一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，包括以下步骤：1)构建以满足不同容量海上风电功率接入的PCC点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数的PCC点优化选择模型；2)考虑海上风电随机波动对陆上电网运行的不确定性影响，采用典型场景法并构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行计算；3)根据PCC点优化选择模型对大规模海上风电集群接入给定陆上电网的PCC点数量、位置以及接入功率进行优化，得到最优的配置方案。与现有技术相比，本发明专利技术具有考虑全面实际、求解效率高、实用安全稳定等优点。实用安全稳定等优点。实用安全稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法


[0001]本专利技术涉及海上风电功率并网领域，尤其是涉及一种基于机会约束规划的大 规模海上风电接入点优化方法。

技术介绍

[0002]目前研究大多只是针对给定场景下风电并网相关指标的评估和比较，缺少对 海上风电并网点优化问题的系统性建模。一方面，海上风电作为一种典型的随机、 不可控电源，其波动性与不确定性在不同接入方式(单PCC点或多PCC点接入)、 不同接入位置对已有陆上电网运行将产生显著的影响，需要对其进行全面高效地定 量评估；另一方面，海上风电规模化、集群化、深远海化开发，正促使海上输电系 统互联，甚至更进一步发展形成海上电网。由此，与陆上风电场集群分散、独立地 接入电网不同，海上风电场集群将相互连接形成“海上电网”并与陆上电网互联，如 图1所示。海上电网互联与多PCC点并网方式，将使得海上风电集群具备从更大 时空范围进行功率调节和调度的能力，从而对陆上电网的运行需求表现出更加灵活 的响应与调节能力。因此，海上风电集群并网点选择有必要充分考虑“海上电网
”ꢀ
互联带来的影响。

