[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

说明书

技术领域

本发明属于输电系统规划技术领域，具体地说是一种计及可用输电能力(ATC)的含大规模风电的输电系统规划方法。

背景技术

随着越来越多的大规模风电场并入电网，风电出力的间歇性和不确定性给系统规划和运行带来了一些新问题，现有的文献指出在目标函数中计入过负荷惩罚成本或者将过负荷水平作为约束条件来保证规划方案的可靠性水平和系统运行的安全性。但是，就输电系统规划而言，对规划方案的鲁棒性和灵活性要求更高，以适应数量更多、程度更强的不确定性因素。可用输电能力(ATC)在相当程度上能反映系统运行的鲁棒性和灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有含大规模风电接入的电力系统，提供一种计及可用输电能力的含大规模风电的输电系统规划方法，构造一种计及可用输电能力的输电系统规划的多目标优化模型，使输电系统规划方法能够适应大规模风电接入电力系统所引起的不确定性。

为此，本发明采用如下的技术方案：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。

进一步，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(如期望值和方差等)。

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；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：