CN108039720B - 一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法和装置，先确定受电区域新能源消纳极限，然后确定供电区域新能源输送极限，最后确定交直流混联系统最大输电能力。本发明供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，简化了受电区域新能源消纳极限计算过程且降低了计算量；本发明采用内点法求解供电区域新能源输送模型得到供电区域新能源输送极限中，在进行潮流迭代计算时，不同控制方式下设置各节点电压和功率等初始值范围比较广，更容易得到供电区域新能源输送极限，使得得到的供电区域新能源输送极限更加接近实际的新能源输送极限，提高了供电区域新能源输送极限的可靠性。

Description

一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法和装置。
背景技术
随着能源结构的调整，新能源的开发规模逐渐加大。截止2016年底，我国风电和太阳能并网装机容量分别达到1.47亿千瓦和7800万千瓦。然而，传统技术在新能源规模化接入电力系统时面临了许多现实问题。因此，具备快速灵活的可控性、高度的紧凑性及优良的环境适应性的柔性直流输电技术在大规模可再生能源的并网中得到广泛应用。
目前，确定交直流混联系统最大输电能力的主要措施为连续潮流法，连续潮流法是在常规潮流方程的基础上添加了连续性参数，克服了常规潮流计算方法在系统运行点接近鞍结分岔点时发散的问题，能得到准确的P-U曲线，并能考虑一定的非线性控制及约束条件，有较强的鲁棒性。由于其较高的计算稳定性和较快的收敛速度的优点，故在计算输电能力中得到广泛应用，但是连续潮流法一般只用于纯交流电网或纯直流电网输电能力的计算，用于计算交直流混联系统输电能力时，计算过程繁琐，且运算量巨大。
发明内容
为了克服上述现有技术中交直流混联系统输电能力的计算过程繁琐且计算量大不足，本发明提供一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法和装置，其中的交直流混联系统包括供电区域和受电区域，先根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限，根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限，最后根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限得到了交直流混联系统最大输电能力。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法，所述交直流混联系统包括供电区域和受电区域，所述确定方法包括：
根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限；
根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限；
根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力。
所述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率构建。
所述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型以供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和最大为目标，通过下式进行构建：
Figure BDA0001463395910000021
其中，F表示供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和，i表示供电区域中的节点，j表示受电区域中的节点，A表示供电区域，B表示受电区域，Pij为节点i与节点j之间联络线上的传输功率。
所述供电区域包括新能源发电系统与柔性直流输电系统；
所述受电区域包括火力发电系统。
所述受电区域新能源消纳模型还包括第一约束条件，所述第一约束条件包括潮流约束、电压幅值约束、输电容量约束、火电机组功率约束和环境效益约束；
所述潮流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000022
其中，Pr和Qr分别表示通过等效系统节点r的有功功率和无功功率，Ur为等效系统节点r的电压；Grz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电导；Brz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电纳；δrz表示等效系统节点r与等效系统节点z之间的电压相角差；
所述电压幅值约束如下式：
Figure BDA0001463395910000023
其中，Ur表示等效系统节点r的电压幅值；
Figure BDA0001463395910000024
和
Figure BDA0001463395910000025
分别表示等效系统节点r的电压幅值上限和下限；
所述输电容量约束如下式：
Figure BDA0001463395910000026
其中，Sl表示火力发电系统中输电线路l的功率潮流幅值，
Figure BDA0001463395910000031
表示火力发电系统中输电线路l的热过载能力；
所述火电机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000032
其中，PGm和QGm分别表示第m台火电机组的有功功率和无功功率；
Figure BDA0001463395910000033
和
Figure BDA0001463395910000034
分别表示第m台火电机组的有功功率上限和下限；
Figure BDA0001463395910000035
和
Figure BDA0001463395910000036
分别表示第m台火电机组的无功功率上限和下限；
所述环境效益约束如下式：
α1F1(PGA)≤α2F2(PGB)
其中，α1表示新能源发电系统的环境系数，α2表示火力发电系统的环境系数，F1(PGA)表示新能源发电费用，F2(PGB)表示火力发电费用，PGA表示新能源机组的有功功率，PGB表示火力机组的有功功率。
所述根据受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限包括：
根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限。
所述采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型包括：
将供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，等效得到的新能源机组台数等于供电区域与受电区域之间联络线的条数；
采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到如下式的受电区域中火电机组的有功功率：
Figure BDA0001463395910000037
其中，
Figure BDA0001463395910000038
表示迭代t次后第m台火电机组的有功功率；
Figure BDA0001463395910000039
表示第m台火电机组的初始有功功率；t表示迭代次数；λ表示循环步长；KBm表示第m台火电机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA00014633959100000310
NBG表示火电机组的台数，且KBm＝μBSBm，其中，μB表示火电机组有功功率变化率减少系数，SBm表示第m台火电机组的容量；
Figure BDA00014633959100000311
Figure BDA00014633959100000312
表示迭代t次后第n台等效新能源机组的有功功率，
Figure BDA0001463395910000041
表示第n台等效新能源机组的初始有功功率，KAn表示第n台等效新能源机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA0001463395910000042
NAG表示等效新能源机组的台数，且KAn＝μASAn，μA表示等效新能源机组有功功率变化率增加系数，SAn表示第n台等效新能源机组的容量。
所述供电区域新能源输送模型还包括第二约束条件，所述第二约束条件包括换流站运行约束、柔性直流输电系统功率约束、VSC控制方式约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束、线路电流约束；
所述换流站运行约束如下式：
Figure BDA0001463395910000043
Figure BDA0001463395910000044
Figure BDA0001463395910000045
Figure BDA0001463395910000046
Figure BDA0001463395910000047
