一种交直流混联系统的储能优化配置方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及交直流混合系统技术领域，公开了一种交直流混联系统的储能优化配置方法及系统，包括S1、结合所述支路开断分布因子建立潮流越线风险指数，然后根据Dijkstra算法找出换流站至若干指定节点之间的最短路径，并通过所述潮流越线风险指数评判所有最短路径上的所述交流线路对直流功率转移的敏感脆弱性；S2、从所有所述交流线路筛选出储能接入所述交直流混合系统的候选线路；S3、建立所述候选线路以潮流越限风险指数最大和储能投资成本最小的多目标数学模型；S4、采用PSO算法获得各储能配置位置中储能的容量，并从所述候选线路中选择出储能最优配置位置。本发明专利技术避免了将储能设置在该敏感脆弱性线路上，造成电网不稳定。造成电网不稳定。造成电网不稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混联系统的储能优化配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及交直流混合系统
，具体涉及一种交直流混联系统的储能优化配置方法及系统。

技术介绍

[0002]直流输电作为跨大区远距离大容量送电方式，可实现区域间资源优化配置。为满足大型水电基地、大型火电基地以及大型新能源发电基地开发和“西电东送”需求，国内相继建成投运多条特高压直流输电。然而，特高压直流输电发生直流闭锁故障后，面临着大功率转移，即直流功率将涌入交流通道，使得交流通道的功率急剧增大，将导致如下问题：1)交流通道的功率越限且持续震荡，同时节点电压超出最大范围；2)交流通道的功率越限，将引发连锁故障，如连锁跳闸等事故。针对交直流混合系统直流闭锁故障后导致的交流通道越限、系统失稳等问题，目前主要通过切机、切负荷，以消除交流通道越限功率，提升电网稳定性。然而，系统切除电源所需的时间较长，可能导致未完全切除电源时系统已经失稳问题，即不利于系统的稳定性，同时电源此后启动也将花费很长时间，极大的增加得了电源的运行成本；与此同时，系统切除电源时也需要切除一定量的负荷，将进一步增加电源的运行成本，可能导致电能质量降低，影响供电的可靠性等。储能具有良好的动态有功和无功调节能力，能够适应不同时间尺度的运行控制要求，且交直流混联系统通过配置的储能能够消除交直流混合系统直流大功率转移引起的潮流越限，降低系统故障后切机切负荷量，提升系统运行灵活性和稳定性，确保交直流混联系统安全、可靠、高效运行。因此，在交直流混合系统中直流输电线路的换流站附近接入储能，在发生直流闭锁故障后，通过储能吸收有功功率可以消除交流通道的越限，且减少切机切负荷量；然而，采用换流站附近储能消除功率转移时，部分敏感脆弱性交流线路仍然存在潮流越限问题，可能引发连锁故障，降低了交直流混合系统安全稳定运行能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对交直流混联系统发生故障后，系统中的敏感性脆弱性线路任然超过静态稳定极限问题，提供一种交直流混联系统的储能优化配置方法及系统，以解决敏感脆弱性交流线路存在潮流越限问题而可能引发连锁故障，从而提升系统的安全稳定运行能力。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种交直流混联系统的储能优化配置方法，包括：
[0006]S1、获取交直流混合系统中直流输电线路的换流站发生直流闭锁的支路开断分布因子，结合所述支路开断分布因子建立潮流越线风险指数，然后根据Dijkstra算法找出换流站至若干指定节点之间的最短路径，并通过所述潮流越线风险指数评判所有最短路径上的所述交流线路对直流功率转移的敏感脆弱性；
[0007]S2、从所有所述交流线路筛选出储能接入所述交直流混合系统的候选线路；
[0008]S3、结合所述候选线路的安全稳定运行能力，建立所述候选线路以潮流越限风险
指数最大和储能投资成本最小的多目标数学模型，以实现所述候选线路的储能的最优配置；
[0009]S4、以所述候选线路的输入端为储能配置位置，采用PSO算法获得各储能配置位置中储能的容量，并从所述候选线路中选择出储能最优配置位置，从而消除所述候选线路的越限功率，以提升交直流混合系统的安全稳定运行能力。
[0010]作为优化，所述潮流越线风险指数如下：
[0011][0012]其中，A、R均为交直流混合系统中的线路，A为直流输电线路，R为交流线路，ΔP
′
为线路A断开后引起线路R潮流变化下线路R的潮流越限容量裕度，D
R
‑
A
代表啥线路A断开后引起线路R有功潮流变化的支路开断分布因子，P
A，max
为开断线路A的热稳极限值。
[0013]作为优化，线路A断开后引起线路R潮流变化下线路R的潮流越限容量裕度ΔP
′
的公式如下：
[0014]当D
R
‑
A
＜0时，线路潮流越限容量裕度ΔP
′
表达式如下：
[0015][0016]当D
R
‑
A
＞0时，线路潮流越限容量裕度ΔP
′
表达式如下：
[0017][0018]其中，P
R，max
为线路R的热吻极限值，P
R
代表线路R的稳态初始有功功率。
[0019]作为优化，潮流越线风险指数的绝对值小于设定限值的所述交流线路为候选线路。
[0020]作为优化，S3中，所述多目标数学模型包括在交直流混合系统发生故障后储能消除交流通道越限功率的储能投资成本最小的第一目标函数、切机切负荷惩罚成本最小的第二目标函数以及线路潮流越限风险指数最大的第三目标函数；
