityIndex)，现有的USFI指标用来比较电网规划中哪一个输电网络有着更高的灵活性，根据传输线参数大小可以得知输电网络的若干个规划方案中哪一个在输送新能源电能时更灵活。显然，更灵活的输电网络应当有更多的电流余量，同时有更小的分布因数，对于发电模式不太敏感。但是，此指标只能作为不同规划系统间的比较方法，并不能说明电力系统运行时到底有多少灵活性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种综合考虑线路开断分布因子和有功功率裕度的输电网络运行灵活性评价方法，以完成对输电网络运行灵活性的定量分析。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法，其内容如下：对输电网络支路计算开断分布因子，形成支路开断分布因子矩阵；利用统计方法和积分法得出某段时间内输电网络支路平均有功功率；利用潮流计算方法，求得输电网络支路有功功率传输极限；基于支路平均有功功率和支路有功功率传输极限，得到支路有功功率裕度；利用支路有功功率裕度和支路开断分布因子矩阵定义传输线路运行灵活性；对各传输线路运行灵活性的值进行加和，得到单个输电网络运行灵活性。进一步地，在直流网络背景下求解支路开断分布因子矩阵，其计算式如下：式中，Dk-l是支路开断分布因子，表示支路l对于支路k的影响程度；Xk-l是端口k和端口l节点对之间的互阻抗，Xl-l是端口l的自阻抗，xk和xl分别对应支路k和支路l的电抗参数。进一步地，求解支路有功功率传输极限过程中，采用潮流计算方法逐渐逼近，首先模拟给出发电机发电量和位置分布参数，使发电量满足网络容量的限制，增大发电机输出功率，直至达到支路约束条件，以此时各个线路的有功潮流作为有功功率传输极限，支路约束条件如下所示：式中，Pl是支路l的有功功率，Pl.km是支路l考虑静态和动态稳定条件下的有功功率上限值，PGi、QGi分别为节点i发电机的有功及无功功率，PGi.min、PGi.max、QGi.min、QGi.max分别是节点i发电机能发出的最小、最大有功及无功功率，Vi.min、Vi.max分别是节点i的最小、最大电压幅值，Vi是节点i的电压幅值。进一步地，求解支路平均有功功率时，利用统计方法，对测得的瞬时电压和电流乘积作积分得出某段时间内各支路的平均有功功率。进一步地，根据所述的有功功率传输极限以及平均有功功率，有功功率裕度的计算式如下：PΔl＝|Pl.max-Pl.av|,(l＝1,2...Nb)，式中，Pl.max是支路l有功功率传输极限，Pl.av是根据统计得到该输电模式下支路l的平均有功功率，Nb为输电网的总支路数，PΔl是支路l的有功功率裕度。进一步地，所述的传输线路运行灵活性，其将支路的有功功率裕度与有功功率传输极限做比值，同时在分母中加入开断分布因子，计算公式如下：式中，TLFl为支路l的传输线路运行灵活性，PΔl是有功功率裕度，Pl.max是支路l有功功率传输极限，Nb为输电网的总支路数；Dk-l是支路开断分布因子，表示支路l对于支路k的影响程度。由上式，具有更大TLFl值的支路被认为是更灵活的，借助于支路开断分布因子Dk-l和有功功率裕度PΔl的定义来理解，在简化直流潮流假设下，支路l相对于支路k的分布系数给出了支路l相对于另一支路的重要程度，将支路l的有功裕度与有功功率上限做比值，同时在分母中加入开断分布因子的影响，定义为该线路的运行灵活性。具有较高有功裕度的线路具有更强的能力来应对发电侧可再生能源比例提高带来的波动以及需求侧负荷的波动。具有相同有功功率裕度的线路，具有较小开断分布因子的线路更灵活，线路故障后，该网络在N-1模式下有更强的继续供电能力，即受输电模式的变化影响较小。进一步地，对各支路的传输线路运行灵活性的值进行加和，计算式如下：式中，TNF是单个输电网络运行灵活性。TLFl值越大，表示支路具备的运行灵活性越高。从已知的角度来考虑，网络的规模越大，承受可再生能源波动和负荷侧波动的能力越强，与每条支路的TLFl值应该是正相关的，所以在此处对每条支路TLFl进行加和。