其中，Ps和Qs分别表示由新能源发电系统注入新能源发电系统与柔性直流输电系统之间换流站的有功功率和无功功率，Pc和Qc表示换流站中VSC的有功功率和无功功率，Uc表示VSC的交流侧电压，Us表示换流站的交流侧电压，Ud表示VSC的直流侧电压，δ表示Us与Uc的相角差，M表示VSC的调制比；Yd和α表示中间变量，且
Figure BDA0001463395910000048
α＝arctan(X/R)，R表示换流站的等效电阻，X表示换流站的等效电抗；
所述柔性直流输电系统功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000049
其中，b和c均表示柔性直流输电系统中节点，Pb和Ub分别表示节点b的有功功率和电压，Ybc表示柔性直流输电系统的节点导纳矩阵中第b行、第c列元素，Nd表示柔性直流输电系统中节点总数；
所述VSC控制方式约束如下式：
Figure BDA0001463395910000051
Figure BDA0001463395910000052
其中，Uv表示定电压控制方式下第v个VSC的直流侧电压，
Figure BDA0001463395910000053
表示第v个VSC的直流侧电压给定值；Pw表示定功率控制方式下第w个VSC的直流侧有功功率，
Figure BDA0001463395910000054
表示第w个的VSC直流侧有功功率给定值；
所述新能源机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000055
其中，Pk表示第k台新能源机组的有功功率，
Figure BDA0001463395910000056
和
Figure BDA0001463395910000057
分别表示第k台新能源机组的有功功率上限和下限；Qk表示第k台新能源机组的无功功率，
Figure BDA0001463395910000058
和
Figure BDA0001463395910000059
分别表示第k台新能源机组的无功功率上限和下限；
所述节点电压约束如下式：
Figure BDA00014633959100000510
其中，
Figure BDA00014633959100000511
和
Figure BDA00014633959100000512
分别表示柔性直流输电系统中节点b的电压上限和下限；
所述VSC电压约束如下式：
Figure BDA00014633959100000513
其中，Uu表示第u个VSC的交流侧电压，
Figure BDA00014633959100000514
和
Figure BDA00014633959100000515
分别表示第u个VSC的交流侧电压上限和下限；
所述VSC调制比约束如下式：
Figure BDA00014633959100000516
其中，Mu表示第u个VSC的调制比，
Figure BDA00014633959100000517
和
Figure BDA00014633959100000518
分别表示第u个VSC的调制比上限和下限；
所述VSC功率约束如下式：
Figure BDA00014633959100000519
其中，Pu表示第u个VSC的有功功率，
Figure BDA00014633959100000520
表示第u个VSC的有功功率上限；
所述线路电流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000061
其中，Ih表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流，
Figure BDA0001463395910000062
表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流上限。
所述根据供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限包括：
根据第二约束条件，并采用内点法求解供电区域新能源输送模型，得到供电区域新能源输送极限。
所述根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力包括：
比较受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限，若受电区域新能源消纳极限小于等于供电区域新能源输送极限，受电区域新能源消纳极限为交直流混联系统最大输电能力，若受电区域新能源消纳极限大于供电区域新能源输送极限，供电区域新能源输送极限为交直流混联系统最大输电能力。
本发明提供一种交直流混联系统最大输电能力的确定装置，所述交直流混联系统包括供电区域和受电区域，所述确定装置包括：
第一确定模块，用于根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限；
第二确定模块，用于根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限；所述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率构建；
第三确定模块，用于根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力。
所述第一确定模块包括：
第一确定单元，用于根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率确定受电区域新能源消纳模型，所述受电区域新能源消纳模型包括目标函数和第一约束条件；
第一求解单元，用于根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限。
所述第二确定模块包括：
第二确定单元，用于根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率确定供电区域新能源输送模型，所述供电区域新能源输送模型包括目标函数和第二约束条件；
第二求解单元，用于根据第二约束条件，并采用内点法求解供电区域新能源输送模型，得到供电区域新能源输送极限。
所述以供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率和最大为目标，如下式：
Figure BDA0001463395910000071
其中，F表示供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和，i表示供电区域中的节点，j表示受电区域中的节点，A表示供电区域，B表示受电区域，Pij为节点i与节点j之间联络线上的传输功率。
所述供电区域包括新能源发电系统与柔性直流输电系统；
所述受电区域包括火力发电系统。
所述第一约束条件包括潮流约束、电压幅值约束、输电容量约束、火电机组功率约束和环境效益约束；
所述潮流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000072
其中，Pr和Qr分别表示通过等效系统节点r的有功功率和无功功率，Ur为等效系统节点r的电压；Grz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电导；Brz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电纳；δrz表示等效系统节点r与等效系统节点z之间的电压相角差；
所述电压幅值约束如下式：
Figure BDA0001463395910000073
其中，Ur表示等效系统节点r的电压幅值；
Figure BDA0001463395910000074
和
Figure BDA0001463395910000075
分别表示等效系统节点r的电压幅值上限和下限；
所述输电容量约束如下式：
Figure BDA0001463395910000076
其中，Sl表示火力发电系统中输电线路l的功率潮流幅值，
Figure BDA0001463395910000077
表示火力发电系统中输电线路l的热过载能力；
所述火电机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000081
其中，PGm和QGm分别表示第m台火电机组的有功功率和无功功率；
Figure BDA0001463395910000082
和
Figure BDA0001463395910000083
分别表示第m台火电机组的有功功率上限和下限；
Figure BDA0001463395910000084
和
Figure BDA0001463395910000085
分别表示第m台火电机组的无功功率上限和下限；
所述环境效益约束如下式：
α1F1(PGA)≤α2F2(PGB)
其中，α1表示新能源发电系统的环境系数，α2表示火力发电系统的环境系数，F1(PGA)表示新能源发电费用，F2(PGB)表示火力发电费用，PGA表示新能源机组的有功功率，PGB表示火力机组的有功功率。
所述第一求解单元具体用于：
将供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，等效得到的新能源机组台数等于供电区域与受电区域之间联络线的条数；
