一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，包括获取新能源接入下的电力系统的基本数据；由预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型求解得到火电机组的启停计划；由预先构建的考虑新能源接入的经济调度优化模型求解得到的火电机组在多个新能源出力场景下的出力水平；进行直流潮流计算以确定各新能源场景下系统各支路的功率，进而根据预先构建的输电阻塞评估指标体系计算并更新输电阻塞指标；直至输电阻塞指标满足收敛要求或计算场景数量达到上限，输出输电元件、系统的输电阻塞指标。本发明专利技术实现了对新能源接入下的系统输电阻塞状况的评估和阻塞严重的输电元件的识别，从而为电力系统规划、运行等决策提供充分依据。策提供充分依据。策提供充分依据。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统运行分析领域，尤其涉及一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法及系统。

技术介绍

[0002]随着能源紧缺、环境污染等问题日益严峻，以风电和太阳能为代表的新能源因蕴藏丰富、清洁低碳的特点，成为实现社会可持续发展的关键。然而，新能源在改善能源结构、促进节能减排和提高经济效益的同时，也带来了新的问题亟待解决。一方面，风光出力受自然环境的影响较大，具有随机性、间歇性、波动性等特点，对电力系统的调节能力提出了更高的要求。另一方面，我国新能源富集区与电力负荷集中区呈逆向分布态势，大量的新能源电力需要异地消纳。然而，由于输电网络扩展建设和灵活性资源配置不足，输电线路在新能源出力高峰时段可能会出现阻塞现象，造成功率外送受阻，影响新能源的消纳。
[0003]一般来说，根据电力系统网架结构、输电元件参数、运行参数和负荷水平等确定性信息，通过潮流分析即可判断系统某时刻是否阻塞，但是这种确定性的阻塞分析方法不能有效地描述系统的阻塞程度。电力系统的新能源渗透率不断提升也增加了输电阻塞的不确定性。除了系统的确定性阻塞信息，电力系统规划、运行人员还希望了解系统的阻塞程度，即未来一段时间内系统阻塞的概率和输电裕度等信息。同时，对于存在输电阻塞问题的系统，如果能够准确识别阻塞严重的输电元件，就可以有针对性地采取相应措施缓解或消除输电阻塞问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法及系统，该电力系统输电阻塞评估方法能够评估系统输电阻塞状况和识别阻塞严重的输电元件。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供第一个目的是提供一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，包括：
[0006]获取新能源接入下的电力系统的基本数据；
[0007]基于所述输电阻塞相关数据，并根据新能源出力点预测信息，由预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型求解得到火电机组的启停计划；
[0008]根据火电机组的启停计划，考虑多个新能源出力场景的条件下，由预先构建的考虑新能源接入的经济调度优化模型求解得到的火电机组在多个新能源出力场景下的出力水平；
[0009]基于所述出力水平进行直流潮流计算以确定各新能源场景下系统各支路的功率，进而根据预先构建的输电阻塞评估指标体系计算并更新输电阻塞指标；直至输电阻塞指标满足收敛要求或计算场景数量达到上限，输出输电元件、系统的输电阻塞指标，作为电力系统规划、运行决策的依据。
[0010]作为本专利技术进一步改进，所述获取新能源接入下的电力系统的基本数据，包括：
[0011]获取网架数据、系统运行预测数据及火电机组数据；
[0012]所述网架数据包括：电力系统节点数、线路数、新能源汇集场站所在节点、网络拓扑、线路阻抗及最大载流量；
[0013]所述系统运行预测数据包括：新能源出力场景、每种场景出现的概率、系统各节点负荷；
[0014]所述火电机组数据包括：火电机组的空载运行成本、燃料成本、启动成本和停机成本；火电机组的出力上下限、爬坡能力及最小启停时间。
[0015]作为本专利技术进一步改进，所述预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型，包括：
