【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统扩展规划，具体涉及考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法。
技术介绍
1、随着全球范围内化石能源的日益枯竭与能源需求的不断扩大，国际社会将面对更加严峻的能源危机。为应对这一挑战，近年来我国积极推进能源结构转型，可再生能源实现了跨越式发展。风光作为可再生能源发电的主体，其出力受环境、气象等因素影响，存在较大的波动性与随机性，大规模并网会对电力系统的功率平衡与稳定运行造成冲击。储能技术通过电能的储存与释放，实现可再生能源出力在时间尺度上的转移。储能系统作为一种灵活性资源，通过参与系统的调峰调频，能够解决风光发电间歇性与波动性问题，降低可再生能源出力对系统运行安全稳定性的影响。
2、国内外专家学者针对储能技术在新型电力系统中的调节作用，对储能系统的容量配置开展了相关研究。目前的研究成果大多针对分布式储能特点，提出了新型电力系统中不同目标函数下的储能容量配置规划方法。但此类研究大多关注于容量与调峰调频的关系，没有充分考虑系统内清洁能源渗透率增大后的消纳问题。
3、而传统的电力系统扩展规划方式是先进行发电侧规划，再进行输电侧规划，这种规划方式会导致新能源接入后的传输容量增加，影响候选设施的投建。因此，源网协调扩展规划得到广泛应用。通过源网荷储的协调优化，规划成本得到显著降低。同时在需求侧引入需求响应，引导用户改变用电行为，使柔性负荷参与系统调节，帮助电网削峰填谷，能够提升系统新能源消纳水平。
4、因此，在含有火电机组、风光发电机组等电力系统规划模型基础上，进一步研究具有
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例提供考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，通过泰勒级数展开将交流潮流模型的非线性线路潮流模型转化为线性模型，运用混合整数规划方法求解规划模型，提高了模型的求解精度和速度。并在此基础上利用随机规划方法模拟系统出力的不确定性，同时引入需求响应服务，有效提升了电力系统的运行稳定性和新能源消纳能力。
2、为此目的，本专利技术提出一种考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，包括下述步骤：
3、步骤1：建立考虑系统运行状态的送端电力系统模型，送端电力系统模型包括电力系统交流潮流模型、机组投建状态约束模型和机组出力约束模型；
4、步骤2：建立梯级水电模型，梯级水电模型包括进行出力计算的水电转换函数和梯级水电运行约束模型；
5、步骤3：分别对风光电站和储能系统进行建模，建立考虑出力预测与弃电功率的风光出力模型和考虑储能充放电特性的储能模型；
6、步骤4：建立考虑换流站交、直流侧功率平衡的直流外送系统模型，直流外送系统模型包括直流外送功率约束模型和换流站潮流平衡模型；
7、步骤5：构建以最小化电力系统总成本为目标函数，考虑发电侧、输电侧的运行约束以及考虑负荷侧需求响应的电力系统协调扩展规划模型；
8、步骤6：利用泰勒级数展开的方法对非线性电力系统潮流方程约束进行处理，将非线性的潮流模型转化为混合整数规划问题；
9、步骤7：利用随机规划算法模拟系统风光出力和负荷的随机性，运用蒙特卡洛模拟抽样生成预测场景，并对部分场景进行削减直到场景数量达到要求；
10、步骤8：输入电网拓扑、机组出力数据和运行参数，采用商用求解器gurobi对电力系统协调扩展规划模型进行求解，得出系统扩展规划结果。
11、进一步的，步骤1中如下：
12、(1)电力系统交流潮流模型：
13、
14、
15、式中：p和q分别为有功功率和无功功率；下标中a和t分别为典型日时间和年的索引；下标中i、l、e和d分别为火电机组、输电线路、储能系统和负荷需求的索引；下标中h、w、s和c分别为梯级水电、风电场、光伏电站和换流站的索引；下标中s(l)和r(l)分别为送端母线索引和受端母线索引；n(b)为连接至母线b的设备集合；为换流站交流侧有功功率；为换流站交流侧无功功率；
16、(2)机组投建状态约束模型：
17、yi(t-1)≤yit,i∈cg
18、
19、yl(t-1)≤ylt,l∈cl
20、ye(t-1)≤yet,e∈ce
21、yd(t-1)≤ydt,d∈cd
22、式中：yt和y(t-1)为0-1变量；cg、cl、ce和cd分别为火电机组、输电线路、储能系统和负荷需求响应服务的投建设施集合；eg为火电机组现有设施集合；tiretire为火电机组退役时间；
23、(3)机组出力约束模型：
24、
25、
26、0≤piat≤pimax·yit,i∈cg
27、
28、-δi≤piat-pi,a-1,t≤δi,i∈eg∪cg
29、
30、-plmax≤plat≤plmax,l∈el
31、-plmax·ylt≤plat≤plmax·ylt,l∈cl
32、式中：pimax和分别为火电机组有功功率和无功功率的最大出力；δi为火电机组爬坡功率的限值；plmax为输电线路上的有功潮流最大值；el为已有线路集合。
33、进一步的，步骤2中梯级水电模型具体如下：
34、(1)水电转换函数：
35、phat＝g·ηh·qhat·hhat
36、式中：g为水电转换系数；ηh为水电站发电效率；qhat为水电站发电流量；hhat为水电站水头；
37、(2)梯级水电运行约束模型：
38、
39、-δh≤phat-ph,a-1,t≤δh
40、
41、
42、hhat＝h0,h+αh·vhat
43、式中：和分别为梯级水电有功出力的上下限值，和分别为梯级水电无功出力的上下限值；δh为梯级水电机组爬坡功率的限值；vhat为梯级水电站库容，和分别为库容的上下限值；h0,h和αh为由水电站确定的常数。
44、进一步的，步骤3所述风光出力模型和储能模型具体如下：
45、(1)风光出力模型：
46、
47、
48、式中：和分别为风电场和光伏电站出力的预测值；
49、(2)储能模型：
50、
51、
52、
53、
54、xcharge+xdischarge＝1
55、e0＝eh
56、式中：eeat为储能容量，和分别为储能容量的上下限值；和分别为储能的充电功率和放电功率；ηcharge和ηdischarge分别为充电效率和放电效率；xcharge和xdischarge为0-1变量，分别表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤1中如下：
3.根据权利要求2的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤2中梯级水电模型具体如下：
4.根据权利要求3的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤3所述风光出力模型和储能模型具体如下：
5.根据权利要求4的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤4中直流外送系统模型和换流站模型具体如下：
6.根据权利要求5的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤5中考虑负荷侧需求响应的电力系统协调扩展规划模型具体如下所示：
7.根据权利要求6的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤6中非线性电力系统潮流方程约束的处理方法具体如下：
8.根据权利要求7的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调
9.根据权利要求8的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤8中电力系统数据包括电网拓扑以及输电线路参数，设备参数包括火电机组、梯级水电机组、风光电站机组、储能系统的数量、容量以及出力上下限，系统运行参数包括外送功率限值、设备的各种运行参数、负荷侧需求响应限值以及出力预测数据。
...【技术特征摘要】
1.考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤1中如下：
3.根据权利要求2的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤2中梯级水电模型具体如下：
4.根据权利要求3的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤3所述风光出力模型和储能模型具体如下：
5.根据权利要求4的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤4中直流外送系统模型和换流站模型具体如下：
6.根据权利要求5的考虑直流外送需求的源-网-荷-抽蓄协调扩展规划方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：周泓，路亮，魏明奎，张鹏，王庆，杨宇霄，田峰，张杰，刘友波，
申请(专利权)人：国家电网有限公司西南分部，
类型：发明
国别省市：
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