采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到如下式的受电区域中火电机组的有功功率：
Figure BDA0001463395910000086
其中，
Figure BDA0001463395910000087
表示迭代t次后第m台火电机组的有功功率；
Figure BDA0001463395910000088
表示第m台火电机组的初始有功功率；t表示迭代次数；λ表示循环步长；KBm表示第m台火电机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA0001463395910000089
NBG表示火电机组的台数，且KBm＝μBSBm，其中，μB表示火电机组有功功率变化率减少系数，SBm表示第m台火电机组的容量；
Figure BDA00014633959100000810
Figure BDA00014633959100000811
表示迭代t次后第n台等效新能源机组的有功功率，
Figure BDA00014633959100000812
表示第n台等效新能源机组的初始有功功率，KAn表示第n台等效新能源机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA00014633959100000813
NAG表示等效新能源机组的台数，且KAn＝μASAn，μA表示等效新能源机组有功功率变化率增加系数，SAn表示第n台等效新能源机组的容量。
所述第二约束条件包括换流站运行约束、柔性直流输电系统功率约束、VSC控制方式约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束、线路电流约束；
所述换流站运行约束如下式：
Figure BDA0001463395910000091
Figure BDA0001463395910000092
Figure BDA0001463395910000093
Figure BDA0001463395910000094
Figure BDA0001463395910000095
其中，Ps和Qs分别表示由新能源发电系统注入新能源发电系统与柔性直流输电系统之间换流站的有功功率和无功功率，Pc和Qc表示换流站中VSC的有功功率和无功功率，Uc表示VSC的交流侧电压，Us表示换流站的交流侧电压，Ud表示VSC的直流侧电压，δ表示Us与Uc的相角差，M表示VSC的调制比；Yd和α表示中间变量，且
Figure BDA0001463395910000096
α＝arctan(X/R)，R表示换流站的等效电阻，X表示换流站的等效电抗；
所述柔性直流输电系统功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000097
其中，b和c均表示柔性直流输电系统中节点，Pb和Ub分别表示节点b的有功功率和电压，Ybc表示柔性直流输电系统的节点导纳矩阵中第b行、第c列元素，Nd表示柔性直流输电系统中节点总数；
所述VSC控制方式约束如下式：
Figure BDA0001463395910000098
Figure BDA0001463395910000099
其中，Uv表示定电压控制方式下第v个VSC的直流侧电压，
Figure BDA00014633959100000910
表示第v个VSC的直流侧电压给定值；Pw表示定功率控制方式下第w个VSC的直流侧有功功率，
Figure BDA00014633959100000911
表示第w个的VSC直流侧有功功率给定值；
所述新能源机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000101
其中，Pk表示第k台新能源机组的有功功率，
Figure BDA0001463395910000102
和
Figure BDA0001463395910000103
分别表示第k台新能源机组的有功功率上限和下限；Qk表示第k台新能源机组的无功功率，
Figure BDA0001463395910000104
和
Figure BDA0001463395910000105
分别表示第k台新能源机组的无功功率上限和下限；
所述节点电压约束如下式：
Figure BDA0001463395910000106
其中，
Figure BDA0001463395910000107
和
Figure BDA0001463395910000108
分别表示柔性直流输电系统中节点b的电压上限和下限；
所述VSC电压约束如下式：
Figure BDA0001463395910000109
其中，Uu表示第u个VSC的交流侧电压，
Figure BDA00014633959100001010
和
Figure BDA00014633959100001011
分别表示第u个VSC的交流侧电压上限和下限；
所述VSC调制比约束如下式：
Figure BDA00014633959100001012
其中，Mu表示第u个VSC的调制比，
Figure BDA00014633959100001013
和
Figure BDA00014633959100001014
分别表示第u个VSC的调制比上限和下限；
所述VSC功率约束如下式：
Figure BDA00014633959100001015
其中，Pu表示第u个VSC的有功功率，
Figure BDA00014633959100001016
表示第u个VSC的有功功率上限；
所述线路电流约束如下式：
Figure BDA00014633959100001017
其中，Ih表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流，
Figure BDA00014633959100001018
表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流上限。
所述第三确定模块具体用于：
比较受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限，若受电区域新能源消纳极限小于等于供电区域新能源输送极限，受电区域新能源消纳极限为交直流混联系统最大输电能力，若受电区域新能源消纳极限大于供电区域新能源输送极限，供电区域新能源输送极限为交直流混联系统最大输电能力。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的交直流混联系统最大输电能力的确定方法，先根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限，然后根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限，最后根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限得到了交直流混联系统最大输电能力，基于受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限得到的交直流混联系统最大输电能力的具体计算过程简单，计算量小；
本发明提供的技术方案在采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型进而得到受电区域新能源消纳极限的具体过程中，把新能源发电系统与柔性直流输电系统组成的供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，简化了交直流混联系统中受电区域新能源消纳极限计算过程，降低了计算量，且提高了计算效率；
本发明中的第二约束条件不仅考虑了换流站运行约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束和线路电流约束，同时还考虑了柔性直流输电系统功率约束和VSC控制方式约束，使得得到的供电区域新能源输送极限更加接近实际的新能源输送极限，提高了供电区域新能源输送极限的可靠性；
本发明根据第二约束条件，采用内点法求解供电区域新能源输送模型得到供电区域新能源输送极限的具体过程中，在进行潮流迭代计算时，不同控制方式下设置各节点电压和功率等初始值范围比较广，更容易得到供电区域新能源输送极限。
附图说明
图1是本发明实施例中交直流混联系统最大输电能力的确定方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法，其中的交直流混联系统包括供电区域和受电区域，供电区域包括新能源发电系统与柔性直流输电系统，受电区域包括火力发电系统，该确定方法的具体流程图如图1所示，具体过程如下：
S101：根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限；
S102：根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限；
S103：根据S101确定的受电区域新能源消纳极限和S102确定的供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力。
S101中的受电区域新能源消纳模型和S102中的供电区域新能源输送模型根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率构建。
