考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法技术

本发明专利技术公开考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法，步骤为：1)获取外部网络信息；2)基于所述外部网络信息，建立外网最优潮流模型；3)利用多参数规划方法获取外网最优潮流模型的联络线功率可行域；4)获取内部网络信息；5)建立考虑外网灵活性的发电扩展规划模型的目标函数6)建立发电扩展规划模型的等式约束条件和不等式约束条件；7)建立考虑外网灵活性的发电扩展规划模型；8)解算考虑外网灵活性的发电扩展规划模型，得到规划方式和总成本。本发明专利技术方法能够在保护外部网络数据隐私的情况下，通过多参数规划的方法，将外网的运行信息进行等值，用于内部网络的发电扩展规划。用于内部网络的发电扩展规划。用于内部网络的发电扩展规划。

【技术实现步骤摘要】
考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法


[0001]本专利技术涉及电力系统发电扩展规划计算领域，具体是考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法。

技术介绍

[0002]随着能源转型的不断发展，现代电力系统中电力电子式电源以及新能源占比的迅速提升，电源形式以及发电方式发生重大变化，由于新能源的不确定性和低惯性，电力系统的安全稳定运行面临着巨大挑战。挖掘现有电力系统灵活性在扩展规划中已经成为应对新能源消纳，保障电力系统稳定的一种方法。现有的灵活性资源大多因成本昂贵，区域条件的限制未能在发电扩展规划中得到充分利用。然而随着互联电力系统的不断发展，多区域电网的联合运行灵活性潜力巨大，但是由于通信条件以及敏感信息泄露的问题，传统的集中式规划方法在实际中很难实现。针对以上问题，可以采用多参数规划法对外网进行等值，进而可以在发电扩展规划中在没有数据泄露的情况下计及外部网络的影响，达到促进新能源消纳并降低总成本的效果。
[0003]现有的计及外部网络影响的发电扩展规划主要有三种方法：集中式方法，将外部网络等值为虚拟发电机和静态的联络线传输功率。集中式方法虽可以准确考虑外部网络，但外部网络的数据隐私不能得到很好的保护。将外网等值为虚拟发电机的方法过于理想化，在实际中会给电网的运行带来风险。而忽略外部灵活性的方法则过于保守，使总成本大大增大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法，包括以下步骤：
[0005]1)获取外部网络信息；
[0006]所述外部网络信息包括外部网络拓扑结构、发电机参数、负荷需求、负荷曲线和支路潮流限值。
[0007]2)基于所述外部网络信息，建立外网最优潮流模型；
[0008]外网最优潮流模型的目标函数如下所示：
[0009][0010]式中，表示外网发电机的发电成本向量；EN表示外部网络集；en是外部网络中的元素；表示外部网络发电机t时刻的发电功率；
[0011]外网最优潮流模型的约束条件包括外部网络实时功率平衡约束、支路潮流约束、发电机出力约束和联络线传输约束；
[0012]其中，外部网络实时功率平衡约束如下所示：
[0013][0014]式中，为外部网络t时刻的负荷需求；为t时刻的联络线传输功率；tl为联络线集合TL的元素；
[0015]支路潮流约束如下所示：
[0016][0017]式中，分别表示支路潮流约束的上下限；H为功率传输分布因子；
[0018]发电机出力约束如下所示：
[0019][0020]式中，分别表示发电机出力的上下限；
[0021]联络线传输约束如下所示：
[0022][0023]式中，分别表示联络线传输功率的上下限。
[0024]3)利用多参数规划方法获取外网最优潮流模型的的联络线功率可行域，并将外网最优潮流模型的目标函数表示为联络线功率上的分段线性函数，步骤包括：
[0025]3.1)对外网最优潮流模型进行简化，得到外网最优潮流简化模型：
[0026]min z(P)＝CP
ꢀꢀꢀ
(44)
[0027]式中，C为发电成本向量，P为外网发电机出力矩阵；min z(P)表示外网发电成本最小；
[0028]cons(P,w)＝A1P+A2w+B≤0
ꢀꢀꢀ
(45)
[0029]式中，cons(P,w)表示运行约束集；A1、A2、B为外网最优潮流简化模型约束条件的系数矩阵；w为指代联络线功率的参数向量；
[0030]3.2)建立外网最优潮流简化模型的有效约束和无效约束；
[0031]A
1,a
P+A
2,a
w+B
a
＝0
ꢀꢀꢀ
(46)
[0032]A
1,ia
P+A
2,ia
w+B
ia
＜0
ꢀꢀꢀꢀ
(47)
[0033]式中，A
1,a
、A
2,a
、B
a
为有效约束的系数矩阵；A
1,ia
、A
2,ia
、B
ia
为无效约束的系数矩阵；
[0034]3.3)建立KKT条件，分别如公式(10)至公式(14)所示：
[0035]C+A
1,aT
λ
a
+A
1,iaT
λ
ia
＝0
ꢀꢀꢀ
(48)
[0036]A
1,a
P
*
+A
2,a
w
*
+B
a
＝0
ꢀꢀꢀ
(49)
[0037]λ
a
≥0
ꢀꢀꢀ
(50)
[0038]A
1,ia
