CN108448611A - 一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 - Google Patents
一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108448611A CN108448611A CN201810211971.9A CN201810211971A CN108448611A CN 108448611 A CN108448611 A CN 108448611A CN 201810211971 A CN201810211971 A CN 201810211971A CN 108448611 A CN108448611 A CN 108448611A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- new energy
- grid
- power
- transmission
- delivery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 188
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 79
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 21
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 17
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/382—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，包括如下步骤：(1)将大规模新能源外送的电网网架划分为送端电网、外送输电网和受端电网，并确定新能源电源的接入方式；(2)根据送端地区的电力需求量、新能源电源结构与布局、输电通道输电容量的限制、地理位置及生态环境构建送端电网网架结构；(3)利用层次分析法构建外送输电网网架结构；(4)根据外送输电网网架结构构建受端电网网架结构；(5)若已充分考虑非技术因素，并且所有对电网网架的构建产生影响的技术因素均未发生改变，则电网网架构建结束；否则，转入步骤(1)。本发明可实现风、光等新能源的大规模可靠外送。
Description
技术领域
本发明属于电气工程领域，更具体地，涉及一种适应大规模新能源外 送的电网网架结构构建方法。
背景技术
随着全球气候变化加剧和传统新能源日渐枯竭，以新能源逐步替代化 石能源、实现可再生能源和核能源等清洁能源在一次能源和消费中占更大 份额、建立可持续发展的能源系统成为新能源发展的主要目标。我国能源 资源约束日益加剧，生态环境问题突出，调整结果、提高能效和保证能源 安全的压力进一步加大，能源发展面临一系列新问题新挑战；同时，我国 新能源开发潜力巨大，新能源发展也面临难得的机遇。
电力是最重要的能源转换部门，也是最重要的终端能源。电力作为现 代社会重要的公用性资源，是国家和地区经济社会发展的基本物质保障。 电网是大规模电力系统的重要组成部分，也是能源输送的主要网络之一。 输电技术以及与之相对应的输电网承担着连接电源和终端用户、为经济生 产和人民生活提供电力服务的重要作用。在当前新能源形势和我国能源发 展战略条件下，电网的重要性日益突出，电网将成为全社会重要的新能源输送和分配网络。为适应大规模新能源外送需求，相比于传统电网，新能 源电网应在如下方面具有更鲜明的特点：成为大规模新能源电力的输送和 分配网络；与分布式电源、储能装置、能源综合高效利用系统有机融合， 成为灵活、高效的智能能源网络；具有极高的供电可靠性和安全性，基本 排除大面积停电风险；与信息通信系统深度融合，成为能源、电力、信息 的综合服务体系。
我国的西北地区和西南地区具有丰富的新能源开发潜力，多年来持续 致力于风电、光伏、水电基地的集中建设。根据我国能源规划、未来我国 除进一步扩建西北地区的大型风电基地以外，还将在青海、新疆、甘肃、 内蒙古等太阳能资源条件好、可代发规模大的地区，继续规划建设大型光 伏、光热发电基地。但由于西部地区本地负荷用电需求不高，这些集中开 发的新能源无法在本地得到充分消纳，需要向中东部负荷中心远距离输送。 此外，西部电网现有的网架结构较为薄弱，输电通道容量无法满足新能源 的电力外送需求，从而导致近年来西部弃风弃光问题。随着未来西部新能 源发电的进一步开发，新能源并网对系统的影响将逐渐加剧。但是，目前 对于大规模新能源外送通道建设的可能模式与关键技术的研究尚处于起步 阶段。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种适应大规模新能 源外送的电网网架结构构建方法，旨在实现风、光等新能源的大规模可靠 外送。
