CN107196348B - 一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，以常规能源机组发电成本最小和新能源消纳最大为目标，优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，通过优化计算和安全校核两个子问题的交互迭代求解，获得了满足网络安全的可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，保证了新能源发电的安全接入，有助于提高风光新能源接入后发电调度的智能化水平和决策能力，同时计算强度低、适应性强的特点，更加适合在我国新能源受端电网调度机构推广应用。

Description

一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法

技术领域

本发明涉及一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，属于电力系统调度自动化技术领域。

背景技术

受资源和负荷的地理分布影响，中国可再生能源利用以“大规模开发，远距离输送”为主。由于可再生能源的强波动性和不可控性，给开发利用带来技术挑战。为了解决大规模高密度可再生能源“送得出”的难题，我国已经开始尝试通过具有灵活调制能力的柔性直流解决此问题。

“柔性直流输电”(Flexible HVDC)，即采用电压源换流器(voltage sourcedconverter,VSC)的直流输电技术，ABB公司称之为HVDC Light,Siemens公司将其注册为HVDC Plus，在我国目前被称为Flexible HVDC。柔性直流输电技术利用IGBT元件的可关断特性，能够分别对有功和无功功率进行独立控制，实现换流器的4象限运行。相对于传统意义上基于晶闸管的HVDC输电系统，柔性直流输电运行方式更灵活、系统的可控性更好，可以向弱交流系统甚至无源系统送电，非常适合弱系统或孤岛供电、可再生能源等分布式发电并网、异步交流电网互联以及城市电网供电等领域。另外，电压源换流器产生的谐波含量小，不必专门配置滤波器，大大节省占地面积，在城市、海岛、海上平台中使用具有很大优势。

如今柔性直流输电技术发展至今已经逐步走向成熟，尤其是在欧美地区，已经建成了数十条不同技术路线的柔性直流输电工程，积累了大量的工程经验。而在我国，该技术多年来一直处于理论研究阶段，最近几年才刚刚开始大量兴建示范工程，但目前鲜有柔直运用在有功调度方面的研究。

针对含大规模可再生能源馈入的多端柔直交流混联送出系统，传统有功调度控制方法无法较好的适应可再生能源的随机波动性。为实现高比例可再生能源发电的高效利用，需提供一种日前发电计划编制方法，以促进通过多端柔直进行新能源消纳。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，包括，

步骤1，确定需要进行发电计划优化的调度周期，获取调度周期内优化参数；

步骤2，以常规能源机组发电成本最小和新能源消纳最大为目标，优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划；

步骤3，根据优化获得的可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，考虑全部网络监视元件，对调度周期内的各个时段进行安全校核；若没有新增监视元件潮流越限，则生成可调机组出力计划和多端柔直联络线计划。

调度周期内优化参数包括可调机组参数、多端柔直运行方式和控制模式。

优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划时，考虑了交流电网系统负荷平衡约束、可调机组输出功率约束、可调机组加、减负荷速率约束、支路潮流约束、换流站有功平衡约束、交流机组与直流电网的关联约束、交流出口功率约束以及定功率控制约束。

采用线性规划方法优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划。

步骤2中的目标函数为，

其中，F表示发电总成本，T为调度周期内的总时段，N为可调机组数，C_i,t为可调机组i在时段t的运行费用,Δ_w,t表示弃风成本；

约束条件：

交流电网系统负荷平衡约束：

式中：p_d(t)为时段t交流电网系统发电口径净负荷，p(i,t)表示可调机组i在时段t的出力；

可调机组输出功率约束：

P_i,minu_i(t)≤p_i(t)≤P_i,maxu_i(t)

式中：P_i,min、P_i,max分别表示可调机组i输出功率的上下限，u_i(t)为可调机组i在时段t的运行状态，p_i(t)表示可调机组i在时段t的输出功率；

