[发明专利]一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法

说明书

本发明公开了一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法。本发明采用的技术方案为：对输电网络支路计算开断分布因子，形成支路开断分布因子矩阵；利用统计方法和积分法得出某段时间内输电网络支路平均有功功率；利用潮流计算方法，求得输电网络支路有功功率传输极限；基于支路平均有功功率和支路有功功率传输极限，得到支路有功功率裕度；利用支路有功功率裕度和支路开断分布因子矩阵定义传输线路运行灵活性；对各传输线路运行灵活性的值进行加和，得到单个输电网络运行灵活性。本发明可用于定量比较不同输电网络间的运行灵活性大小，能够为未来电网高比例可再生能源接入场景下的电网侧运行灵活性分析提供理论指导。

技术领域

本发明涉及输电网络运行灵活性评价领域，具体地说是一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法。

背景技术

可再生能源的大量接入对于当前的电力系统来说是一种考验。由于新能源的快速发展，现代电力系统面临电源和负荷两方面的波动性威胁，其发电的不确定性将从本质上改变电力系统的潮流分布。因此，为了应对源荷双侧的不确定性以及设备故障等问题，电力系统需具备一定的响应和应变能力，即所谓的灵活性。

在传统电力系统中，灵活性主要是由供电侧提供，发电调度根据需求进行调整，后来需求响应和储能侧的灵活性也开始被关注，比如尽量使抽水蓄能电站供给不够灵活的基本负荷，利用储能蓄电池的快速反应能力处理负荷波动。传统的电力系统包含源-荷-网-储四个方面，即要在发电侧、负荷需求侧、储能侧和电网侧增加灵活性。运行灵活性评价主要应用于实时的调度问题，目标是得出系统一定时间尺度下应对净负荷波动的能力。在以往的灵活性指标计算中，为了简化而忽略了输电网络的灵活性，而只是把输电网络的有功或无功阈值当作灵活性计算的限制条件，但在实际中，输电网络阻塞可能会造成附近的灵活性资源无法得到充分利用，所以，对于输电网络进行灵活性指标评价也是有必要的。

在评价电网灵活性时常用到USFI(Uncertain Scenarios Flexibility Index)，现有的USFI指标用来比较电网规划中哪一个输电网络有着更高的灵活性，根据传输线参数大小可以得知输电网络的若干个规划方案中哪一个在输送新能源电能时更灵活。显然，更灵活的输电网络应当有更多的电流余量，同时有更小的分布因数，对于发电模式不太敏感。但是，此指标只能作为不同规划系统间的比较方法，并不能说明电力系统运行时到底有多少灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种综合考虑线路开断分布因子和有功功率裕度的输电网络运行灵活性评价方法，以完成对输电网络运行灵活性的定量分析。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种考虑线路分布因子的输电网络运行灵活性评价方法，其内容如下：

对输电网络支路计算开断分布因子，形成支路开断分布因子矩阵；利用统计方法和积分法得出某段时间内输电网络支路平均有功功率；利用潮流计算方法，求得输电网络支路有功功率传输极限；基于支路平均有功功率和支路有功功率传输极限，得到支路有功功率裕度；利用支路有功功率裕度和支路开断分布因子矩阵定义传输线路运行灵活性；对各传输线路运行灵活性的值进行加和，得到单个输电网络运行灵活性。

进一步地，在直流网络背景下求解支路开断分布因子矩阵，其计算式如下：

式中，D_k-l是支路开断分布因子，表示支路l对于支路k的影响程度；X_k-l是端口k和端口l节点对之间的互阻抗，X_l-l是端口l的自阻抗，x_k和x_l分别对应支路k和支路l的电抗参数。

进一步地，求解支路有功功率传输极限过程中，采用潮流计算方法逐渐逼近，首先模拟给出发电机发电量和位置分布参数，使发电量满足网络容量的限制，增大发电机输出功率，直至达到支路约束条件，以此时各个线路的有功潮流作为有功功率传输极限，支路约束条件如下所示：