一種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法，所述方法包括步驟1：采用混合整數(shù)規(guī)劃法進行安全約束機組組合優(yōu)化計算，獲取滿足目標(biāo)函數(shù)和約束條件的常規(guī)發(fā)電機組的開停狀態(tài)和出力計劃；步驟2：采用概率潮流方法量化未來多時段風(fēng)電隨機性對輸電裕度的影響，得到電網(wǎng)支路或輸電斷面的潮流概率分布范圍；步驟3：判斷潮流概率分布范圍是否滿足置信區(qū)間的要求，若不滿足則返回步驟1，重新進行機組組合優(yōu)化計算，調(diào)整所述出力計劃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法，充分考慮了風(fēng)電的隨機性，完善了短期安全約束調(diào)度計劃在風(fēng)電接入地區(qū)的使用效果，增強了短期計劃的可執(zhí)行性。
【專利說明】—種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種輸電裕度控制方法，具體涉及一種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電接入電網(wǎng)時一般會受到輸電斷面的限制，在處理網(wǎng)絡(luò)約束時傳統(tǒng)的日前發(fā)電計劃是基于確定性的計劃潮流，即次日的系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測和母線負(fù)荷預(yù)測是確定性的，而次日的計劃潮流僅受發(fā)電機組的開停和出力決定，日前計劃可以通過優(yōu)化機組開停和出力來將計劃潮流控制在合理范圍。
[0003]隨著風(fēng)電的接入規(guī)模不斷擴大，由于風(fēng)電出力的不確定性，日前計劃潮流一般會由常規(guī)發(fā)電機組的開停、出力以及風(fēng)電的擾動共同因素所決定，因此計劃潮流會帶有一定程度的隨機性，從而影響日前計劃的網(wǎng)絡(luò)安全約束效果，產(chǎn)生預(yù)料之外的潮流越界或輸電斷面輸送裕度。因此需要在短期發(fā)電計劃中為風(fēng)電留出足夠的調(diào)整裕度，例如單個時段需要留出足夠的旋轉(zhuǎn)備用和網(wǎng)絡(luò)功率傳輸通道，多時段耦合則需要常規(guī)電源留出爬坡調(diào)整裕度。如何安排短期發(fā)電調(diào)度計劃，需要提供一種技術(shù)方案，在滿足電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全約束的基礎(chǔ)上，優(yōu)化火電機組等常規(guī)發(fā)電機組的開停和出力，盡量消納風(fēng)電功率，提高風(fēng)電接入地區(qū)的電網(wǎng)支路或輸電斷面的功率控制能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法，其中包括調(diào)整常規(guī)發(fā)電機組的開停狀態(tài)和出力計劃來控制電網(wǎng)輸電裕度，所述方法包括:
[0005]步驟1:用混合整數(shù)規(guī)劃法進行安全約束機組組合優(yōu)化計算，獲取滿足目標(biāo)函數(shù)和約束條件的常規(guī)發(fā)電機組的開停狀態(tài)和出力計劃；
[0006]步驟2:用基于半不變量和Gram-Charlier級數(shù)展開的概率潮流方法,計算風(fēng)電接入時未來多時段電網(wǎng)支路或輸電斷面的潮流概率分布范圍；以及
[0007]步驟3:判斷所述潮流概率分布范圍是否滿足置信區(qū)間的要求，若不滿足則返回步驟1，重新進行所述安全約束機組組合優(yōu)化計算，調(diào)整所述出力計劃。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟I中所述目標(biāo)函數(shù)為

【權(quán)利要求】
1.一種適用于大規(guī)模風(fēng)電接入的電網(wǎng)輸電裕度控制方法，其中包括調(diào)整常規(guī)發(fā)電機組的開停狀態(tài)和出力計劃來控制電網(wǎng)輸電裕度，其特征在于，所述方法包括: 步驟1:用混合整數(shù)規(guī)劃法進行安全約束機組組合優(yōu)化計算，獲取滿足目標(biāo)函數(shù)和約束條件的常規(guī)發(fā)電機組的開停狀態(tài)和出力計劃； 步驟2:用基于半不變量和Gram-Charlier級數(shù)展開的概率潮流方法,計算風(fēng)電接入時未來多時段電網(wǎng)支路或輸電斷面的潮流概率分布范圍；以及 步驟3:判斷所述潮流概率分布范圍是否滿足置信區(qū)間的要求，若不滿足則返回步驟1，重新進行所述安全約束機組組合優(yōu)化計算，調(diào)整所述出力計劃。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I中所述目標(biāo)函數(shù)為
其中，Nt為發(fā)電機組數(shù)，i為發(fā)電機組序號，Nt為時段數(shù)，t為時段序號，每15分鐘為一個時段，則時段數(shù)Nt = 96 ;Pi(t)為t時段發(fā)電機組i的有功出力值，Cui (t)為t時段發(fā)電機組i的啟機費用，Bi(PiU), t)為t時段發(fā)電機組i的發(fā)電費用。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述t時段發(fā)電機組i的有功出力值PJt)的計算公式為:
其中，uu(t)為t時段發(fā)電機組i的分段費用微增率曲線j段的標(biāo)志位，為t時段發(fā)電機組i的分段費用微增率曲線j段的初始出力值，Pi,j(t)為t時段發(fā)電機組i在分段費用微增率曲線j段的出力值與初始出力值?的差值，隊為分段費用微增率曲線的段數(shù)，m)為t時段發(fā)電機組i的出力下限值； 所述差值PiJt)的限制條件為:
