一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，涉及领域，对发电商的目标成本进行最小化分析，并结合第一多元约束与等年值法构建上层线路规划模型；对电网公司的目标成本进行最小化分析，并结合第二多元约束与模糊C

【技术实现步骤摘要】
一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法


[0001]本专利技术涉及电力系统规划领域，具体是一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法。

技术介绍

[0002]在水电富集地区的电网之中，电价的高低根据丰枯季节发电成本的不同而有所不同，从而价格的经济杠杆作用开始发挥作用。通过合理的高低特性扩展规划，对水电比例较高的电网实施扩展规划，将有助于减少洪灾期间水电的浪费，吸收洪灾期间多余的水电输出，优化电力全年分布，电网高水期的用电量增加，网络低水期的用电量减少，网络高峰和枯水期负荷的有效平衡，缓解了电网的季节性负荷调节压力。网络还可以提供良好的激励机制，降低电价并降低市场运营风险。
[0003][0004][0005][0006]综上所述，研究计及市场电价信号的有关电力市场丰枯特性的扩展规划，促进整个区域内水电资源的消纳是具有理论和实践意义的重要工作。

技术实现思路

[0007]鉴于上述技术缺点，本专利技术提供了一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法。
[0008]为解决
技术介绍
所提出的问题，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，包括如下步骤：
[0010]S1，对发电商的目标成本进行最小化分析，并结合第一多元约束与等年值法构建上层线路规划模型；其中，第一多元约束包括等效水电站蓄能电量上下限约束、线路投资约束、水电机组处理特性约束、水库出库流量上下限约束；
[0011]S2，对电网公司的目标成本进行最小化分析，并结合第二多元约束与模糊C
‑
means算法构建下层市场出清模型；其中，第二多元约束包括节点电力平衡约束、线路传输约束、发电机组出力约束、初始时段机组爬坡约束、非初始时段机组爬坡约束、发电权交易成交量约束；
[0012]S3，通过KKT条件对上层线路规划模型与下层市场出清模型进行耦合计算，得到双层规划模型。
[0013]作为优选的，步骤S2中所述的模糊C
‑
means算法，其数学表达式如下：
[0014][0015]其中，V为聚类中心矩阵；m为加权指数；δ
ik
表示样本k到第i类聚类中心的距离。
[0016]根据拉格朗日乘数法，可以求得样本k属于第i个聚类中心的隶属度μ
ik
和第i类的
聚类中心v
i
，分别为：
[0017][0018][0019]式中：c为聚类数；d
ik
表示样本k到第i类聚类中心的距离；m为加权指数；n为样本总数；x
k
为第k个样本。
[0020]作为优选的，步骤S1中所述的等年值法，其数学表达式如下：
[0021]等年值法就是按投资的必要报酬率将全部现金流量或净现值换算为相当于整个寿命期内每年平均发生的等额现金流量或净等年值，再据此分析和评价投资方案的方法。
[0022][0023]其中i表示是利率；n为期望使用寿命。
[0024]作为优选的，步骤S1中所述的发电商的目标成本，其数学表达式如下：
[0025]检修成本+运行成本
‑
发电收益
‑
发电权交易收益。
[0026]作为优选的，步骤S1中所述的等效水电站蓄能电量上下限约束，其数学表达式如下：
[0027][0028]其中，分别为等效水电站的蓄能电量上下限；
[0029]所述线路投资约束，其数学表达式如下：
[0030]C
T
≤C
max
[0031]其中，C
max
为投资预算最大值；
[0032]所述水库出库流量上下限约束，其数学表达式如下：
[0033]q
k,min
≤q
k,t
≤q
k,max
[0034]其中，q
k,min
为水库k的最小警戒库容；q
k,max
为水库k的大警戒内容。
[0035]作为优选的，步骤S1中所述的上层线路规划模型，其目标函数表达式如下：
[0036][0037]其中，和分别为节点i和j之间第k条线路0
‑
1二元整数决策变量及其等效年投资成本；n
i,k
和C
i,k
分别为i第k发电机组的0
‑
1二元整数投资决策决策变量及其等效年投资成本；Ω
C
和G
C
分别为待选线路集合和待选发电机组集合；g