为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种适应大规模新 能源外送的电网网架结构构建方法，包括如下步骤：
(1)根据电力资源的配置和新能源外送方向将大规模新能源外送的电 网网架划分为送端电网、外送输电网和受端电网，并确定新能源电源的接 入方式；
(2)根据送端地区的电力需求量、新能源电源结构与布局、输电通道 输电容量的限制、地理位置及生态环境构建送端电网网架结构；
(3)根据技术可实现程度、对沿线地区电网影响、系统安全性和稳定 性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度以及非技术因素，利用层次 分析法构建外送输电网网架结构；
(4)根据步骤(3)所构建外送输电网网架结构构建受端电网网架结 构；
(5)若已充分考虑非技术因素，并且所有对电网网架的构建产生影响 的技术因素均未发生改变，则电网网架构建结束；否则，转入步骤(1)。
进一步地，步骤(1)中，确定新能源电源的接入方式，包括如下步骤：
(11)获得送端地区电网主网最高电压等级、新能源并网距离、新能 源容量、要求工程造价以及新能源接入地区的人口密度；
(12)若主网最高电压等级大于或等于500kV，新能源容量小于200MW， 新能源并网距离小于100km，并且要求工程造价小于150亿元，则确定新能 源电源接入方式为交流汇集方式，并转入步骤(14)；若主网最高电压等级 小于或者等于220kV，系能源容量大于或等于200MW，新能源并网距离大于 或等于100km，并且新能源接入地区的人口密度小于或等于50人每平方公 里，则确定新能源电源接入方式为VSC-HVDC(Voltage Source Converterbased High Voltage Direct Current，电压源换流器型直流输电)柔性直流汇集方式， 并转入步骤(13)；对于送端地区的其他电网环境，若新能源电源接入方式 可采用VSC-HVDC柔性直流汇集方式，则确定新能源电源接入方式为 VSC-HVDC柔性直流汇集方式，并转入步骤(13)，否则，确定新能源电源接 入方式为交流汇集方式，并转入步骤(14)；
(13)获得送端当地新能源电源结构与布局，并综合经济型和可靠性 的考虑，进一步确定新能源电源接入方式为双端柔性直流输电、并联型多 端柔性直流输电、串联型多端柔性直流输电或级联型多端柔性直流输电： 若当地仅有一类新能源需要外送，则进一步确定新能源电源接入方式为双 端柔性直流输电；若当地有两类及以上新能源需要外送，且并网距离不超 过500km，则进一步确定新能源电源接入方式为串联型多端柔性直流输电或并联型多端柔性直流输电；若当地有两类及以上新能源需要外送，且并网 距离超过500km，则进一步确定新能源电源接入方式为级联型多端柔性直流 输电；
(14)新能源电源接入方式确定完成。
进一步地，步骤(2)中构建送端电网网架结构包括如下步骤：
(21)获得新能源送端处的电力需求量；
(22)获得新能源送端处的新能源电源结构与布局，包括各类新能源 装机容量和当地可开发的新能源类别总数N1；其中，第i类新能源的装机容 量为PLi；
(23)根据电力需求量和各类新能源装机容量计算送端处的外送电力 流容量；其中，第i类新能源外送电力流容量为：POi＝PLi×σi％,i∈N1，σi％为 当地第i类新能源外送比例；
(24)根据外送电力流容量和每输电通道输电容量计算新能源送端处 的新能源外送通道数；其中，第i类新能源外送通道数为 Ci＝POi/pij,i∈N1,j∈N2，pij为用第j种输电模式输送第i类新能源时每通道输 电容量，N2为可选的外送输电模式总数。
进一步地，步骤(3)中构建新能源外送输电网架结构包括如下步骤：
(31)根据技术发展难易程度将可选的外送输电网网架结构划分为第 一类输电结构和第二类输电结构，第一类输电结构包括：交流电网外送形 式、LCC-HVDC(LineCommutated Converter based High Voltage Direct Current，电网换相换流器型直流输电)点对点特高压直流外送、特高压交 直流混联以及直流电网结构；第二类输电结构包括：超导输电和分频输电 技术；对当前可大规模应用的输电技术进行评估，若已可靠使用，则确定 第二类输电结构作为候选方案；否则，确定第一类输电结构作为候选方案；
