一种新能源电力系统协同规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源电力系统协同规划方法，包括建立新能源电力系统协同规划模型，优化投资成本与运行成本最小的目标函数；设计约束条件，实现电源电网协同规划。本发明专利技术的有益效果是：深入研究新能源电力系统协同规划技术，建立了新能源电力系统协同规划模型，以电源电网建设综合经济收益为目标，考虑了新能源弃电量约束、电源规划约束、电网规划负荷水平、电网安全运行边界条件、电网供电可靠性水平等约束条件，实现了电源电网协同规划。规划结果表明本文提出的新能源电力系统协同规划模型在满足电力系统安全稳定性的同时，避免了重复或低效的投资，提升了电力系统对新能源的消纳能力。的消纳能力。的消纳能力。

【技术实现步骤摘要】
with a multiobjective index[J].IEEE Transactions on Power Delivery 21(3),1452
‑
1458(2006)]从电压、网损、环境等方面对光伏发电并网进行了研究；文献[沈维祥,杨志刚.光伏系统经济性评价体系及其方法研究[J].太阳能学报17(1),69
‑
74(1996)]提出一种多层次多目标的光伏系统经济性评价体系，并介绍了相应的评价方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就在于为了解决问题而提供一种新能源电力系统协同规划方法。
[0007]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种新能源电力系统协同规划方法，包括以下步骤
[0008]步骤一、建立新能源电力系统协同规划模型，优化投资成本与运行成本最小的目标函数，采用公式min c＝h+x以建立规划模型，其中，h，x分别代表投资成本和运行成本；
[0009]步骤二、设计约束条件，实现电源电网协同规划，所设计的约束条件包括：规划决策相关约束、线路建设相关约束、电力备用约束、系统运行相关约束、新能源随机出力特性约束。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤一中，对于投资成本的计算，具体包括：
[0011]假设机组u的静态投资为v(如果机组u在规划期之前已经投产，则v＝0)，折旧年限为n，贴现率为i，则机组u投资的等年值为定义电源投资等年值矩阵GU{{u}}，GU[u]＝(u)。同理定义电网投资等年值矩阵GL{{l}}。
[0012]考虑到项目重置和扣除残值后电源投资现值为：
[0013][0014]定义电源动态投资现值矩阵H
U
{{u}}，同理定义电网动态投资现值矩阵H
L
{{l}}。全系统动态投资为：
[0015][0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤一中，对于运行成本，具体包括：
[0017](1)电量成本
[0018]运行成本矩阵为V{{n},{k}}，V[n,k]为n节点k类型机组单位电量成本；电量成本矩阵X C{{y}}，其中X C[y]为y年份的电量成本，因而有：
[0019][0020](2)启停费用
[0021]启停费用V
’
{{k}}，其中V
’
[k]为k类型机组单位容量启停成本；启停费用矩阵X C{{y}}，其中X C[y]为y年份的启停费用，因而有：
[0022][0023](3)总运行费用
[0024]总运行费用矩阵X{{y}}，其中X[y]为y年份的总运行费用，包括启停费用和运行成本：
[0025]X[y]＝X
C
[y]+X
X
[y][0026](4)全系统运行费用现值
[0027]全系统运行费用现值为：
[0028][0029](5)风电机组切负荷成本与发电成本
[0030][0031]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤二中，对于规划决策相关约束，包括作为统一规划模型基础的决策矩阵与状态矩阵，且具体包括：
[0032](1)电厂投资决策矩阵
[0033]根据电源投资决策矩阵概念，以数学的方式进行描述，具体如下：
[0034]定义电厂投资决策矩阵M
’
{{p},{y}}，满足如下要求：
[0035]1)M
’
[p,y]∈{0,1}，如果第p电厂在第y年开始投运，则M