i,k,s
和o
i,k
分别为节点i第k发电机组在场景s下的出力及其单位出力运行成本；ω
s
为等效水平年场景s下的出力及其单位出力运行成本。
[0038]作为优选的，步骤S2中所述的节点电力平衡约束，其数学表达式如下：
[0039][0040]其中，表示位于节点i的发电机机组集合，表示发电机组g在t时段的调度出力，B
i,j
为传输线路l的感抗值，D
i,t
表示t时段节点i的负荷，θ
i,t
‑
θ
j,t
分别表示节点i和节点j在t时段的相角值；
[0041]所述线路传输约束，其数学表达式如下：
[0042][0043]其中，表示连接节点i和节点j的传输线路的最大传输容量；
[0044]所述发电机组出力约束，其数学表达式如下：
[0045][0046]其中，表示发电机组g在电力市场中申报的最小发电出力，表示发电机组g在电力市场中申报的最大发电出力；
[0047]所述初始时段机组爬坡约束，其数学表达式如下：
[0048][0049]其中，表示发电机组g的下爬坡率，为发电机组g在初始时段的发电出力,表示发电机组g的下爬坡率；
[0050]所述非初始时段机组爬坡约束，其数学表达式如下：
[0051][0052]其中，表示发电机组g在t时段的调度出力。
[0053]作为优选的，步骤S1中所述的下层市场出清模型，其目标函数表达式如下：
[0054][0055]其中，t为电力市场的出清时段，Ω
G
和Ω
T
分别表示节点集合和出清时段集合，表示发电机组g的申报曲线的二次项系数、一次项系数和常数项系数。
[0056]本专利技术的有益效果是：
[0057](1)对比以传统的规划方案来说，不再拘泥于运行方式、安全标准的角度来进行线路规划，而是以丰枯两期对市场价格信号带来的波动入手，在“新电改”背景下真正做到以市场化交易信号作为导向激励电网水力资源优化配置，集中反映了未来一段时期，竞争市场模式下全局供需态势对水电富集型电网投资收益、市场主体意愿、社会效益的量化影响；
[0058](2)传统的扩展规划方式对于水电富集地区的水电消纳能力提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对发电商的目标成本进行最小化分析，并结合第一多元约束与等年值法构建上层线路规划模型；其中，第一多元约束包括等效水电站蓄能电量上下限约束、线路投资约束、水电机组处理特性约束、水库出库流量上下限约束；S2，对电网公司的目标成本进行最小化分析，并结合第二多元约束与模糊C
‑
means算法构建下层市场出清模型；其中，第二多元约束包括节点电力平衡约束、线路传输约束、发电机组出力约束、初始时段机组爬坡约束、非初始时段机组爬坡约束、发电权交易成交量约束；S3，通过KKT条件对上层线路规划模型与下层市场出清模型进行耦合计算，得到双层规划模型。2.根据权利要求1所述的一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，其特征在于，步骤S2中所述的模糊C
‑
means算法，其数学表达式如下：其中，V为聚类中心矩阵；m为加权指数；δ
ik
表示样本k到第i类聚类中心的距离。3.根据权利要求1所述的一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，其特征在于，步骤S1中所述的等年值法，其数学表达式如下：其中，i表示是利率；n为期望使用寿命。4.根据权利要求1所述的一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，其特征在于，步骤S1中所述的发电商的目标成本，其数学表达式如下：检修成本+运行成本
‑
发电收益
‑
发电权交易收益。5.根据权利要求1所述的一种考虑水电富集地区丰枯特性的输电网扩展规划方法，其特征在于，步骤S1中所述的等效水电站蓄能电量上下限约束，其数学表达式如下：其中，分别为等效水电站的蓄能电量上下限；所述线路投资约束，其数学表达式如下：C
T
≤C
max
其中，C
max
为投资预算最大值；所述水库出库流量上下限约束，其数学表达式如下：q
k,min
≤q
k,t
≤q
k,max
其中，q
k,min
为水库k的最小警戒库容；q
k,max
为水库k的大警戒内容。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云玲，苏韵掣，刘方，韩宇奇，庞博，刘莹，刘阳，苟竞，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：