(32)建立层次结构模型，包括：目标层、准则层和方案层；目标层 包括：确定外送输电网网架结构；准则层包括对外送输电网网架结构影响 最大的6个准则，依次为：技术可实现程度、对沿线地区电网影响、系统 安全性和稳定性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度以及非技术因 素；其中，非技术因素包括外送电网的经济性因素、地理因素以及政治因 素；若候选方案属于第一类输电结构，则方案层包括4个可选的输电结构， 依次为：交流电网外送形式、LCC-HVDC点对点特高压直流外送、特高压 交直流混联以及直流电网结构；若候选方案属于第二类输电结构，则方案 层包括2个可选的输电结构，依次为：超导输电和分频输电技术；
(33)令方案层包括S,S∈{2,4}种输电结构；
(34)采用一致矩阵法构造准则层对目标层的判断矩阵为：
其中，元素aij,i,j＝1～6表示对于确定外送输电网网架结构而言，第i个 准则与第j个准则的重要性比对值，并且元素aij和元素aji满足：
采用一致矩阵法构造方案层对目标层的判断矩阵B(1)～B(6)；其中，判断 矩阵B(t),t＝1～6为：
判断矩阵B(t)中，元素b(t)mn,m,n＝1～S表示对于第t个准则，第m种方案 与第n种方案的重要性比对值，并且元素b(t)mn与元素b(t)nm满足：
(35)根据步骤(34)所得的判断矩阵进行层次单排序，得到对于上 一层某因素而言本层次各因素的重要性排序，并计算最大特征根；其中， 对于准则层得到列向量wA以及最大特征根λmax，对于方案层得到列向量 wB1～wBS以及最大特征根λmax(1)～λmax(6)；
(36)根据最大特征根λmax计算判断矩阵A的一致性指标为：
若一致性指标CR＜0.1，则判断矩阵A的矩阵一致性满足要求；否则， 重新构造判断矩阵A；
分别根据最大特征根λmax(1)～λmax(6)计算判断矩阵B(1)～B(6)的一致性指标 CR(1)～CR(6)；其中，CR(t),t＝1～6的计算公式为：
若一致性指标CR(t)＜0.1，则对应的判断矩阵B(t)的矩阵一致性满足要求； 否则，重新构造判断矩阵B(t)；
其中，RI为随机一致性指标；
(37)分别计算得到方案层各方案对于总目标的重要 性；对各方案的重要性进行排序，若取值最大，则确定外送 输电网网架结构为方案层中的第j种输电结构。
更进一步地，步骤(35)中进行层次单排序以及计算最大特征根包括 如下步骤：
(351)对于判断矩阵A，矩阵每一列归一化，得到归一化矩阵A'为：
其中，
(352)对归一化矩阵A'，按行求和并每一列归一化，得到6×1维的列 向量A”；
(353)计算列向量wA为：wA＝A”；
(354)计算最大特征根λmax为：
(355)对于判断矩阵B(1)～B(6)，按照步骤(341)～(342)处理每一个 判断矩阵，得到S×1维的列向量B″(1)～B″(6)；
(356)令矩阵B″＝[B″(1)B″(2)…B″(6)]，分别将矩阵B″的S个行向量转置， 得到列向量wB1～wBS；
(357)分别计算最大特征根λmax(1)～λmax(6)；其中，最大特征根λmax(t),t＝1～6 的计算公式为：
进一步地，步骤(4)中构建受端电网网架结构包括：若外送输电网网 架结构为交流电网外送结构、分频输电外送结构或者超导输电外送结构， 则确定受端电网网架结构为直接接入受端当地交流电网；若外送输电网网 架结构为特高压直流外送或者特高压交直流混联外送结构，则确定受端电 网网架结构为新能源通过LCC-HVDC传输后通过背靠背柔直接入受端当地 交流电网；若外送输电网网架结构为直流电网外送结构，则确定受端电网网架结构为在受端构建直流电网并在受端形成交直流电网形态。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方法，能够取得以下有益效 果：
(1)本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法， 首先根据电力资源的配置和新能源外送方向将大规模新能源外送的电网网 架划分为送端电网、外送输电网和受端电网，然后依次根据送端地区电网 主网最高电压等级、新能源并网距离、新能源容量、要求工程造价以及新 能源接入地区的人口密度确定新能源电源的接入方式，根据送端地区的电 力需求量、新能源电源结构与布局、输电通道输电容量的限制、地理位置及生态环境构建送端电网网架结构，根据技术可实现程度、对沿线地区电 网影响、系统安全性和稳定性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度 以及非技术因素构建外送输电网网架结构，以及根据所构建的外送输电网 网架结构构建受端电网网架结构；由于在构建每一层网架结构时，充分考 虑了影响新能源外送的技术因素和非技术因素，能够实现风、光等新能源 的大规模可靠外送；
(2)本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法， 在构建新能源送端电网网架结构时，通过确定新能源送端处的电力需求量 与新能源电源结构和布局，从而确定外送电力流与外送通道数，能够解决 新能源资源丰富的西部地区电网现有的网架结构较为薄弱、输电通道容量 无法满足新能源的电力外送需求；