[0021]其中，第一目标函数的表达式如下：
[0022][0023]第二目标函数的表达式如下：
[0024][0025]第三目标函数的表达式如下：
[0026][0027]其中，F
ERI
为交直流混合系统的潮流越限风险指数；ΔP
′
为线路潮流越限容量裕度；D
k，x
为支路开断分布因子；P
dc
‑
max
为直流线路的热稳极限值；G
inv
为储能的投资成本和运行维护成本；c
p
、c
e
分别为储能的单位功率成本和容量成本；P
rate，n
、E
rate，n
分别为出储能的最大充放电功率与容量；r为资金的年利率；y为储能的寿命周期；G
cut
为切负荷切机的惩罚成本；c
Gcut，m
、 c
Lcut，n
分别为单位切机量的惩罚成本和单位切负荷量的惩罚成本；M、N分别为系
统中的发电量数量、负荷数量；K为最短路径中的线路数量。
[0028]作为优化，所述支路开断分布因子D
k，x
的具体表达式如下：
[0029][0030]其中，P
k
为线路x初始时刻的功率；ΔP为交直流混合系统接入储能后线路x上的功率增量。
[0031]作为优化，所述多目标数学模型的约束条件包括功率平衡约束、线路损耗约束、发电机功率约束、发电机爬坡约束、线路功率约束、储能的容量约束以及储能充放电功率约束，其中，
[0032]所述功率平衡约束如下式：
[0033][0034]式中，P
G，m
、P
L，n
、P
B，r
分别为发电机m的出力、负荷n的需求功率、储能r的吸收功率； R为交直流混合系统中配置储能的数量；
[0035]所述线路损耗约束如下式：
[0036][0037]式中，P
′
k
、Q
′
k
分别为第k线路受端传输的有功功率和无功功率；R
k
为第k线路的电阻； 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流混联系统的储能优化配置方法，其特征在于，包括：S1、获取交直流混合系统中直流输电线路的换流站发生直流闭锁的支路开断分布因子，结合所述支路开断分布因子建立潮流越线风险指数，然后根据Dijkstra算法找出换流站至指定节点之间的最短路径，并通过所述潮流越线风险指数评判所有最短路径上的所述交流线路对直流功率转移的敏感脆弱性；S2、从所有所述交流线路筛选出储能接入所述交直流混合系统的候选线路；S3、结合所述候选线路的安全稳定运行能力，建立所述候选线路以潮流越限风险指数最大和储能投资成本最小的多目标数学模型，以实现所述候选线路的储能的最优配置；S4、以所述候选线路的输入端为储能配置位置，采用PSO算法获得各储能配置位置中储能的容量，并从所述候选线路中选择出储能最优配置位置，从而消除所述候选线路的越限功率，以提升交直流混合系统的安全稳定运行能力。2.根据权利要求1所述的一种交直流混联系统的储能优化配置方法，其特征在于，所述潮流越线风险指数如下：其中，A、R均为交直流混合系统中的线路，A为直流输电线路，R为交流线路，ΔP
′
为线路A断开后引起线路R潮流变化下线路R的潮流越限容量裕度，D
R
‑
A
代表啥线路A断开后引起线路R有功潮流变化的支路开断分布因子，P
A，max
为开断线路A的热稳极限值。3.根据权利要求2所述的一种交直流混联系统的储能优化配置方法，其特征在于，线路A断开后引起线路R潮流变化下线路R的潮流越限容量裕度ΔP
′
的公式如下：当D
R
‑
A
＜0时，线路潮流越限容量裕度ΔP
′
表达式如下：当D
R
‑
A
＞0时，线路潮流越限容量裕度ΔP
′
表达式如下：其中，P
R，max
为线路R的热吻极限值，P
R
代表线路R的稳态初始有功功率。4.根据权利要求1所述的一种交直流混联系统的储能优化配置方法，其特征在于，潮流越线风险指数的绝对值小于设定限值的所述交流线路为候选线路。5.根据权利要求1所述的一种交直流混联系统的储能优化配置方法，其特征在于，S3中，所述多目标数学模型包括在交直流混合系统发生故障后储能消除交流通道越限功率的储能投资成本最小的第一目标函数、切机切负荷惩罚成本最小的第二目标函数以及线路潮流越限风险指数最大的第三目标函数；其中，第一目标函数的表达式如下：第二目标函数的表达式如下：
第三目标函数的表达式如下：其中，F
ERI
为交直流混合系统的潮流越限风险指数；ΔP
′
为线路潮流越限容量裕度；D
k，x
为支路开断分布因子；P
dc
‑
max
为直流线路的热稳极限值；G
inv
为储能的投资成本和运行维护成本；c
p
、c
e
分别为储能的单位功率成本和容量成本；P
rate，n
、E
rate，n
分别为出储能的最大充放电功率与容量；r为资金的年利率；y为储能的寿命周期；G
cut
为切负荷切机的惩罚成本；c
Gcut，m
、c
Lcut，n
分别为单位切机量的惩罚成本和单位切负荷量的惩罚成本；M、N分别为系统中的发电量数量、负荷数量；K为最短路径中的线路数量。6.根据权利要求5所述的一种交直流混联系统的储能优化配置方法，其特征在于，所述分布系数D
k，x
的具体表达式如下：其中，P
k
为线路x初始时刻的功率；ΔP为交直流混合系统接入储能后线路x...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪康康，魏巍，周波，孙昕炜，徐韵扬，王曦，靳旦，石鹏，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：