技术实现思路

[0003][0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于机会约 束规划的大规模海上风电接入点优化方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，包括以下步骤：
[0007]1)构建以满足不同容量海上风电功率接入的PCC点新增电气设备投资成本与 陆上电网年发电费用最小为目标函数的PCC点优化选择模型；
[0008]2)考虑海上风电随机波动对陆上电网运行的不确定性影响，采用典型场景法 并构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行计算；
[0009]3)根据PCC点优化选择模型对大规模海上风电集群接入给定陆上电网的PCC 点数量、位置以及接入功率进行优化，得到最优的配置方案。
[0010]所述的步骤1)中，PCC点优化选择模型以满足不同容量海上风电功率接入的 PCC点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数，则有：
[0011]minf＝{f1,f2}
[0012]约束条件包括：
[0013]海上风电集群经海上电网互联后并网的电气互联约束：
[0014][0015]海上风电预测误差产生的功率波动约束：
[0016][0017]其中，f1与f2分别表示目标函数，f1为陆上电网为消纳各PCC点接入相应的海 上风电功率所需新建的电气设备投资成本，f2为海上风电功率接入后，陆上电网年 发电费用，S
pcc,i
为PCC所在节点i的额定容量，S
wind,k
为第k个海上风电场的装机 容量，N
pcc
为PCC所在节点的数量，N
m
为陆上电网提供的候选PCC点的数量，P
si
、 Q
si
分别为PCC所在节点i处与海上风电相关的有功、无功功率，ΔP
i
、ΔQ
i
分别为PCC所在节点i处由海上风电预测误差导致的有功、无功功率不平衡量，V
i
为系统 节点i的电压幅值，G
ij
、B
ij
为系统节点i与系统节点j之间的线路导纳，V
pcc,i
为PCC 所在节点i的电压幅值，V
pccmax
、V
pccmin
分别为PCC点的电压幅值的上下限，H为对 应物理量的预设置信水平值，系统节点j为与系统节点i相连接的节点。
[0018]所述的PCC点优化选择模型中，陆上电网为消纳各PCC点接入相应的海上风 电功率所需新建的电气设备投资成本f1包括新建或扩建的陆上变压器、线路以及开 关设备成本，则有：
[0019][0020][0021][0022]C
S,i
＝A
S
+B
S
U
R,i
[0023]其中，C
T,i
为PCC所在节点i处的变压器总成本，C
L,i
为PCC所在节点i相连 的新建线路的单位成本，l
i
为PCC所在节点i的交流电缆长度，C
S,i
为PCC所在节 点i的开关设备成本，P
R,i
为PCC所在节点i处变压器的额定容量，U
R,i
和I
R,i
分别 为与PCC所在节点i相连的新建交流电缆的额定电压和额定电流，A
p
、B
p
、β、A
s
、 B
s
、A
L
、B
L
和C
L
均为常数。
[0024]所述的步骤2)具体包括以下步骤：
[0025]21)采用蒙特卡洛法抽样得到海上风电最大并网功率和陆上负荷的分布功率样 本；
[0026]22)采用K均值聚类法对抽样样本进行处理，得到大规模海上风电出力与陆 上电网负荷的典型场景集；
[0027]23)根据典型场景集求解陆上电网年发电费用。
[0028]所述的步骤23)中，通过构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上 电网年发电费用进行求解，则有：
[0029][0030]其中，T表示场景数，n
g
为常规发电机组总数，ρ
s
为场景t出现的概率值，P
Gi,t
为常规发电机组所在节点i在场景t下的有功出力，a
i
、b
i
、c
i
分别为常规发电机组 的成本系数。
[0031]所述的基于机会约束规划的随机最优潮流模型的约束条件包括：
[0032]陆上电网的潮流平衡约束：
[0033][0034][0035]陆上电网的控制变量约束：
[0036]P
Gi,min
≤P
Gi,t
≤P
Gi,max
,i＝1,2,
…
,n
g
[0037]Q
Gi,min
≤Q
Gi,t
≤Q
Gi,max
,i＝1,2,
…
,n
g
[0038]陆上电网的状态变量约束：
[0039]V
i,min
≤V
i,t
≤V
i,max
,i∈n
g
[0040][0041]功率线性约束：
[0042][0043]采用机会约束描述的节点电压波动不等式约束：
[0044][0045]其中，上标“～”表示随机变量，无上标则表示确定性变量。P
Gi,t
、Q<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建以满足不同容量海上风电功率接入的PCC点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数的PCC点优化选择模型；2)考虑海上风电随机波动对陆上电网运行的不确定性影响，采用典型场景法并构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行计算；3)根据PCC点优化选择模型对大规模海上风电集群接入给定陆上电网的PCC点数量、位置以及接入功率进行优化，得到最优的配置方案。2.根据权利要求1所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤1)中，PCC点优化选择模型以满足不同容量海上风电功率接入的PCC点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数，则有：minf＝{f1,f2}约束条件包括：海上风电集群经海上电网互联后并网的电气互联约束：海上风电预测误差产生的功率波动约束：其中，f1与f2分别表示目标函数，f1为陆上电网为消纳各PCC点接入相应的海上风电功率所需新建的电气设备投资成本，f2为海上风电功率接入后，陆上电网年发电费用，S
pcc,i
为PCC所在节点i的额定容量，S
wind,k
为第k个海上风电场的装机容量，N
pcc
为PCC所在节点的数量，N
m
为陆上电网提供的候选PCC点的数量，P
si
、Q
si
分别为PCC所在节点i处与海上风电相关的有功、无功功率，ΔP
i
、ΔQ
i
分别为PCC所在节点i处由海上风电预测误差导致的有功、无功功率不平衡量，V
i
为系统节点i的电压幅值，G
ij
、B
ij
为系统节点i与系统节点j之间的线路导纳，V
pcc,i
为PCC所在节点i的电压幅值，V
pccmax
、V
pccmin
分别为PCC点的电压幅值的上下限，H为对应物理量的预设置信水平值，系统节点j为与系统节点i相连接的节点。3.根据权利要求2所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，
其特征在于，所述的PCC点优化选择模型中，陆上电网为消纳各PCC点接入相应的海上风电功率所需新建的电气设备投资成本f1包括新建或扩建的陆上变压器、线路以及开关设备成本，则有：则有：则有：C
S,i
＝A
S
+B
S
U
R,i
其中，C
T,i
为PCC所在节点i处的变压器总成本，C
L,i
为PCC所在节点i相连的新建线路的单位成本，l
i
为PCC所在节点i的交流电缆长度，C
S,i
为PCC所在节点i的开关设备成本，P
R,i
为PCC所在节点i处变压器的额定容量，U
R,i
和I
R,i
分别为与PCC所在节点i相连的新建交流电缆的额定电压和额定电流，A
p
、B
p
、β、A
s
、B
s
、A
L
、B
L
和C
L
均为常数。4.根据权利要求2所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)采用蒙特卡洛法抽样得到海上风电最大并网功率和陆上负荷的分布功率样本；22)采用K均值聚类法对抽样样本进行处理，得到大规模海上风电出力与陆上电网负荷的典型场景集；23)根据典型场景集求解陆上电网年发电费用。5.根据权利要求4所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤23)中，通过构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行求解，则有：其中，T表示场景数，n
g
为常规发电机组总数，ρ
s
为场景t出现的概率值，P
Gi,t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲玲，闫金涛，符杨，刘璐洁，魏书荣，贾锋，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：