(3)本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法， 在构建新能源外送输电网网架结构时，通过综合考虑交流外送、直流电网 外送等六种外送输电模式的特点，并确定对外送输电网网架结构影响最大 的6个准则，通过层次分析法对外送输电模式进行综合评价，选择最适应 当前技术水平与外送地区地理条件的输电模式，同时，根据所构建的新能 源外送输电网网架结构构建新能源受端电网网架结构，能够实现新能源的可靠传输，并减小新能源并网对系统的影响；
(4)本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法， 在各部分网架结构均已构建后，会对相关的非技术因素及技术因素进行评 估，若已充分考虑非技术因素，并且所有对电网网架的构建产生影响的技 术因素均未发生改变，则电网网架构建结束；否则，更新相关的非技术因 素及技术因素，重新构建电网网架；因此，本发明提供的适应大规模新能 源外送的电网网架结构构建方法，能够全面考虑当前技术与非技术性因素，构建出一个合理可靠的外送电网结构，并具有较强的可扩展性，可适应各 种技术的发展。
总体而言，本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建 方法，可以解决未来风、光等新能源大规模开发后的外送问题，有助于加 快柔性直流输电领域研究的深入开展与工程应用的推进，为政策引导、明 确技术发展方向提供依据，为实现电网的安全、高效、环境友好、可持续 发展提供参考，并对我国可持续发展与能源革命具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 流程图；
图2为本发明实施例提供的新能源电网网架结构示意图；
图3为本发明实施例提供的层次结构模型。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。
本发明提供的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，如图1 所示，包括如下步骤：
(1)根据电力资源的配置和新能源外送方向将大规模新能源外送的电 网网架划分为送端电网、外送输电网和受端电网，如图2所示；并确定新 能源电源的接入方式；
(2)根据送端地区的电力需求量、新能源电源结构与布局、输电通道 输电容量的限制、地理位置及生态环境构建送端电网网架结构；
(3)根据技术可实现程度、对沿线地区电网影响、系统安全性和稳定 性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度以及非技术因素，利用层次 分析法构建外送输电网网架结构；
(4)根据步骤(3)所构建外送输电网网架结构构建受端电网网架结 构：
(5)若已充分考虑非技术因素，并且所有对电网网架的构建产生影响 的技术因素均未发生改变，则电网网架构建结束；否则，转入步骤(1)。
步骤(1)中确定新能源电源接入方式，包括如下步骤；
(11)获得送端地区电网主网最高电压等级、新能源并网距离、新能 源容量、要求工程造价以及新能源接入地区的人口密度；
(12)若主网最高电压等级大于或等于500kV，新能源容量小于200MW， 新能源并网距离小于100km，并且要求工程造价小于150亿元，则确定新能 源电源接入方式为交流汇集方式，并转入步骤(14)；若主网最高电压等级 小于或者等于220kV，系能源容量大于或等于200MW，新能源并网距离大于 或等于100km，并且新能源接入地区的人口密度小于或等于50人每平方公 里，则确定新能源电源接入方式为VSC-HVDC柔性直流汇集方式，并转入步 骤(13)；对于送端地区的其他电网环境，若新能源电源接入方式可采用 VSC-HVDC柔性直流汇集方式，则确定新能源电源接入方式为VSC-HVDC柔性 直流汇集方式，并转入步骤(13)，否则，确定新能源电源接入方式为交流 汇集方式，并转入步骤(14)；
(13)获得送端当地新能源电源结构与布局，并综合经济型和可靠性 的考虑，进一步确定新能源电源接入方式为双端柔性直流输电、并联型多 端柔性直流输电、串联型多端柔性直流输电或级联型多端柔性直流输电： 若当地仅有一类新能源需要外送，则进一步确定新能源电源接入方式为双 端柔性直流输电；若当地有两类及以上新能源需要外送，且并网距离不超 过500km，则进一步确定新能源电源接入方式为串联型多端柔性直流输电或并联型多端柔性直流输电；若当地有两类及以上新能源需要外送，且并网 距离超过500km，则进一步确定新能源电源接入方式为级联型多端柔性直流 输电；