受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型以供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和最大为目标，通过下式进行构建：
Figure BDA0001463395910000121
其中，F表示供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和，i表示供电区域中的节点，j表示受电区域中的节点，A表示供电区域，B表示受电区域，Pij为节点i与节点j之间联络线上的传输功率。
上述的受电区域新能源消纳模型还包括第一约束条件，第一约束条件包括潮流约束、电压幅值约束、输电容量约束、火电机组功率约束和环境效益约束，下面对第一约束条件的所有约束进行详细说明：
1)潮流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000122
其中，Pr和Qr分别表示通过等效系统节点r的有功功率和无功功率，Ur为等效系统节点r的电压；Grz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电导；Brz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电纳；δrz表示等效系统节点r与等效系统节点z之间的电压相角差；
2)电压幅值约束如下式：
Figure BDA0001463395910000123
其中，Ur表示等效系统节点r的电压幅值；
Figure BDA0001463395910000124
和
Figure BDA0001463395910000125
分别表示等效系统节点r的电压幅值上限和下限；
3)输电容量约束如下式：
Figure BDA0001463395910000126
其中，Sl表示火力发电系统中输电线路l的功率潮流幅值，
Figure BDA0001463395910000131
表示火力发电系统中输电线路l的热过载能力；
4)火电机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000132
其中，PGm和QGm分别表示第m台火电机组的有功功率和无功功率；
Figure BDA0001463395910000133
和
Figure BDA0001463395910000134
分别表示第m台火电机组的有功功率上限和下限；
Figure BDA0001463395910000135
和
Figure BDA0001463395910000136
分别表示第m台火电机组的无功功率上限和下限；
5)环境效益约束如下式：
α1F1(PGA)≤α2F2(PGB)
其中，α1表示新能源发电系统的环境系数，α2表示火力发电系统的环境系数，F1(PGA)表示新能源发电费用，F2(PGB)表示火力发电费用，PGA表示新能源机组的有功功率，PGB表示火力机组的有功功率。
上述S101中，根据受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限具体是根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限，具体过程如下：
1)将供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，等效得到的新能源机组台数等于供电区域与受电区域之间联络线的条数；
2)采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到如下式的受电区域中火电机组的有功功率：
Figure BDA0001463395910000137
其中，
Figure BDA0001463395910000138
表示迭代t次后第m台火电机组的有功功率；
Figure BDA0001463395910000139
表示第m台火电机组的初始有功功率；t表示迭代次数；λ表示循环步长；KBm表示第m台火电机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA00014633959100001310
NBG表示火电机组的台数，且KBm＝μBSBm，其中，μB表示火电机组有功功率变化率减少系数，SBm表示第m台火电机组的容量；
Figure BDA00014633959100001311
Figure BDA00014633959100001312
表示迭代t次后第n台等效新能源机组的有功功率，
Figure BDA00014633959100001313
表示第n台等效新能源机组的初始有功功率，KAn表示第n台等效新能源机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA0001463395910000141
NAG表示等效新能源机组的台数，且KAn＝μASAn，μA表示等效新能源机组有功功率变化率增加系数，SAn表示第n台等效新能源机组的容量。
上述的供电区域新能源输送模型还包括第二约束条件，第二约束条件包括换流站运行约束、柔性直流输电系统功率约束、VSC控制方式约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束、线路电流约束，下面对第二约束条件中的所有约束进行详细说明：
1)换流站运行约束如下式：
Figure BDA0001463395910000142
Figure BDA0001463395910000143
Figure BDA0001463395910000144
Figure BDA0001463395910000145
Figure BDA0001463395910000146
其中，Ps和Qs分别表示由新能源发电系统注入新能源发电系统与柔性直流输电系统之间换流站的有功功率和无功功率，Pc和Qc表示换流站中VSC的有功功率和无功功率，Uc表示VSC的交流侧电压，Us表示换流站的交流侧电压，Ud表示VSC的直流侧电压，δ表示Us与Uc的相角差，M表示VSC的调制比；Yd和α表示中间变量，且
Figure BDA0001463395910000147
α＝arctan(X/R)，R表示换流站的等效电阻，X表示换流站的等效电抗；
2)柔性直流输电系统功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000148
其中，b和c均表示柔性直流输电系统中节点，Pb和Ub分别表示节点b的有功功率和电压，Ybc表示柔性直流输电系统的节点导纳矩阵中第b行、第c列元素，Nd表示柔性直流输电系统中节点总数；
3)SC控制方式约束如下式：
Figure BDA0001463395910000151
Figure BDA0001463395910000152
其中，Uv表示定电压控制方式下第v个VSC的直流侧电压，
Figure BDA0001463395910000153
表示第v个VSC的直流侧电压给定值；Pw表示定功率控制方式下第w个VSC的直流侧有功功率，
Figure BDA0001463395910000154
表示第w个的VSC直流侧有功功率给定值；
4)新能源机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000155
其中，Pk表示第k台新能源机组的有功功率，
Figure BDA0001463395910000156
和
Figure BDA0001463395910000157
分别表示第k台新能源机组的有功功率上限和下限；Qk表示第k台新能源机组的无功功率，
Figure BDA0001463395910000158
和
Figure BDA0001463395910000159
分别表示第k台新能源机组的无功功率上限和下限；
5)节点电压约束如下式：
Figure BDA00014633959100001510
其中，
Figure BDA00014633959100001511
和
Figure BDA00014633959100001512
分别表示柔性直流输电系统中节点b的电压上限和下限；
6)VSC电压约束如下式：
Figure BDA00014633959100001513
其中，Uu表示第u个VSC的交流侧电压，
Figure BDA00014633959100001514
和
Figure BDA00014633959100001515
分别表示第u个VSC的交流侧电压上限和下限；
7)VSC调制比约束如下式：
Figure BDA00014633959100001516
其中，Mu表示第u个VSC的调制比，
Figure BDA00014633959100001517
和
Figure BDA00014633959100001518
分别表示第u个VSC的调制比上限和下限；
8)VSC功率约束如下式：
Figure BDA00014633959100001519
其中，Pu表示第u个VSC的有功功率，
Figure BDA00014633959100001520
表示第u个VSC的有功功率上限；