[0016]以火电机组在新能源出力点预测条件下的机组组合方案的运行成本最小为目标函数，包括火电机组的空载运行成本、燃料成本、启动成本和停机成本；
[0017]构建约束条件，包括：
[0018]电力系统运行约束，包括：有功功率平衡约束和旋转备用需求约束；
[0019]火电机组运行约束，包括：运行逻辑约束、启动状态约束、出力上下限约束、爬坡约束和最小启、停机时间约束。
[0020]作为本专利技术进一步改进，所述预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型的目标函数为：
[0021][0022]式中：i表示火电机组编号，t表示调度时段，n表示机组启动阶段数；I表示火电机组的集合，T表示调度时段的集合，N表示机组启动状态的集合；表示火电机组i的空载运行成本；表示火电机组i在t时段的燃料成本，表示火电机组i在n阶段的启动成本，表示火电机组i的停机成本；二进制决策变量u
i，t
，w
i，t
表示火电机组i在t时段的运行标志和停机标志；二进制决策变量δ
i，t，n
表示时间离散化后火电机组i在t时段的启动类型；
[0023]火电机组的空载运行成本是常数成本；火电机组的燃料成本采用分段线性函数形式表示如下：
[0024][0025][0026]式中：p
i，t
表示火电机组i在t时段的出力，M表示燃料成本函数的线性分段数，K
i，m
表示火电机组i燃料成本函数第m分段的斜率；为火电机组i开机并以最小允许输出功
率运行时的燃料成本，a
i
，b
i
，c
i
表示火电机组i的二次成本曲线系数，p
i，t，m
为火电机组i在t时段第m分段出力，P
imax
和P
imin
表示火电机组i的最大允许输出功率和最小允许输出功率；
[0027]火电机组的停机成本是常数成本；火电机组的启动成本与该机组在启动前的已停机时间有关，表示为：
[0028][0029]式中：表示火电机组i在t时段前已停机时间；σ
i
表示火电机组i的热启动成本；δ
i
表示火电机组i的冷启动成本；τ
i
表示火电机组i的冷却时间常数；将火电机组的启动成本函数分割为N个阶跃段，当停机持续时间恰巧落入某阶跃段时，其对应的火电机组启动成本为
[0030]所述预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型的约束条件包括：
[0031]1)有功功率平衡约束：
[0032][0033]式中：nb表示新能源汇集节点，B
ne
表示新能源汇集节点的集合，lb表示带负荷节点；B
load
表示带负荷节点的集合；p
i，t
表示火电机组i在t时段的出力大小；表示新能源在t时段、节点nb上的功率预测值；表示负荷在t时段、节点lb上的功率预测值；
[0034]2)向上旋转备用约束：
[0035][0036]式中：r
i，t
表示火电机组i在t时段的向上旋转备用，R
t
表示系统在t时段的向上旋转备用需求；
[0037]3)机组运行逻辑约束
[0038][0039]式中：v
i，t
表示火电机组i在t时段的启动标志；
[0040]4)机组启动状态约束
[0041][0042][0043][0044]式中：δ
i，t，n
＝1对应停机持续时间位于区间＝1对应停机持续时间位于区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，其特征在于，包括：获取新能源接入下的电力系统的基本数据；基于所述输电阻塞相关数据，并根据新能源出力点预测信息，由预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型求解得到火电机组的启停计划；根据火电机组的启停计划，考虑多个新能源出力场景的条件下，由预先构建的考虑新能源接入的经济调度优化模型求解得到的火电机组在多个新能源出力场景下的出力水平；基于所述出力水平进行直流潮流计算以确定各新能源场景下系统各支路的功率，进而根据预先构建的输电阻塞评估指标体系计算并更新输电阻塞指标；直至输电阻塞指标满足收敛要求或计算场景数量达到上限，输出输电元件、系统的输电阻塞指标，作为电力系统规划、运行决策的依据。2.根据权利要求1所述的新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，其特征在于，所述获取新能源接入下的电力系统的基本数据，包括：获取网架数据、系统运行预测数据及火电机组数据；所述网架数据包括：电力系统节点数、线路数、新能源汇集场站所在节点、网络拓扑、线路阻抗及最大载流量；所述系统运行预测数据包括：新能源出力场景、每种场景出现的概率、系统各节点负荷；所述火电机组数据包括：火电机组的空载运行成本、燃料成本、启动成本和停机成本；火电机组的出力上下限、爬坡能力及最小启停时间。