(14)新能源电源接入方式确定完成。
步骤(2)中，构建送端电网网架结构包括如下步骤：
(21)获得新能源送端处的电力需求量；
(22)获得新能源送端处的新能源电源结构与布局，包括各类新能源 装机容量和当地可开发的新能源类别总数N1；其中，第i类新能源的装机容 量为PLi；
(23)根据电力需求量和各类新能源装机容量计算送端处的外送电力 流容量；其中，第i类新能源外送电力流容量为：POi＝PLi×σi％,i∈N1，σi％为 当地第i类新能源外送比例；
(24)根据外送电力流容量和每输电通道输电容量计算新能源送端处 的新能源外送通道数；其中，第i类新能源外送通道数为 Ci＝POi/pij,i∈N1,j∈N2，pij为用第j种输电模式输送第i类新能源时每通道输 电容量，N2为可选的外送输电模式总数。
步骤(3)中，构建外送输电网网架结构包括如下步骤：(31)根据技 术发展难易程度将可选的外送输电网网架结构划分为第一类输电结构和第 二类输电结构，第一类输电结构包括：交流电网外送形式、LCC-HVDC点 对点特高压直流外送、特高压交直流混联以及直流电网结构；第二类输电 结构包括：超导输电和分频输电技术；对当前可大规模应用的输电技术进 行评估，若已可靠使用，则确定第二类输电结构作为候选方案；否则，确 定第一类输电结构作为候选方案；
(32)建立层次结构模型，包括：目标层、准则层和方案层；目标层 包括：确定外送输电网网架结构；准则层包括对外送输电网网架结构影响 最大的6个准则，依次为：技术可实现层度、对沿线地区电网影响、系统 安全性和稳定性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度以及非技术因 素；其中，非技术因素包括外送电网的经济性因素、地理因素以及政治因 素；若候选方案属于第一类输电结构，则方案层包括4个可选的输电结构， 依次为：交流电网外送形式、LCC-HVDC点对点特高压直流外送、特高压 交直流混联以及直流电网结构，对应的层次结构模型如图3所示；若候选 方案属于第二类输电结构，则方案层包括2个可选的输电结构，依次为： 超导输电和分频输电技术；
(33)令方案层包括S,S∈{2,4}种输电结构；
(34)采用一致矩阵法构造准则层对目标层的判断矩阵为：
其中，元素aij,i,j＝1～6表示对于确定外送输电网网架结构而言，第i个 准则与第j个准则的重要性比对值，并且元素aij和元素aji满足：
采用一致矩阵法构造方案层对目标层的判断矩阵B(1)～B(6)；其中，判断 矩阵B(t),t＝1～6为：
判断矩阵B(t)中，元素b(t)mn,m,n＝1～S表示对于第t个准则，第m种方案 与第n种方案的重要性比对值，并且元素b(t)mn与元素b(t)nm满足：
判断矩阵中，重要性比对值的量化取值及含义如表1所示：
表1重要性比对值的量化取值及含义
| 量化取值 | 含义 |
| 1 | 同等重要 |
| 3 | 稍微重要 |
| 5 | 较强重要 |
| 7 | 强烈重要 |
| 9 | 极端重要 |
| 2,4,6,8 | 两相邻判断的中间值 |
构造判断矩阵时，元素赋值应根据实际构建外送输电网时，进行相应 调整和变化；例如，对于矩阵A，某地需要建设新能源外送输电网，技术可 实现程度即对技术依赖程度相对于对沿线地区电网影响为5，相对于系统安 全性和稳定性为1，则a12为5，a13为1，以此类推；对于矩阵B(1)，在考察技 术可实现程度方面，交流电网外送结构相对于特高压直流外送结构为3，相 对于特高压交直流混联外送结构为5，则b(1)12为3，b(1)13为5，以此类推；
(35)根据步骤(34)所得的判断矩阵进行层次单排序，得到对于上 一层某因素而言本层次各因素的重要性排序，并计算最大特征根；其中， 对于准则层得到列向量wA以及最大特征根λmax，对于方案层得到列向量 wB1～wBS以及最大特征根λmax(1)～λmax(6)；具体包括如下步骤：
(351)对于判断矩阵A，矩阵每一列归一化，得到归一化矩阵A'为：
其中，
(352)对归一化矩阵A'，按行求和并每一列归一化，得到6×1维的列 向量A”；
(353)计算列向量wA为：wA＝A″；
(354)计算最大特征根λmax为：
(355)对于判断矩阵B(1)～B(6)，按照步骤(341)～(342)处理每一个 判断矩阵，得到S×1维的列向量B″(1)～B″(6)；
(356)令矩阵B″＝[B″(1)B″(2)…B″(6)]，分别将矩阵B″的S个行向量转置， 得到列向量wB1～wBS；
(357)分别计算最大特征根λmax(1)～λmax(6)；其中，最大特征根λmax(t),t＝1～6 的计算公式为：
(36)根据最大特征根λmax计算判断矩阵A的一致性指标为：
