CN107480896A - 一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法。该方法以受入本电网新能源消纳能力最大为目标，考虑新能源受端电网的分区负荷平衡约束、联络线计划约束、机组运行约束、电网安全运行约束，采用线性规划方法进行优化计算机组出力计划和联络线计划，计算评估周期内电网的新能源最大消纳能力，为跨省跨区新能源交易提供交易辅助决策。
Description
技术领域
本发明涉及一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，属于电力系统调度自动化技术领域。
背景技术
以风电为代表的新能源因其无污染可再生特性，且无温室气体排放，逐渐成为能源发展的重要方向。尤其是风电作为技术最成熟的新能源利用方式之一，在国家的大力支持下已经实现连续多年快速增长。2015年，全国风电新增装机容量30753MW，累计装机容量已达145362MW；全国光伏发电新增装机容量15130MW，累计装机容量43180MW。其中，西北地区依旧是风电新增装机容量最多的地区，超过11GW，占风电新增总装机容量的38％。
不同能源类型的发电机组出力由于能源介质特性的不同，其出力特性也是不同的。火电机组和水电机组等常规能源机组由于能源介质的供给具有连续性，出力可以人为调节；而风能与太阳能受限于其自然属性，导致风电与光伏出力具有间歇性与波动性，与常规能源机组相比供电可靠性较低，并且难以有效预测、调度和控制，电网安全运行控制风险增加。其次，我国风电资源的地域特征明显，风电等新能源基地与负荷中心呈逆向分布，西北等新能源电力富集地区经济相对不发达，负荷水平较低，加之本地常规机组调峰能力有限，无法解决风电等大规模新能源集中接入后导致的间歇性和波动性，使得本地电网消纳新能源的能力有限。由于风电场当地用电需求小，我国在风能资源开发上采用的是“大规模集中式开发、高电压远距离输送”模式，不同于丹麦、德国等欧洲国家采用的“分布式开发、就地消纳”模式，随着风电的爆发式增长，地区电网风电渗透率增加，风电场接入、输送和消纳问题突出。要想进一步提高新能源消纳电量，必须在更大的空间范围内进行消纳。
根据国家电网发展研究，位于西北地区能源基地的风电等新能源将通过特高压直流联络线输送到东部负荷中心处。现行的直流跨区跨省输送方式大多按照电站自身运行要求或者送端电网的电力盈余情况安排送电计划，很少会顾及受端电网的用电需求，导致受端电网不得不被动消纳大量低谷电力，加剧了受端电网的调峰压力，因此需要建立受端系统的新能源消纳能力分析模型，刻画受端系统的外来电力接纳能力，实现新能源的跨区优化配置。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，通过分析受端电网的用电需求、电网结构、发电能力，计算新能源外送电的接纳能力，促进跨区新能源消纳的直流联络线功率阶梯化发电计划优化。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，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，获取周期内各分区机组可调能力、各分区消纳分配系数等优化参数；
步骤2)根据实际电网的电网模型建立以全系统新能源消纳电力最大为目标的发电计划模型；
以T分钟作为一个优化的逻辑时段，以受入本电网新能源消纳能力最大为目标，考虑新能源受端电网的分区负荷平衡约束、联络线计划约束、发电机输出功率约束、机组加减负荷速率约束和支路潮流约束，采用线性规划方法优化可调机组出力计划和联络线计划；
步骤3)根据优化求解获得的可调机组出力计划，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，则进入步骤(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)生成可调机组发电计划，优化结束。
前述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中模型的目标函数为式中:ptie(t)表示整个区域电网联络线功率计划，T表示时间。
前述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的分区系统负荷平衡约束为式中，pg,i(t)表示分区g的机组出力，pg,tie(t)表示分区g的功率计划，pg(t)表示分区g的负荷预测，I表示机组总数，i表示当前机组标号，G表示分区总数。
前述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的联络线总量平衡约束为
前述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的发电机输出功率约束为Pi,minui(t)≤pi(t)≤Pi,maxui(t)，式中，Pi,min表示机组i的最小技术出力，pi(t)表示机组i出力计划，Pi,max表示机组i的最大技术出力，ui(t)表示机组i的开停状态。
前述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的机组加减负荷速率约束为pi(t)-pi(t-1)≤Δi，pi(t-1)-pi(t)≤Δi，式中：Δi表示机组的爬、滑坡率。
前述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的支路潮流约束为式中，pij(t)表示支路ij的潮流，表示潮流限值。
本发明所达到的有益效果：本发明能够在满足系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束等各类约束的前提下，最大化根据外送电情况将新能源发电安全的接入电网，即能够消纳远方新能源电力，又能够满足本地用电需求。
附图说明
图1是本方法的流程图。