可调机组加、减负荷速率约束：

p_i(t)-p_i(t-1)≤Δ_i

p_i(t-1)-p_i(t)≤Δ_i

式中：Δ_i为可调机组i每时段可加减负荷的最大值；

支路潮流约束：

式中，p_ij和

分别表示联络线断面ij的潮流功率及上限；

换流站有功平衡约束：

式中，p_h,t为换流站h直流侧在时段t的注入/输出功率，α_t为整个直流电网在时段t的损耗，N_d为换流站个数；

交流机组与直流电网的关联约束：

式中，i∈A表示可调机组i属于交流区域A，交流区域A的出口对应为换流站h，β_A为区域A内损耗系数；

交流出口功率约束：

式中，p_A,t为区域A中在时段t通过交流电网送出的功率；

定功率控制约束：

式中：P_h,f,t为换流站h在时段t给定的注入/输出功率值，P_h,max和P_h,min为换流站h的上下限，P_h,up和P_h,down为换流站h的功率变化速率上下限。

若没有新增监视元件潮流越限，则计算新增越限监视元件的灵敏度信息，进入步骤2。

本发明所达到的有益效果：本发明以常规能源机组发电成本最小和新能源消纳最大为目标，优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，通过优化计算和安全校核两个子问题的交互迭代求解，获得了满足网络安全的可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，保证了新能源发电的安全接入，有助于提高风光新能源接入后发电调度的智能化水平和决策能力，同时计算强度低、适应性强的特点，更加适合在我国新能源受端电网调度机构推广应用。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，包括以下步骤：

步骤1，确定需要进行发电计划优化的调度周期，获取调度周期内优化参数；调度周期内优化参数包括可调机组参数、多端柔直运行方式和控制模式。

步骤2，考虑了交流电网系统负荷平衡约束、可调机组输出功率约束、可调机组加、减负荷速率约束、支路潮流约束、换流站有功平衡约束、交流机组与直流电网的关联约束、交流出口功率约束以及定功率控制约束，以常规能源机组发电成本最小和新能源消纳最大为目标，采用线性规划方法优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划。

目标函数为，

其中，F表示发电总成本，T为调度周期内的总时段，N为可调机组数，C_i,t为可调机组i在时段t的运行费用,Δ_w,t表示弃风成本；

约束条件：

交流电网系统负荷平衡约束：

式中：p_d(t)为时段t交流电网系统发电口径净负荷，p(i,t)表示可调机组i在时段t的出力；

可调机组输出功率约束：

P_i,minu_i(t)≤p_i(t)≤P_i,maxu_i(t)

式中：P_i,min、P_i,max分别表示可调机组i输出功率的上下限，u_i(t)为可调机组i在时段t的运行状态，1表示运行，0表示停运，p_i(t)表示可调机组i在时段t的输出功率；

可调机组加、减负荷速率约束：

p_i(t)-p_i(t-1)≤Δ_i

p_i(t-1)-p_i(t)≤Δ_i

式中：Δ_i为可调机组i每时段可加减负荷的最大值；

支路潮流约束：

式中，p_ij和

分别表示联络线断面ij的潮流功率及上限；

换流站有功平衡约束：

式中，p_h,t为换流站h直流侧在时段t的注入/输出功率，α_t为整个直流电网在时段t的损耗，N_d为换流站个数；

交流机组与直流电网的关联约束：

式中，i∈A表示可调机组i属于交流区域A，交流区域A的出口对应为换流站h，β_A为区域A内损耗系数，为定值；

交流出口功率约束：

式中，p_A,t为区域A中在时段t通过交流电网送出的功率；

定功率控制约束：

式中：P_h,f,t为换流站h在时段t给定的注入/输出功率值，P_h,max和P_h,min为换流站h的上下限，P_h,up和P_h,down为换流站h的功率变化速率上下限。

步骤3，根据优化获得的可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，考虑全部网络监视元件，对调度周期内的各个时段进行安全校核；若没有新增监视元件潮流越限，转至步骤4；否则计算新增越限监视元件的灵敏度信息，进入步骤2。