至此，完成对输电网络运行灵活性的定量分析。本专利技术具有的有益效果如下：(1)本专利技术建立了衡量输电网络运行灵活性的评价指标，在直流情况下，结合支路开断分布因子和有功功率裕度定义传输网络运行灵活性指标，体现了支路开断分布因子的影响，能够为未来电网高比例可再生能源接入场景下的电网侧运行灵活性分析提供理论指导。(2)从输电网络角度，利用积分平均功率算法计算一定时间内各线路的平均潮流，利用潮流计算方法得到线路的有功功率传输极限，从原来将支路传输限制转化为对输电网络的运行灵活性定量评价。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术采用的IEEE标准算例图。具体实施方式本专利技术提出的适用于输电网络的运行灵活性评价方法，其流程如图1所示，下面结合附图对具体实施方式作进一步的详细说明。实施例一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法，包括以下步骤：1)形成网络开断分布因子矩阵，矩阵维数为(Nb-1)×(Nb-1)，实施例采用IEEE标准算例RTS-79，如图2所示，支路数Nb＝31，利用如下计算式形成维数为30×30的开断分布因子矩阵：式中，Xk-l是端口k和端口l节点对之间的互阻抗，Xl-l是端口l的自阻抗，xk和xl分别对应支路k和支路l的电抗参数。2)利用潮流计算方法，求得输电线路有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法，其特征在于，/n对输电网络支路计算开断分布因子，形成支路开断分布因子矩阵；利用统计方法和积分法得出某段时间内输电网络支路平均有功功率；利用潮流计算方法，求得输电网络支路有功功率传输极限；基于支路平均有功功率和支路有功功率传输极限，得到支路有功功率裕度；利用支路有功功率裕度和支路开断分布因子矩阵定义传输线路运行灵活性；对各传输线路运行灵活性的值进行加和，得到单个输电网络运行灵活性。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法，其特征在于，
对输电网络支路计算开断分布因子，形成支路开断分布因子矩阵；利用统计方法和积分法得出某段时间内输电网络支路平均有功功率；利用潮流计算方法，求得输电网络支路有功功率传输极限；基于支路平均有功功率和支路有功功率传输极限，得到支路有功功率裕度；利用支路有功功率裕度和支路开断分布因子矩阵定义传输线路运行灵活性；对各传输线路运行灵活性的值进行加和，得到单个输电网络运行灵活性。


2.根据权利要求1所述的输电网络运行灵活性评价方法，其特征在于，在直流网络背景下求解支路开断分布因子矩阵，其计算式如下：



式中，Dk-l是支路开断分布因子，表示支路l对于支路k的影响程度；Xk-l是端口k和端口l节点对之间的互阻抗，Xl-l是端口l的自阻抗，xk和xl分别对应支路k和支路l的电抗参数。


3.根据权利要求1所述的输电网络运行灵活性评价方法，其特征在于，求解支路有功功率传输极限过程中，采用潮流计算方法逐渐逼近，首先模拟给出发电机发电量和位置分布参数，使发电量满足网络容量的限制，增大发电机输出功率，直至达到支路约束条件，以此时各个线路的有功潮流作为有功功率传输极限，支路约束条件如下所示：



式中，Pl是支路l的有功功率，Pl.km是支路l考虑静态和动态稳定条件下的有功功率上限值，PGi、QGi分别为节点i发电机的有功及无功功率，PGi.min、PGi.max、QGi.min、QGi.max分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙轶恺，张利军，孙黎滢，郇政林，周明，谷纪亭，徐晨博，黄锦华，孙可，袁翔，李静轩，张茗洋，李圆，范明霞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33