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。
在受端电网日前新能源消纳能力评估计算过程中，需要结合次日各分区系统负荷预测情况、联络线计划情况和各机组的可用状态，以及新能源接入各个通道分配系数，受端电网各个分区的新能源消纳比例，考虑分区负荷平衡约束、机组运行约束、电网安全约束等因素，以受端电网新能源消纳能力最大为目标计算新能源消纳能力，计算获得新能源消纳能力、机组出力计划、机组启停计划。依据电网拓扑关系、电气检修计划、机组出力计划等信息，计算安全校核，包括基态潮流计算和n-1计算，校核新能源消纳为最大目标的机组出力是否能够满足电网安全，如果没有越限，则结果可行，否则将新增越限返回到优化，进行第二次迭代，直到全部通过。
具体地，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，获取周期内各分区机组可调能力、各分区消纳分配系数等优化参数；
步骤2)根据实际电网的电网模型建立以全系统新能源消纳电力最大为目标的发电计划模型；
以T分钟作为一个优化的逻辑时段，以受入本电网新能源消纳能力最大为目标，考虑新能源受端电网的分区负荷平衡约束、联络线计划约束、发电机输出功率约束、机组加减负荷速率约束和支路潮流约束，采用线性规划方法优化可调机组出力计划和联络线计划。
本实施例中，模型的目标函数为约束条件为：
分区系统负荷平衡约束为
联络线总量平衡约束为
发电机输出功率约束为
机组加减负荷速率约束为pi(t)-pi(t-1)≤Δipi(t-1)-pi(t)≤Δi。
支路潮流约束为
步骤3)根据优化求解获得的可调机组出力计划，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，则进入步骤(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)生成可调机组发电计划，优化结束。
本发明方法具有以下特点和功能：
1、受端电网的接纳能力分析考虑受端电网的网架结构和用电需求、自身电网的机组调节能力，在保证受端电网安全的情况下，最大化消纳新能源外送电。
2、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风光新能源机组、常规能源机组的发电计划，保证了发电计划的可执行性。
本发明技术方案在某区域电网富裕可再生能源交易系统中得到应用，应用效果符合预期。实际应用表明，本发明能够在满足系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束等各类约束的前提下，最大化根据外送电情况将新能源发电安全的接入电网，即能够消纳远方新能源电力，又能够满足本地用电需求。
本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。本方法以新能源发电消纳最大为目标，综合考虑受端电网配合新能源消纳的调度机组的调节能力，考虑各类约束条件优化计算机组发电计划，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 (7)
1.一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，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，获取周期内各分区机组可调能力、各分区消纳分配系数等优化参数；
步骤2)根据实际电网的电网模型建立以全系统新能源消纳电力最大为目标的发电计划模型；
以T分钟作为一个优化的逻辑时段，以受入本电网新能源消纳能力最大为目标，考虑新能源受端电网的分区负荷平衡约束、联络线计划约束、发电机输出功率约束、机组加减负荷速率约束和支路潮流约束，采用线性规划方法优化可调机组出力计划和联络线计划；
步骤3)根据优化求解获得的可调机组出力计划，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，则进入步骤(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)生成可调机组发电计划，优化结束。
2.根据权利要求1所述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中模型的目标函数为式中:ptie(t)表示整个区域电网联络线功率计划，T表示时间。
3.根据权利要求2所述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的分区系统负荷平衡约束为式中，pg,i(t)表示分区g的机组出力，pg,tie(t)表示分区g的功率计划，pg(t)表示分区g的负荷预测，I表示机组总数，i表示当前机组标号，G表示分区总数。
4.根据权利要求3所述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的联络线总量平衡约束为
5.根据权利要求1所述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的发电机输出功率约束为Pi,minui(t)≤pi(t)≤Pi,maxui(t)，式中，Pi,min表示机组i的最小技术出力，pi(t)表示机组i出力计划，Pi,max表示机组i的最大技术出力，ui(t)表示机组i的开停状态。
6.根据权利要求1所述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的机组加减负荷速率约束为pi(t)-pi(t-1)≤Δi，pi(t-1)-pi(t)≤Δi，式中：Δi表示机组的爬、滑坡率。
7.根据权利要求1所述的一种支持多分区的新能源受端电网消纳能力评估方法，其特征是，所述步骤2)中的支路潮流约束为式中，pij(t)表示支路ij的潮流，表示潮流限值。
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