9)线路电流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000161
其中，Ih表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流，
Figure BDA0001463395910000162
表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流上限。
上述S102中，根据供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限具体是根据第二约束条件，并采用内点法(内点法是一种求解线性规划问题的多项式时间算法，其显著特征是其迭代次数与系统规模关系不大，目前已扩展应用于求解二次规划和直接非线性规划模型。由于其二次收敛和多项式时间的特性，且对初值的要求不高，在求解电力系统电压稳定临界点时比较高效)求解供电区域新能源输送模型，得到供电区域新能源输送极限。
上述S103中，根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力，具体过程如下：
比较受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限，具体分为以下两种情况：
若受电区域新能源消纳极限小于等于供电区域新能源输送极限，受电区域新能源消纳极限为交直流混联系统最大输电能力；
若受电区域新能源消纳极限大于供电区域新能源输送极限，供电区域新能源输送极限为交直流混联系统最大输电能力。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种交直流混联系统最大输电能力的确定装置，这些设备解决问题的原理与交直流混联系统最大输电能力的确定方法相似，本发明实施例提供的交直流混联系统最大输电能力的确定装置中，交直流混联系统包括供电区域和受电区域，其中的供电区域包括新能源发电系统与柔性直流输电系统，受电区域包括火力发电系统，该确定装置包括第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块，下面对上述三个模块的功能进行详细说明：
其中的第一确定模块，用于根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限；
其中的第二确定模块，用于根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限；受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率构建；
其中的第三确定模块，用于根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力。
上述的第一确定模块包括：
第一确定单元，用于根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率确定受电区域新能源消纳模型，受电区域新能源消纳模型包括目标函数和第一约束条件；
第一求解单元，用于根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限。
上述的第二确定模块包括：
第二确定单元，用于确定供电区域新能源输送模型，供电区域新能源输送模型包括目标函数和第二约束条件；
第二求解单元，用于根据第二约束条件，并采用内点法求解供电区域新能源输送模型，得到供电区域新能源输送极限。
上述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型采用相同的目标函数，该目标函数以供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率和最大为目标，具体如下式：
Figure BDA0001463395910000171
其中，F表示供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和，i表示供电区域中的节点，j表示受电区域中的节点，A表示供电区域，B表示受电区域，Pij为节点i与节点j之间联络线上的传输功率。
上述受电区域新能源消纳模型中的第一约束条件包括潮流约束、电压幅值约束、输电容量约束、火电机组功率约束和环境效益约束，具体如下：
1)潮流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000172
其中，Pr和Qr分别表示通过等效系统节点r的有功功率和无功功率，Ur为等效系统节点r的电压；Grz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电导；Brz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电纳；δrz表示等效系统节点r与等效系统节点z之间的电压相角差；
2)电压幅值约束如下式：
Figure BDA0001463395910000173
其中，Ur表示等效系统节点r的电压幅值；
Figure BDA0001463395910000174
和
Figure BDA0001463395910000175
分别表示等效系统节点r的电压幅值上限和下限；
3)输电容量约束如下式：
Figure BDA0001463395910000181
其中，Sl表示火力发电系统中输电线路l的功率潮流幅值，
Figure BDA0001463395910000182
表示火力发电系统中输电线路l的热过载能力；
4)火电机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000183
其中，PGm和QGm分别表示第m台火电机组的有功功率和无功功率；
Figure BDA0001463395910000184
和
Figure BDA0001463395910000185
分别表示第m台火电机组的有功功率上限和下限；
Figure BDA0001463395910000186
和
Figure BDA0001463395910000187
分别表示第m台火电机组的无功功率上限和下限；
5)环境效益约束如下式：
α1F1(PGA)≤α2F2(PGB)
其中，α1表示新能源发电系统的环境系数，α2表示火力发电系统的环境系数，F1(PGA)表示新能源发电费用，F2(PGB)表示火力发电费用，PGA表示新能源机组的有功功率，PGB表示火力机组的有功功率。
第一求解单元根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限，具体过程如下：
1)将供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，等效得到的新能源机组台数等于供电区域与受电区域之间联络线的条数，
2)采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到如下式的受电区域中火电机组的有功功率：
Figure BDA0001463395910000188
其中，
Figure BDA0001463395910000189
表示迭代t次后第m台火电机组的有功功率；
Figure BDA00014633959100001810
表示第m台火电机组的初始有功功率；t表示迭代次数；λ表示循环步长；KBm表示第m台火电机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA00014633959100001811
NBG表示火电机组的台数，且KBm＝μBSBm，其中，μB表示火电机组有功功率变化率减少系数，SBm表示第m台火电机组的容量；
Figure BDA00014633959100001812
Figure BDA00014633959100001813
表示迭代t次后第n台等效新能源机组的有功功率，
Figure BDA0001463395910000191
表示第n台等效新能源机组的初始有功功率，KAn表示第n台等效新能源机组的有功功率变化率，满足
Figure BDA0001463395910000192
NAG表示等效新能源机组的台数，且KAn＝μASAn，μA表示等效新能源机组有功功率变化率增加系数，SAn表示第n台等效新能源机组的容量。
上述供电区域新能源输送模型中的第二约束条件包括换流站运行约束、柔性直流输电系统功率约束、VSC控制方式约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束、线路电流约束，具体如下：
1)换流站运行约束如下式：
Figure BDA0001463395910000193
Figure BDA0001463395910000194
Figure BDA0001463395910000195
Figure BDA0001463395910000196
Figure BDA0001463395910000197
其中，Ps和Qs分别表示由新能源发电系统注入新能源发电系统与柔性直流输电系统之间换流站的有功功率和无功功率，Pc和Qc表示换流站中VSC的有功功率和无功功率，Uc表示VSC的交流侧电压，Us表示换流站的交流侧电压，Ud表示VSC的直流侧电压，δ表示Us与Uc的相角差，M表示VSC的调制比；Yd和α表示中间变量，且