’
[p,y]＝1否则M
’
[p,y]＝0，并且
[0036]2)如果第p电厂的最早投产年份为y0，则有
[0037]3)对于同一电厂存在多期建设的情况，可以看作两个电厂处理，但是要求两者之间满足间隔年份的限制。例如，设相邻两期为p1期、p2＝p1+1期，若要求时间相距至少为y0年，则需要满足如下条件：
[0038][0039]4)如果需要指定第p电厂必须在y0～y1年份内投产，则需要满足对于指定年份投产、限制最晚投产年等可做类似处理。
[0040]将满足上述要求的所有电厂投资决策约束合并简记为：
[0041]ψ(M')≥0
[0042](2)机组状态矩阵
[0043]定义机组状态矩阵M{{u},{y}}，用于反映机组是否可调用状态，需要根据电厂投资决策矩阵和老机组技改退役计划表来确定，构造如下：
[0044]1)如果机组u在规划期之前已经投产，则M[u,y]＝1；
[0045]2)对于待选机组u，假定它属于电厂p，且属于该期第y0年投产，则
[0046][0047]3)如果机组u在第y0年开始退役，则
[0048]将上述构造过程简记为：
[0049]M＝φ(M')
[0050]这样构造的机组状态矩阵M具有如下性质：
[0051]1)M[u,y]∈{0,1}，且M[u,y]为表征机组u在第y年是否有效的状态变量，即表示其是否可被调用。对于某年未投产或已经退役机组，该状态为0，否则为1；
[0052]2)假设机组u的最早投建年为y0，则
[0053]3)装机连续性约束：如果机组u1、u2属于同一电厂同一期，且投产时间相距y0，则需要满足如下条件：
[0054][0055]4)同电厂连续期最小间隔约束：如果机组u1、u2分别属于同一电厂的一期、二期的第一台投产机组，且两期之间时间相距至少为y0，则满足如下条件：
[0056][0057]上述性质表明该数学描述方式可以完整地表达出电源投资决策的复杂情况。并且以电厂投资决策矩阵为优化对象，而机组状态矩阵由电厂投资决策矩阵构造而得。
[0058](3)电网投资决策
[0059]同理，针对待选线路，可定义相应的规划决策矩阵N
’
{{g},{y}}和线路状态矩阵N{{l},{y}}，约束为：
[0060]ξ(N')≥0
[0061]N＝φ(N')
[0062]与电源部分类似。
[0063]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤二中，对于线路建设相关约束，具体包括：
[0064]待建线路投产状态约束：
[0065]U
y
≤U
y+1
,y＝1,2,...,Y
‑1[0066]待建线路投产时间约束：
[0067]u
l,y
＝0,y＜y
l,min
,l＝1,2,...,L
B
[0068]规划期内各年各场景节点功率平衡方程：
[0069][0070]规划期内各年各场景已建线路潮流上下限约束：
[0071][0072]规划期内各年各场景中，对于该年已经选择投运的待建线路，增加潮流方程作为约束条件，对于尚未选择投运的待建线路，将其潮流限制为0：
[0073][0074]规划期内各年各场景中待建线路潮流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电力系统协同规划方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一、建立新能源电力系统协同规划模型，优化投资成本与运行成本最小的目标函数，采用公式min c＝h+x以建立规划模型，其中，h，x分别代表投资成本和运行成本；步骤二、设计约束条件，实现电源电网协同规划，所设计的约束条件包括：规划决策相关约束、线路建设相关约束、电力备用约束、系统运行相关约束、新能源随机出力特性约束。2.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统协同规划方法，其特征在于：所述步骤一中，对于投资成本的计算，具体包括：假设机组u的静态投资为v(如果机组u在规划期之前已经投产，则v＝0)，折旧年限为n，贴现率为i，则机组u投资的等年值为定义电源投资等年值矩阵GU{{u}}，GU[u]＝(u)。同理定义电网投资等年值矩阵GL{{l}}。考虑到项目重置和扣除残值后电源投资现值为：定义电源动态投资现值矩阵H
U
{{u}}，同理定义电网动态投资现值矩阵H
