[发明专利]一种大规模风电并网的电网优化规划方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电网规划技术领域，尤其涉及一种多场景并考虑风电出力“尖峰特性”的大规模风电并网的电网优化规划方法。

【背景技术】

随着我国风电的快速发展和七大千万千瓦级风电基地的规划建设，必须寻求经济合理的电网规划方法解决大规模风电并网问题。现有针对风电并网的电网规划方法一般都是通过技术经济分析方法对备选方案进行筛选得到最终规划方案。这种方法和规划人员经验直接相关，难以得到最优方案。更为合理有效的方法是采用优化规划方法建立大规模风电并网的电网规划模型直接进行求解，得到最优电网规划方案。

传统的电网优化规划方法通常采用新建线路投资最小作为目标，对含有小规模风电的系统则通过使风电全额上网的隐性条件以保证风电综合效益最大，这相当于将风电作为传统机组处理，没有考虑风电的特点。请参阅图1所示，实际上风电出力具有明显的“尖峰特性”，即风电出力通常只以很小的概率达到较高的值，按上述方法得到的方案线路利用率低下、经济性差，造成投资浪费。这一问题在大规模风电基地并网的情况下更为突出。因此综合考虑风电综合效益和新建线路投资，提出一种更具经济性的最优规划方法。

传统的电网规划一般只针对规划年的一种典型运行方式进行并得到结果。在大规模风电并网的情况下，规划年实际运行方式复杂多变，按一种典型场景规划的方案适应性不强，易导致大量补偿投资。因此采用多场景方法引入规划年多种运行方式，通过场景状态变量使各种运行方式的约束条件可以方便的引入，统一对模型直接求解，使模型具有统一性和开放性。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种经济合理的适用于大规模风电并网的电网优化规划方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大规模风电并网的电网优化规划方法，包括以下步骤：

步骤1：获取网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据；

步骤2：构造计算模型，包括以下步骤：

第2.1步：构建优化目标：以新建线路投资和所有风电场在其使用期限内多种运行场景下的风电效益损失期望之和最小为目标函数；

第2.2步：构建约束条件，包括：

节点功率平衡约束；

线路潮流约束；

线路传输功率极限约束；

机组出力约束，包括：水电机组出力上下限约束、火电机组出力上下限约束、风电场出力上下限约束；

风电出力损失约束，包括：各风电场出力损失约束、风电基地所有风电场出力损失期望值约束；

输电走廊约束，包括：允许新建线路的走廊集约束、线路走廊允许新建线路数目约束；

整数约束；

步骤3：分别设定以下三个参数：各风电场允许的出力损失最大比例；系统所有风电场的出力损失期望值占出力期望值的最大比例；规划模型收敛精度；

步骤4：将由步骤1获得的网架规划数据、系统运行预测数据、风电规划数据和由步骤3设定的三个参数，代入步骤2中构建的计算模型，采用Benders分解法或分支定界法求解，所得结果即包括：新建线路集，新建线路顺序，新建线路集总投资费用，各风电场出力损失，风电基地出力损失期望值，风电基地所有风电场在使用期限内综合效益损失期望值，目标函数值。

网架规划数据包括：规划年系统总节点数N；允许新建线路的走廊集Ω；每回走廊已有线路数量每回走廊允许新建的最大线路数量每条待选线路的电抗值x_ij；每条待选线路的传输功率极限值新建每条待选线路的造价C_ij；包括原有线路和待选线路的节点支路关联矩阵M；

系统运行预测数据包括：规划年运行场景总数n_s；规划年运行场景集Γ；每种场景出现的概率p(s)；每种场景下系统总的负荷值d(s)；每种场景下各机组出力上、下限值

风电规划数据包括：风电综合效益B_wind；风电场数量n_wind；各风电场可用时长t_k；各风电场的装机容量P_Nwind；各风电场出力分布F(g_w，p(g_w))，其中g_w为风电场出力，p(g_w)为g_w出力相应的概率。

步骤2中的第2.1步所述的优化目标由公式(1)获得：