Figure BDA0001463395910000198
α＝arctan(X/R)，R表示换流站的等效电阻，X表示换流站的等效电抗；
2)柔性直流输电系统功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000199
其中，b和c均表示柔性直流输电系统中节点，Pb和Ub分别表示节点b的有功功率和电压，Ybc表示柔性直流输电系统的节点导纳矩阵中第b行、第c列元素，Nd表示柔性直流输电系统中节点总数；
3)VSC控制方式约束如下式：
Figure BDA0001463395910000201
Figure BDA0001463395910000202
其中，Uv表示定电压控制方式下第v个VSC的直流侧电压，
Figure BDA0001463395910000203
表示第v个VSC的直流侧电压给定值；Pw表示定功率控制方式下第w个VSC的直流侧有功功率，
Figure BDA0001463395910000204
表示第w个的VSC直流侧有功功率给定值；
4)新能源机组功率约束如下式：
Figure BDA0001463395910000205
其中，Pk表示第k台新能源机组的有功功率，
Figure BDA0001463395910000206
和
Figure BDA0001463395910000207
分别表示第k台新能源机组的有功功率上限和下限；Qk表示第k台新能源机组的无功功率，
Figure BDA0001463395910000208
和
Figure BDA0001463395910000209
分别表示第k台新能源机组的无功功率上限和下限；
5)节点电压约束如下式：
Figure BDA00014633959100002010
其中，
Figure BDA00014633959100002011
和
Figure BDA00014633959100002012
分别表示柔性直流输电系统中节点b的电压上限和下限；
6)VSC电压约束如下式：
Figure BDA00014633959100002013
其中，Uu表示第u个VSC的交流侧电压，
Figure BDA00014633959100002014
和
Figure BDA00014633959100002015
分别表示第u个VSC的交流侧电压上限和下限；
7)VSC调制比约束如下式：
Figure BDA00014633959100002016
其中，Mu表示第u个VSC的调制比，
Figure BDA00014633959100002017
和
Figure BDA00014633959100002018
分别表示第u个VSC的调制比上限和下限；
8)VSC功率约束如下式：
Figure BDA00014633959100002019
其中，Pu表示第u个VSC的有功功率，
Figure BDA00014633959100002020
表示第u个VSC的有功功率上限；
9)线路电流约束如下式：
Figure BDA0001463395910000211
其中，Ih表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流，
Figure BDA0001463395910000212
表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流上限。
上述第三确定模块根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力的具体过程如下：
比较受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限，若受电区域新能源消纳极限小于等于供电区域新能源输送极限，受电区域新能源消纳极限为交直流混联系统最大输电能力，若受电区域新能源消纳极限大于供电区域新能源输送极限，供电区域新能源输送极限为交直流混联系统最大输电能力。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种交直流混联系统最大输电能力的确定方法，其特征在于，所述交直流混联系统包括供电区域和受电区域，所述确定方法包括：
根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限；
根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限；
根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力；
所述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率构建；
所述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型以供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和最大为目标，通过下式进行构建：
Figure FDA0003054103620000011
其中，F表示供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和，i表示供电区域中的节点，j表示受电区域中的节点，A表示供电区域，B表示受电区域，Pij为节点i与节点j之间联络线上的传输功率；
所述供电区域包括新能源发电系统与柔性直流输电系统；
所述受电区域包括火力发电系统；
所述受电区域新能源消纳模型还包括第一约束条件，所述第一约束条件包括潮流约束、电压幅值约束、输电容量约束、火电机组功率约束和环境效益约束；
所述潮流约束如下式：
Figure FDA0003054103620000012
其中，Pr和Qr分别表示通过等效系统节点r的有功功率和无功功率，Ur为等效系统节点r的电压；Grz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电导；Brz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电纳；δrz表示等效系统节点r与等效系统节点z之间的电压相角差；
所述电压幅值约束如下式：
Figure FDA0003054103620000013
其中，Ur表示等效系统节点r的电压幅值；
Figure FDA0003054103620000021
和
Figure FDA0003054103620000022
分别表示等效系统节点r的电压幅值上限和下限；
所述输电容量约束如下式：
Figure FDA0003054103620000023
其中，Sl表示火力发电系统中输电线路l的功率潮流幅值，
Figure FDA0003054103620000024
表示火力发电系统中输电线路l的热过载能力；
所述火电机组功率约束如下式：
Figure FDA0003054103620000025
其中，PGm和QGm分别表示第m台火电机组的有功功率和无功功率；
Figure FDA0003054103620000026
和
Figure FDA0003054103620000027
分别表示第m台火电机组的有功功率上限和下限；
Figure FDA0003054103620000028
和
Figure FDA0003054103620000029
分别表示第m台火电机组的无功功率上限和下限；
所述环境效益约束如下式：
α1F1(PGA)≤α2F2(PGB)
其中，α1表示新能源发电系统的环境系数，α2表示火力发电系统的环境系数，F1(PGA)表示新能源发电费用，F2(PGB)表示火力发电费用，PGA表示新能源机组的有功功率，PGB表示火力机组的有功功率；
所述根据受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限包括：
根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限；
所述采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型包括：
将供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，等效得到的新能源机组台数等于供电区域与受电区域之间联络线的条数；
采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到如下式的受电区域中火电机组的有功功率：
Figure FDA00030541036200000210
其中，
Figure FDA00030541036200000211
表示迭代t次后第m台火电机组的有功功率；
Figure FDA00030541036200000212
表示第m台火电机组的初始有功功率；t表示迭代次数；λ表示循环步长；KBm表示第m台火电机组的有功功率变化率，满足
Figure FDA0003054103620000031
NBG表示火电机组的台数，且KBm＝μBSBm，其中，μB表示火电机组有功功率变化率减少系数，SBm表示第m台火电机组的容量；
Figure FDA0003054103620000032
