[发明专利]计及可用输电能力的含大规模风电的输电系统规划方法

权利要求书

1.计及可用输电能力的含大规模风电的输电系统规划方法，其步骤如下：

1)在考虑风速和负荷随机变量之间相关性以及线路和发电机故障概率的基础上，构造可用输电能力概率模型；

2)采用拉丁超立方采样(LHS)的Monte Carlo模拟法和灵敏度分析法相结合的方法，计及风速和负荷随机变量之间的相关性以及线路和发电机故障概率，求解风电并网环境下系统的可用输电能力概率模型；

3)以输电线路投资成本最小和可用输电能力期望值最大为目标函数，允许的线路过负荷概率为约束条件，建立输电系统多目标优化模型，之后转化为单目标优化问题并采用遗传算法进行求解。

2.根据权利要求1所述的输电系统规划方法，其特征在于，步骤2)的具体过程如下：首先，采用拉丁超立方采样的Monte Carlo模拟法对输入的风速和负荷随机变量进行抽样，然后根据相关性关系进行排序，得到最终的采样场景集合；对于拉丁超立方采样得到的每个场景，采用灵敏度分析法计算其可用输电能力，最终通过统计方法得到可用输电能力的概率分布和统计特性参数。

3.根据权利要求2所述的输电系统规划方法，其特征在于，灵敏度分析法计算其可用输电能力可表述如下：

直流潮流模型的一般形式为：

P＝Bθ   (1)，

支路ij的潮流p_ij可描述为：

p_ij＝b_ij(θ_i-θ_j)＝b_ije_ijθ   (2)，

将式(1)代入式(2)可得：

p_ij＝b_ije_ijB^-1P   (3)，

式中：B为系统节点导纳矩阵；θ为节点电压相角向量；P为节点注入功率向量；b_ij为支路ij的电纳值；p_ij为支路ij的有功功率；e_ij为支路ij对应的节点关联行向量，除i和j列元素分别为+1和-1外，其余元素均为0；θ_i和θ_j分别为节点i和节点j的电压相角；

用功率传输分配因子(PTDF)表征送受端间增加单位有功功率时各支路潮流的变化：

S_ij＝b_ije_ijB^-1β   (4)，

式中：S_ij为支路ij对应的PTDF；β为m维功率分布列向量(m为节点数)，表示送受端之间增加单位传输功率时各节点注入功率的变化，对于电源节点β_i>0且∑_iβ_i＝1，对于负荷节点β_j<0且∑_jβ_j＝-1；

每条支路ij都有一个最大功率传输能力T_ij，T_ij最小的支路即是影响ATC的瓶颈支路，此支路对应的T_ij即为当前状态下系统的ATC：

Tij=(pij‾-pij)/SijSij>0(pij‾-pij)/SijSij<0---(5),]]>

ATC=minij∈NB{Tij}---(6),]]>

式中：为支路ij的输送功率上限值，p_ij为支路ij的输送功率下限值；N_B为系统中的支路集；

之后，通过抽样发电机组状态、输电线路状态、风电场出力以及负荷，求得场景x_i下的ATC，在得到N个场景下的ATC后，采用统计分析方法得到ATC的概率分布，同时也可获得线路过负荷的概率分布；

计算N个场景下ATC的期望值E_ATC：

EATC=1NΣi=1NATC(xi)---(7).]]>

4.根据权利要求3所述的输电系统规划方法，其特征在于，步骤3)的具体过程如下：以最小化输电投资成本和最大化可用输电能力期望值作为两个优化目标：

f1:minC=Σl∈NBClZl---(8),]]>

f₂:max W＝E_ATC   (9)，

式中：C_l为支路l的单回线路造价，万元/km；Z_l为支路l的扩建线路数；W为规划方案对应的ATC期望值；

对目标函数f₁和f₂进行式(10)所示的合并处理，形成输电系统规划的单目标优化问题：

max W/C   (10)，

s.t. Bθ＝P_W+P_G-P_L   (11)，

pGi‾≤pGi≤pGi‾---(12),]]>

pLj‾≤pLj≤pLj‾---(13),]]>

Zl≤Zl‾---(14),]]>

rl≥rl‾,rl=pr(|pl|≤pl‾)---(15),]]>

上述各式中：P_G和P_L分别为常规发电机有功出力向量和负荷功率向量；P_W为风电场有功出力向量；p_Gi为节点i的发电机有功出力，和p_Gi分别为其上、下限值；p_Lj为节点j的负荷功率，和p_Lj分别为其上、下限值；为支路l可扩建线路数目；r_l和r_l分别为支路l的潮流不越限概率和所给定的下限值；p_r(·)为概率值；p_l和分别为支路l的潮流及其上限值。