L
{{l}}。全系统动态投资为：3.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统协同规划方法，其特征在于：所述步骤一中，对于运行成本，具体包括：(1)电量成本运行成本矩阵为V{{n},{k}}，V[n,k]为n节点k类型机组单位电量成本；电量成本矩阵X C{{y}}，其中X C[y]为y年份的电量成本，因而有：(2)启停费用启停费用V
’
{{k}}，其中V
’
[k]为k类型机组单位容量启停成本；启停费用矩阵X C{{y}}，其中X C[y]为y年份的启停费用，因而有：(3)总运行费用总运行费用矩阵X{{y}}，其中X[y]为y年份的总运行费用，包括启停费用和运行成本：X[y]＝X
C
[y]+X
X
[y](4)全系统运行费用现值全系统运行费用现值为：
(5)风电机组切负荷成本与发电成本4.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统协同规划方法，其特征在于：所述步骤二中，对于规划决策相关约束，包括作为统一规划模型基础的决策矩阵与状态矩阵，且具体包括：(1)电厂投资决策矩阵根据电源投资决策矩阵概念，以数学的方式进行描述，具体如下：定义电厂投资决策矩阵M
’
{{p},{y}}，满足如下要求：1)M
’
[p,y]∈{0,1}，如果第p电厂在第y年开始投运，则M
’
[p,y]＝1否则M
’
[p,y]＝0，并且2)如果第p电厂的最早投产年份为y0，则有3)对于同一电厂存在多期建设的情况，可以看作两个电厂处理，但是要求两者之间满足间隔年份的限制。例如，设相邻两期为p1期、p2＝p1+1期，若要求时间相距至少为y0年，则需要满足如下条件：4)如果需要指定第p电厂必须在y0～y1年份内投产，则需要满足对于指定年份投产、限制最晚投产年等可做类似处理。将满足上述要求的所有电厂投资决策约束合并简记为：ψ(M')≥0(2)机组状态矩阵定义机组状态矩阵M{{u},{y}}，用于反映机组是否可调用状态，需要根据电厂投资决策矩阵和老机组技改退役计划表来确定，构造如下：1)如果机组u在规划期之前已经投产，则M[u,y]＝1；2)对于待选机组u，假定它属于电厂p，且属于该期第y0年投产，则3)如果机组u在第y0年开始退役，则将上述构造过程简记为：M＝φ(M')这样构造的机组状态矩阵M具有如下性质：1)M[u,y]∈{0,1}，且M[u,y]为表征机组u在第y年是否有效的状态变量，即表示其是否
可被调用。对于某年未投产或已经退役机组，该状态为0，否则为1；2)假设机组u的最早投建年为y0，则3)装机连续性约束：如果机组u1、u2属于同一电厂同一期，且投产时间相距y0，则需要满足如下条件：4)同电厂连续期最小间隔约束：如果机组u1、u2分别属于同一电厂的一期、二期的第一台投产机组，且两期之间时间相距至少为y0，则满足如下条件：上述性质表明该数学描述方式可以完整地表达出电源投资决策的复杂情况。并且以电厂投资决策矩阵为优化对象，而机组状态矩阵由电厂投资决策矩阵构造而得。(3)电网投资决策同理，针对待选线路，可定义相应的规划决策矩阵N
’
{{g},{y}}和线路状态矩阵N{{l},{y}}，约束为：ξ(N')≥0N＝φ(N')与电源部分类似。5.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统协同规划方法，其特征在于：所述步骤二中，对于线路建设相关约束，具体包括：待建线路投产状态约束：U
y
≤U
y+1
,y＝1,2,...,Y
‑
1待建线路投产时间约束：u
l,y
＝0,y＜y
l,min
,l＝1,2,...,L
B
规划期内各年各场景节点功率平衡方程：规划期内各年各场景已建线路潮流上下限约束：规划期内各年各场景中，对于该年已经选择投运的待建线路，增加潮流方程作为约束条件，对于尚未选择投运的待建线路，将其潮流限制为0：规划期内各年各场景中待建线路潮流上下限约束：
‑
F
B,max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓明，李旭霞，王尧，王鹏，邓娇娇，李佳，刘红丽，胡迎迎，王凯凯，荆永明，陈洁，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：