Figure FDA0003054103620000033
表示迭代t次后第n台等效新能源机组的有功功率，
Figure FDA0003054103620000034
表示第n台等效新能源机组的初始有功功率，KAn表示第n台等效新能源机组的有功功率变化率，满足
Figure FDA0003054103620000035
NAG表示等效新能源机组的台数，且KAn＝μASAn，μA表示等效新能源机组有功功率变化率增加系数，SAn表示第n台等效新能源机组的容量；
所述供电区域新能源输送模型还包括第二约束条件，所述第二约束条件包括换流站运行约束、柔性直流输电系统功率约束、VSC控制方式约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束、线路电流约束；
所述换流站运行约束如下式：
Figure FDA0003054103620000036
Figure FDA0003054103620000037
Figure FDA0003054103620000038
Figure FDA0003054103620000039
Figure FDA00030541036200000310
其中，Ps和Qs分别表示由新能源发电系统注入新能源发电系统与柔性直流输电系统之间换流站的有功功率和无功功率，Pc和Qc表示换流站中VSC的有功功率和无功功率，Uc表示VSC的交流侧电压，Us表示换流站的交流侧电压，Ud表示VSC的直流侧电压，δ表示Us与Uc的相角差，M表示VSC的调制比；Yd和α表示中间变量，且
Figure FDA00030541036200000311
α＝arctan(X/R)，R表示换流站的等效电阻，X表示换流站的等效电抗；
所述柔性直流输电系统功率约束如下式：
Figure FDA0003054103620000041
其中，b和c均表示柔性直流输电系统中节点，Pb和Ub分别表示节点b的有功功率和电压，Ybc表示柔性直流输电系统的节点导纳矩阵中第b行、第c列元素，Nd表示柔性直流输电系统中节点总数；
所述VSC控制方式约束如下式：
Figure FDA0003054103620000042
Figure FDA0003054103620000043
其中，Uv表示定电压控制方式下第v个VSC的直流侧电压，
Figure FDA0003054103620000044
表示第v个VSC的直流侧电压给定值；Pw表示定功率控制方式下第w个VSC的直流侧有功功率，
Figure FDA0003054103620000045
表示第w个的VSC直流侧有功功率给定值；
所述新能源机组功率约束如下式：
Figure FDA0003054103620000046
其中，Pk表示第k台新能源机组的有功功率，
Figure FDA0003054103620000047
和
Figure FDA0003054103620000048
分别表示第k台新能源机组的有功功率上限和下限；Qk表示第k台新能源机组的无功功率，
Figure FDA0003054103620000049
和
Figure FDA00030541036200000410
分别表示第k台新能源机组的无功功率上限和下限；
所述节点电压约束如下式：
Figure FDA00030541036200000411
其中，
Figure FDA00030541036200000412
和
Figure FDA00030541036200000413
分别表示柔性直流输电系统中节点b的电压上限和下限；
所述VSC电压约束如下式：
Figure FDA00030541036200000414
其中，Uu表示第u个VSC的交流侧电压，
Figure FDA00030541036200000415
和
Figure FDA00030541036200000416
分别表示第u个VSC的交流侧电压上限和下限；
所述VSC调制比约束如下式：
Figure FDA00030541036200000417
其中，Mu表示第u个VSC的调制比，
Figure FDA0003054103620000051
和
Figure FDA0003054103620000052
分别表示第u个VSC的调制比上限和下限；
所述VSC功率约束如下式：
Figure FDA0003054103620000053
其中，Pu表示第u个VSC的有功功率，
Figure FDA0003054103620000054
表示第u个VSC的有功功率上限；
所述线路电流约束如下式：
Figure FDA0003054103620000055
其中，Ih表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流，
Figure FDA0003054103620000056
表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流上限；
所述根据供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限包括：
根据第二约束条件，并采用内点法求解供电区域新能源输送模型，得到供电区域新能源输送极限。
2.根据权利要求1所述的交直流混联系统最大输电能力的确定方法，其特征在于，所述根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力包括：
比较受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限，若受电区域新能源消纳极限小于等于供电区域新能源输送极限，受电区域新能源消纳极限为交直流混联系统最大输电能力，若受电区域新能源消纳极限大于供电区域新能源输送极限，供电区域新能源输送极限为交直流混联系统最大输电能力。
3.一种交直流混联系统最大输电能力的确定装置，其特征在于，所述交直流混联系统包括供电区域和受电区域，所述确定装置包括：
第一确定模块，用于根据预先构建的受电区域新能源消纳模型确定受电区域新能源消纳极限；
第二确定模块，用于根据预先构建的供电区域新能源输送模型确定供电区域新能源输送极限；所述受电区域新能源消纳模型和供电区域新能源输送模型根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率构建；
第三确定模块，用于根据受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限确定交直流混联系统最大输电能力；
所述第一确定模块包括：
第一确定单元，用于根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率确定受电区域新能源消纳模型，所述受电区域新能源消纳模型包括目标函数和第一约束条件；
第一求解单元，用于根据第一约束条件，并采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到受电区域新能源消纳极限；
所述第二确定模块包括：
第二确定单元，用于根据供电区域与受电区域之间联络线上的传输功率确定供电区域新能源输送模型，所述供电区域新能源输送模型包括目标函数和第二约束条件；
第二求解单元，用于根据第二约束条件，并采用内点法求解供电区域新能源输送模型，得到供电区域新能源输送极限；
所述目标函数以供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率和最大为目标，如下式：
Figure FDA0003054103620000061
其中，F表示供电区域与受电区域之间所有联络线上的传输功率之和，i表示供电区域中的节点，j表示受电区域中的节点，A表示供电区域，B表示受电区域，Pij为节点i与节点j之间联络线上的传输功率；
所述供电区域包括新能源发电系统与柔性直流输电系统；
所述受电区域包括火力发电系统；
所述第一约束条件包括潮流约束、电压幅值约束、输电容量约束、火电机组功率约束和环境效益约束；
所述潮流约束如下式：
Figure FDA0003054103620000062
其中，Pr和Qr分别表示通过等效系统节点r的有功功率和无功功率，Ur为等效系统节点r的电压；Grz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电导；Brz表示等效系统节点z与等效系统节点r之间支路的电纳；δrz表示等效系统节点r与等效系统节点z之间的电压相角差；
所述电压幅值约束如下式：
Figure FDA0003054103620000063
其中，Ur表示等效系统节点r的电压幅值；
Figure FDA0003054103620000071
和
Figure FDA0003054103620000072
分别表示等效系统节点r的电压幅值上限和下限；
所述输电容量约束如下式：
Figure FDA0003054103620000073
其中，Sl表示火力发电系统中输电线路l的功率潮流幅值，
Figure FDA0003054103620000074
表示火力发电系统中输电线路l的热过载能力；
所述火电机组功率约束如下式：
Figure FDA0003054103620000075
其中，PGm和QGm分别表示第m台火电机组的有功功率和无功功率；
Figure FDA0003054103620000076
和