3.根据权利要求1所述的新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，其特征在于，所述预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型，包括：以火电机组在新能源出力点预测条件下的机组组合方案的运行成本最小为目标函数，包括火电机组的空载运行成本、燃料成本、启动成本和停机成本；构建约束条件，包括：电力系统运行约束，包括：有功功率平衡约束和旋转备用需求约束；火电机组运行约束，包括：运行逻辑约束、启动状态约束、出力上下限约束、爬坡约束和最小启、停机时间约束。4.根据权利要求3所述的新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，其特征在于，所述预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型的目标函数为：式中：i表示火电机组编号，t表示调度时段，n表示机组启动阶段数；I表示火电机组的集合，T表示调度时段的集合，N表示机组启动状态的集合；表示火电机组i的空载运行成本；表示火电机组i在t时段的燃料成本，表示火电机组i在n阶段的启动成本，表示火电机组i的停机成本；二进制决策变量u
i，t
，w
i，t
表示火电机组i在t时段的运行标志和停机标志；二进制决策变量δ
i，t，n
表示时间离散化后火电机组i在t时段的启动类型；火电机组的空载运行成本是常数成本；火电机组的燃料成本采用分段线性函数
形式表示如下：形式表示如下：式中：p
i，t
表示火电机组i在t时段的出力，M表示燃料成本函数的线性分段数，K
i，m
表示火电机组i燃料成本函数第m分段的斜率；为火电机组i开机并以最小允许输出功率运行时的燃料成本，a
i
，b
i
，c
i
表示火电机组i的二次成本曲线系数，p
i，t，m
为火电机组i在t时段第m分段出力，P
imax
和P
imin
表示火电机组i的最大允许输出功率和最小允许输出功率；火电机组的停机成本是常数成本；火电机组的启动成本与该机组在启动前的已停机时间有关，表示为：式中：表示火电机组i在t时段前已停机时间；σ
i
表示火电机组i的热启动成本；δ
i
表示火电机组i的冷启动成本；τ
i
表示火电机组i的冷却时间常数；将火电机组的启动成本函数分割为N个阶跃段，当停机持续时间恰巧落入某阶跃段时，其对应的火电机组启动成本为所述预先构建的考虑新能源接入的机组组合优化模型的约束条件包括：1)有功功率平衡约束：式中：nb表示新能源汇集节点，B
ne
表示新能源汇集节点的集合，lb表示带负荷节点；B
load
表示带负荷节点的集合；p
i，t
表示火电机组i在t时段的出力大小；表示新能源在t时段、节点nb上的功率预测值；表示负荷在t时段、节点lb上的功率预测值；2)向上旋转备用约束：式中：r
i，t
表示火电机组i在t时段的向上旋转备用，R
t
表示系统在t时段的向上旋转备用需求；3)机组运行逻辑约束式中：v
i，t
表示火电机组i在t时段的启动标志；
4)机组启动状态约束4)机组启动状态约束4)机组启动状态约束式中：δ
i，t，n
＝1对应停机持续时间位于区间＝1对应停机持续时间位于区间表示火电机组i在机组组合方案规划之前已经连续停机时间；5)机组出力上下限约束6)机组爬坡约束6)机组爬坡约束式中：RU
i
和RD
i
表示火电机组i运行阶段向上、向下爬坡限制，SU
i
和SD
i
表示火电机组i启停阶段向上、向下爬坡限制；7)机组最小启、停机时间约束7)机组最小启、停机时间约束7)机组最小启、停机时间约束7)机组最小启、停机时间约束式中：TU
i
和TD
i
表示火电机组i的最小开机、停机时间；表示火电机组i初始运行标志，和表示火电机组i在机组组合方案规划之前已经连续运时间和停机时间。5.根据权利要求1所述的新能源接入下的电力系统输电阻塞评估方法，其特征在于，所述预先构建的考虑新能源接入的经济调度优化模型，包括：以火电机组按照确定的启停计划运行的情况下，在任一给定新能源场景下的系统运行成本最小为目标函数，包括火电机组的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王碧阳，王康，李立，张青蕾，李子恒，雒磊，乔彦君，赵英杰，李永飞，张耀，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：