步骤4，生成可调机组出力计划和多端柔直联络线计划。

在日前发电计划计算过程中，需要结合可调机组参数、多端柔直运行方式和控制模式，考虑交流电网系统负荷平衡约束、可调机组输出功率约束、可调机组加、减负荷速率约束、支路潮流约束、换流站有功平衡约束、交流机组与直流电网的关联约束、交流出口功率约束以及定功率控制约束，以常规能源机组发电成本最小和新能源消纳最大为目标，优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，根据优化获得的可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，对调度周期内的各个时段进行安全校核，如果没有越限，则结果可行，否则将新增越限监视元件返回到优化，进行第二次迭代，直到全部通过。

上述方法在某区域电网富裕可再生能源发电计划编制系统中得到应用，应用效果符合预期。实际应用表明，该方法能够在满足系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束以及多端柔直相关等各类约束的前提下，最大化新能源发电的接入电网，即能够消纳远方新能源电力，又能够满足本地用电需求。

上述方法在实际电网数据下开展的发电计划优化的研究和尝试，以常规能源机组发电成本最小和新能源发电消纳最大为目标，综合考虑各类约束条件优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，保证了新能源发电的安全接入，有助于提高风光新能源接入后发电调度的智能化水平和决策能力。同时，该方法具有计算强度低、适应性强的特点，更加适合在我国新能源受端电网调度机构推广应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，其特征在于：包括，

步骤1，确定需要进行发电计划优化的调度周期，获取调度周期内优化参数；

步骤2，以常规能源机组发电成本最小和新能源消纳最大为目标，优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划；

优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划时，考虑了交流电网系统负荷平衡约束、可调机组输出功率约束、可调机组加、减负荷速率约束、支路潮流约束、换流站有功平衡约束、交流机组与直流电网的关联约束、交流出口功率约束以及定功率控制约束；

步骤2中的目标函数为，

其中，F表示发电总成本，T为调度周期内的总时段，N为可调机组数，C_i,t为可调机组i在时段t的运行费用,Δ_w,t表示弃风成本；

约束条件：

交流电网系统负荷平衡约束：

式中：p_d(t)为时段t交流电网系统发电口径净负荷，p(i,t)表示可调机组i在时段t的出力；

可调机组输出功率约束：

P_i,minu_i(t)≤p_i(t)≤P_i,maxu_i(t)

式中：P_i,min、P_i,max分别表示可调机组i输出功率的上下限，u_i(t)为可调机组i在时段t的运行状态，p_i(t)表示可调机组i在时段t的输出功率；

可调机组加、减负荷速率约束：

p_i(t)-p_i(t-1)≤Δ_i

p_i(t-1)-p_i(t)≤Δ_i

式中：Δ_i为可调机组i每时段可加减负荷的最大值；

支路潮流约束：

式中，p_ij和

分别表示联络线断面ij的潮流功率及上限；

换流站有功平衡约束：

式中，p_h,t为换流站h直流侧在时段t的注入/输出功率，α_t为整个直流电网在时段t的损耗，N_d为换流站个数；

交流机组与直流电网的关联约束：

式中，i∈A表示可调机组i属于交流区域A，交流区域A的出口对应为换流站h，β_A为区域A内损耗系数；

交流出口功率约束：

式中，p_A,t为区域A中在时段t通过交流电网送出的功率；

定功率控制约束：

式中：P_h,f,t为换流站h在时段t给定的注入/输出功率值，P_h,max和P_h,min为换流站h的上下限，P_h,up和P_h,down为换流站h的功率变化速率上下限；

步骤3，根据优化获得的可调机组出力计划和多端柔直联络线计划，考虑全部网络监视元件，对调度周期内的各个时段进行安全校核；若没有新增监视元件潮流越限，则生成可调机组出力计划和多端柔直联络线计划。

2.根据权利要求1所述的一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，其特征在于：调度周期内优化参数包括可调机组参数、多端柔直运行方式和控制模式。

3.根据权利要求1所述的一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，其特征在于：采用线性规划方法优化可调机组出力计划和多端柔直联络线计划。

4.根据权利要求1所述的一种考虑多端柔直的日前发电计划编制方法，其特征在于：若新增监视元件潮流越限，则计算新增越限监视元件的灵敏度信息，进入步骤2。

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