P
*
‑
A
2,ia
w
*
‑
B
ia
＜0
ꢀꢀꢀ
(51)
[0039]λ
ia
＝0
ꢀꢀꢀ
(52)
[0040]式中，下标(*)
a
和(*)
ia
分别表示有效约束和无用的约束集；λ为对偶因子；P
*
和w
*
表示外网最优潮流简化模型的解；
[0041]3.4)对公式(10)、公式(11)、公式(14)进行求解，得到：
[0042][0043]式中，f
P
(w)、f
λ
(w)分别表示以优化变量P
*
和对偶变量λ
a
为线性参数的外网发电成本函数；
[0044]3.5)将参数组(P
*
，λ
a
)代入公式(12)和公式(13)，得到部分可行域CR
wi
，即：
[0045][0046]式中，和为联络线传输功率约束系数；
[0047]3.6)重复步骤3.4)至步骤3.5)，完成所有部分可行区域的搜索，得到联络线功率的完整可行区域CR
w
，即：
[0048][0049]式中，N
reg
表示部分可行域的数量；
[0050]3.7)将外网最优潮流简化模型的目标函数表示为参数的分段线性函数即：
[0051][0052]式中，和是目标函数z的系数。
[0053]4)获取内部网络信息；所述内部网络信息包括已有发电机的数据、目标年份负荷数据、支路潮流约束限值和待建机组信息。
[0054]5)建立考虑外网灵活性的发电扩展规划模型的目标函数
[0055]所述发电扩展规划模型的目标函数如下所示：
[0056][005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取所述外部网络信息。2)基于所述外部网络信息，建立外网最优潮流模型；3)利用多参数规划方法获取外网最优潮流模型的联络线功率可行域，并将外网最优潮流模型的目标函数表示为联络线功率上的分段线性函数；4)获取内部网络信息；5)建立考虑外网灵活性的发电扩展规划模型的目标函数6)建立发电扩展规划模型的等式约束条件和不等式约束条件；7)基于发电扩展规划模型的目标函数、等式约束条件和不等式约束条件建立考虑外网灵活性的发电扩展规划模型；8)解算考虑外网灵活性的发电扩展规划模型，得到规划方式和总成本。2.根据权利要求1所述的考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法，其特征在于：所述外部网络信息包括外部网络拓扑结构、发电机参数、负荷需求、负荷曲线和支路潮流限值。3.根据权利要求1所述的考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法，其特征在于，外网最优潮流模型的目标函数如下所示：式中，表示外网发电机的发电成本向量；EN表示外部网络集；en是外部网络中的元素；表示外部网络发电机t时刻的发电功率；外网最优潮流模型的约束条件包括外部网络实时功率平衡约束、支路潮流约束、发电机出力约束和联络线传输约束；其中，外部网络实时功率平衡约束如下所示：式中，为外部网络t时刻的负荷需求；为t时刻的联络线传输功率；tl为联络线集合TL的元素；支路潮流约束如下所示：式中，T
lmax
、T
lmin
分别表示支路潮流约束的上下限；H为功率传输分布因子；发电机出力约束如下所示：式中，分别表示发电机出力的上下限；联络线传输约束如下所示：式中，分别表示联络线传输功率的上下限。
4.根据权利要求1所述的考虑外网灵活性的发电扩展规划的模型构建方法，其特征在于，利用多参数规划方法获取外网最优潮流模型的联络线功率可行域的步骤包括：1)对外网最优潮流模型进行简化，得到外网最优潮流简化模型：min z(P)＝CP(6)式中，C为发电成本向量，P为外网发电机出力矩阵；minz(P)表示外网发电成本最小；cons(P,w)＝A1P+A2w+B≤0(7)式中，cons(P,w)表示运行约束集；A1、A2、B为外网最优潮流简化模型约束条件的系数矩阵；w为指代联络线功率P
ttl
的参数向量；2)建立外网最优潮流简化模型的有效约束和无效约束；A
1,a
P+A
2,a
w+B
a
＝0(8)A
1,ia
P+A
2,ia
w+B
ia
＜0(9)式中，A
1,a
、A
2,a
、B
a
为有效约束的系数矩阵；A
1,ia
、A
2,ia
、B
ia
为无效约束的系数矩阵；3)建立KKT条件，分别如公式(10)至公式(14)所示：C+A
1,aT
λ
a
+A
1,iaT
λ
ia
＝0
ꢀꢀ
(10)A
1,a
P
*
+A
2,a
w
*
+B
a
＝0(11)λ
a
≥0(12)A
1,ia
P
*
‑
A
2,ia
w
*
‑
B
ia
＜0(13)λ
ia
＝0(14)式中，下标(*)
a
和(*)
ia
分别表示有效约束和无用的约束集；λ为对偶因子；P
*
和w
*
表示外网最优潮流简化模型的解；4)对公式(10)、公式(11)、公式(14)进行求解，得到：式中，f
P
(w)、f
λ
(w)分别表示以优化变量P
*
和对偶变量λ
a
为线性参数的外网发电成本函数；5)将参数组(P
*
，λ
a
)代入公式(12)和公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：代伟，石博臣，王一雯，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：