Figure FDA0003054103620000077
分别表示第m台火电机组的有功功率上限和下限；
Figure FDA0003054103620000078
和
Figure FDA0003054103620000079
分别表示第m台火电机组的无功功率上限和下限；
所述环境效益约束如下式：
α1F1(PGA)≤α2F2(PGB)
其中，α1表示新能源发电系统的环境系数，α2表示火力发电系统的环境系数，F1(PGA)表示新能源发电费用，F2(PGB)表示火力发电费用，PGA表示新能源机组的有功功率，PGB表示火力机组的有功功率；
所述第一求解单元具体用于：
将供电区域等效为多组新能源机组，得到受电区域新能源消纳模型，等效得到的新能源机组台数等于供电区域与受电区域之间联络线的条数；
采用连续潮流法求解受电区域新能源消纳模型，得到如下式的受电区域中火电机组的有功功率：
Figure FDA00030541036200000710
其中，
Figure FDA00030541036200000711
表示迭代t次后第m台火电机组的有功功率；
Figure FDA00030541036200000712
表示第m台火电机组的初始有功功率；t表示迭代次数；λ表示循环步长；KBm表示第m台火电机组的有功功率变化率，满足
Figure FDA00030541036200000713
NBG表示火电机组的台数，且KBm＝μBSBm，其中，μB表示火电机组有功功率变化率减少系数，SBm表示第m台火电机组的容量；
Figure FDA0003054103620000081
Figure FDA0003054103620000082
表示迭代t次后第n台等效新能源机组的有功功率，
Figure FDA0003054103620000083
表示第n台等效新能源机组的初始有功功率，KAn表示第n台等效新能源机组的有功功率变化率，满足
Figure FDA0003054103620000084
NAG表示等效新能源机组的台数，且KAn＝μASAn，μA表示等效新能源机组有功功率变化率增加系数，SAn表示第n台等效新能源机组的容量；
所述第二约束条件包括换流站运行约束、柔性直流输电系统功率约束、VSC控制方式约束、新能源机组功率约束、节点电压约束、VSC电压约束、VSC调制比约束、VSC功率约束、线路电流约束；
所述换流站运行约束如下式：
Figure FDA0003054103620000085
Figure FDA0003054103620000086
Figure FDA0003054103620000087
Figure FDA0003054103620000088
Figure FDA0003054103620000089
其中，Ps和Qs分别表示由新能源发电系统注入新能源发电系统与柔性直流输电系统之间换流站的有功功率和无功功率，Pc和Qc表示换流站中VSC的有功功率和无功功率，Uc表示VSC的交流侧电压，Us表示换流站的交流侧电压，Ud表示VSC的直流侧电压，δ表示Us与Uc的相角差，M表示VSC的调制比；Yd和α表示中间变量，且
Figure FDA00030541036200000810
α＝arctan(X/R)，R表示换流站的等效电阻，X表示换流站的等效电抗；
所述柔性直流输电系统功率约束如下式：
Figure FDA00030541036200000811
其中，b和c均表示柔性直流输电系统中节点，Pb和Ub分别表示节点b的有功功率和电压，Ybc表示柔性直流输电系统的节点导纳矩阵中第b行、第c列元素，Nd表示柔性直流输电系统中节点总数；
所述VSC控制方式约束如下式：
Figure FDA0003054103620000091
Figure FDA0003054103620000092
其中，Uv表示定电压控制方式下第v个VSC的直流侧电压，
Figure FDA0003054103620000093
表示第v个VSC的直流侧电压给定值；Pw表示定功率控制方式下第w个VSC的直流侧有功功率，
Figure FDA0003054103620000094
表示第w个的VSC直流侧有功功率给定值；
所述新能源机组功率约束如下式：
Figure FDA0003054103620000095
其中，Pk表示第k台新能源机组的有功功率，
Figure FDA0003054103620000096
和
Figure FDA0003054103620000097
分别表示第k台新能源机组的有功功率上限和下限；Qk表示第k台新能源机组的无功功率，
Figure FDA0003054103620000098
和
Figure FDA0003054103620000099
分别表示第k台新能源机组的无功功率上限和下限；
所述节点电压约束如下式：
Figure FDA00030541036200000910
其中，
Figure FDA00030541036200000911
和
Figure FDA00030541036200000912
分别表示柔性直流输电系统中节点b的电压上限和下限；
所述VSC电压约束如下式：
Figure FDA00030541036200000913
其中，Uu表示第u个VSC的交流侧电压，
Figure FDA00030541036200000914
和
Figure FDA00030541036200000915
分别表示第u个VSC的交流侧电压上限和下限；
所述VSC调制比约束如下式：
Figure FDA00030541036200000916
其中，Mu表示第u个VSC的调制比，
Figure FDA00030541036200000917
和
Figure FDA00030541036200000918
分别表示第u个VSC的调制比上限和下限；
所述VSC功率约束如下式：
Figure FDA00030541036200000919
其中，Pu表示第u个VSC的有功功率，
Figure FDA0003054103620000101
表示第u个VSC的有功功率上限；
所述线路电流约束如下式：
Figure FDA0003054103620000102
其中，Ih表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流，
Figure FDA0003054103620000103
表示柔性直流输电系统中输电线路h的电流上限。
4.根据权利要求3所述的交直流混联系统最大输电能力的确定装置，其特征在于，所述第三确定模块具体用于：
比较受电区域新能源消纳极限和供电区域新能源输送极限，若受电区域新能源消纳极限小于等于供电区域新能源输送极限，受电区域新能源消纳极限为交直流混联系统最大输电能力，若受电区域新能源消纳极限大于供电区域新能源输送极限，供电区域新能源输送极限为交直流混联系统最大输电能力。
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CN109713737B (zh) * 2018-09-30 2021-12-03 中国电力科学研究院有限公司 一种接入柔性直流电网的新能源外送能力评估方法及系统
CN111987720B (zh) * 2020-08-26 2021-11-30 国网江苏省电力有限公司 多通道限额约束下受端电网受电及供电裕度区间评估方法
CN112713620B (zh) * 2020-11-23 2022-11-25 中国电力科学研究院有限公司 一种特高压交直流耦合系统输电能力分析方法及系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9590423B2 (en) * 2012-08-31 2017-03-07 Abb Research Ltd. Power distribution system loss reduction with distributed energy resource control
CN103077429A (zh) * 2013-01-10 2013-05-01 华北电力大学 含风光发电与电动汽车换电站的孤立微电网容量优化方法
CN104318326A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 国家电网公司 一种提升可再生能源接纳能力的网架优化模型
CN105244869B (zh) * 2015-10-13 2017-12-12 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种含微网的配电网动态随机调度控制方法
CN105760964A (zh) * 2016-03-15 2016-07-13 国网浙江省电力公司电力科学研究院 微电网优化配置方法和装置
CN107276065B (zh) * 2016-04-07 2020-07-07 中国电力科学研究院 基于负荷特征时段的月度发电计划优化与安全校核方法
CN105932685A (zh) * 2016-04-25 2016-09-07 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种分布式电源与调压一体化控制系统

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