;所述標(biāo)志位
若標(biāo)志位
則發(fā)電機組為開機狀態(tài)，若標(biāo)志位
為停機狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述t時段發(fā)電機組i的發(fā)電費用Bi(PiUht)的計算公式為:
其中，Ku(t)為發(fā)電機組i分段費用微增率曲線j段的斜率。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述t時段發(fā)電機組i的啟機費用Cui(t)的確定方法為:若 τ(? r I σζ,, + Wm )+1,則 Cui (t) = Cui, c; 若 mr > (Τ2,,十 TrttHiKmr < (τ::,+rw)，則 cUi ⑴=cUi’w ；
若 r(/r MC,,)+i 且 Π,.) Μ?: 二.+ .),則 Cui (t) = cUi,h ；
否則,Cui (t) = O ； 其中，ΤΧΟT為發(fā)電機組i的運行時間，U.,為發(fā)電機組i的最小運行時間，f為經(jīng)過最小停機時間后到溫啟動所需要的時間，ITw為經(jīng)過最小停機時間后到冷啟動所需要的時間，Cui,。、Cui, w和Cui, h為常數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I中的約束條件包括；
功率平衡約束條件
所述plMd(t)為t時段電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測值，所述 Ne為常規(guī)發(fā)電機組與風(fēng)電機組和的數(shù)目； 備用約束條件為
所述哪和
分別為正負(fù)備用需求，所述取O為t時段發(fā)電機組i出力上限值；所述Nt為常規(guī)發(fā)電機組數(shù)； 發(fā)電機組出力Pi⑴的約束條件為:
發(fā)電機組加減負(fù)荷速率約束條件為
所述d)和 PfmrnU)分別是t時段內(nèi)發(fā)電機組i上調(diào)和下調(diào)的最大出力值； 發(fā)電機組最小運行時間TZi的約束條件為:
發(fā)電機組最小停機時間7:1,的約束條件為
網(wǎng)絡(luò)約束條件為:
其中，和C分別為電網(wǎng)支路或輸電斷面潮流的最小限值和最大限值，和ζ? ’⑴分別為t時段內(nèi)所述潮流概率分布范圍在置信區(qū)間α內(nèi)的最小值和最大值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括: 步驟2-1:采用三參數(shù)Weibull模型獲取風(fēng)速概率密度函數(shù)； 步驟2-2:依據(jù)風(fēng)電機組有功功率特性和所述風(fēng)速概率密度函數(shù)構(gòu)建風(fēng)電機組的有功輸出概率分布函數(shù)；依據(jù)所述有功輸出概率分布函數(shù)獲取風(fēng)電機組的有功輸出概率密度函數(shù)； 步驟2-3:依據(jù)所述有功輸出概率分布函數(shù)和所述有功輸出概率密度函數(shù)獲取風(fēng)電機組的有功輸出原點矩; 步驟2-4:依據(jù)所述原點矩計算風(fēng)電機組有功功率的各階半不變量步驟2-5:計算電網(wǎng)各節(jié)點注入有功功率的各階半不變量，所述各階半不變量為由不同隨機變量擾動得到的所述各階半不變量I的和； 步驟2-6:計算每個所述電網(wǎng)支路或輸電斷面的有功功率的各階半不變量，并通過Gram-Charlier級數(shù)展開式得到每個所述電網(wǎng)支路或輸電斷面的有功功率概率分布。
8.如權(quán)利要求7所 述的方法，其特征在于，所述步驟2-6中所述有功功率概率分布的概率密度函數(shù)為
所述有功功率概率分布的累積分布函數(shù)為
其中，PW是期望值為O、標(biāo)準(zhǔn)差為I的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布隨機變量的概率密度函數(shù)； #(4是期望值為O、標(biāo)準(zhǔn)差為I的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布隨機變量的累積分布函數(shù)。
9.如權(quán)利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述潮流概率分布范圍在置信區(qū)間α內(nèi)的最小值Μ,廣為所述累積分布函數(shù)F_(x)當(dāng)累積概率為(l-α )/2時對應(yīng)的潮流值；所述潮流概率分布范圍在置信區(qū)間α內(nèi)的最大值為所述累積分布函數(shù)F_(x)當(dāng)累積概率為(l+α )/2時對應(yīng)的潮流值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，若所述> /s或矻“_(0< Kr不滿足置信區(qū)間α的要求，則通過調(diào)整安全約束機組組合中相應(yīng)電網(wǎng)支路或輸電斷面的潮流限值使得電網(wǎng)支路或斷面潮流滿足置信區(qū)間α的要求，具體為: 調(diào)整電網(wǎng)支路或輸電斷面潮流的潮流限值，調(diào)整量ΛΡ包括:
當(dāng)電網(wǎng)支路或輸電斷面潮流需要向下調(diào)整時，將潮流限值的上限值設(shè)為后返回步驟I ; 當(dāng)電網(wǎng)支路或輸電斷面潮流需要向上調(diào)整時，將潮流限值的下限值設(shè)為廠+ΔΡ后返回步驟I。
【文檔編號】H02J3/38GK104079000SQ201410332243
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】張傳成, 丁強, 董煒, 戴賽, 崔輝, 許丹, 黃國棟, 蔡幟, 朱翊, 閆翠會, 門德月 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院