若一致性指标CR＜0.1，则判断矩阵A的矩阵一致性满足要求；否则， 重新构建判断矩阵A；
分别根据最大特征根λmax(1)～λmax(6)计算判断矩阵B(1)～B(6)的一致性指标 CR(1)～CR(6)；其中，CR(t),t＝1～6的计算公式为：
若一致性指标CR(t)＜0.1，则对应的判断矩阵B(t)的矩阵一致性满足要求； 否则，重新构建判断矩阵B(t)；
其中，RI为随机一致性指标，可通过查随机一致性指标取值表获得；
(37)分别计算得到方案层各方案对于总目标的重要 性；对各方案的重要性进行排序，若取值最大，则确定外送 输电网网架结构为方案层中的第j种输电结构；例如，若层次结构模型如图3所示，且经过排序，的取值最大，则确定外送输电网网架结构为方 案层中的第2种输电结构，即LCC-HVDC点对点特高压直流外送结构。
步骤(4)中根据步骤(3)所构建的外送输电网网架结构确定受电电 网网架结构，包括：若外送输电网网架结构为交流电网外送结构、分频输 电外送结构或者超导输电外送结构，则确定受端电网网架结构为直接接入 受端当地交流电网；若外送输电网网架结构为特高压直流外送或者特高压 交直流混联外送结构，则确定受端电网网架结构为新能源通过LCC-HVDC 传输后通过背靠背柔直接入受端当地交流电网；若外送输电网网架结构为 直流电网外送结构，则确定受端电网网架结构为在受端构建直流电网并在 受端形成交直流电网形态。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据电力资源的配置和新能源外送方向将大规模新能源外送的电网网架划分为送端电网、外送输电网和受端电网，并确定新能源电源的接入方式；
(2)根据送端地区的电力需求量、新能源电源结构与布局、输电通道输电容量的限制、地理位置及生态环境构建送端电网网架结构；
(3)根据技术可实现程度、对沿线地区电网影响、系统安全性和稳定性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度以及非技术因素，利用层次分析法构建外送输电网网架结构；
(4)根据步骤(3)所构建的外送输电网网架结构构建受端电网网架结构；
(5)若已充分考虑非技术因素，并且所有对电网网架的构建产生影响的技术因素均未发生改变，则电网网架构建结束；否则，转入步骤(1)。
2.如权利要求1所述的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，其特征在于，所述步骤(1)中，确定新能源电源的接入方式，包括如下步骤：
(11)获得送端地区电网主网最高电压等级、新能源并网距离、新能源容量、要求工程造价以及新能源接入地区的人口密度；
(12)若主网最高电压等级大于或等于500kV，新能源容量小于200MW，新能源并网距离小于100km，并且要求工程造价小于150亿元，则确定新能源电源接入方式为交流汇集方式，并转入步骤(14)；若主网最高电压等级小于或者等于220kV，系能源容量大于或等于200MW，新能源并网距离大于或等于100km，并且新能源接入地区的人口密度小于或等于50人每平方公里，则确定新能源电源接入方式为VSC-HVDC柔性直流汇集方式，并转入步骤(13)；对于送端地区的其他电网环境，若新能源电源接入方式可采用VSC-HVDC柔性直流汇集方式，则确定新能源电源接入方式为VSC-HVDC柔性直流汇集方式，并转入步骤(13)，否则，确定新能源电源接入方式为交流汇集方式，并转入步骤(14)；
(13)获得送端当地新能源电源结构与布局，并综合经济型和可靠性的考虑，进一步确定新能源电源接入方式为双端柔性直流输电、并联型多端柔性直流输电、串联型多端柔性直流输电或级联型多端柔性直流输电：若当地仅有一类新能源需要外送，则进一步确定新能源电源接入方式为双端柔性直流输电；若当地有两类及以上新能源需要外送，且并网距离不超过500km，则进一步确定新能源电源接入方式为串联型多端柔性直流输电或并联型多端柔性直流输电；若当地有两类及以上新能源需要外送，且并网距离超过500km，则进一步确定新能源电源接入方式为级联型多端柔性直流输电；
(14)新能源电源接入方式确定完成。
3.如权利要求1所述的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，其特征在于，所述步骤(2)中构建送端电网网架结构包括如下步骤：
(21)获得新能源送端处的电力需求量；
(22)获得新能源送端处的新能源电源结构与布局，包括各类新能源装机容量和当地可开发的新能源类别总数N1；其中，第i类新能源的装机容量为PLi；
(23)根据电力需求量和各类新能源装机容量计算送端处的外送电力流容量；其中，第i类新能源外送电力流容量为：POi＝PLi×σi％,i∈N1，σi％为当地第i类新能源外送比例；
(24)根据外送电力流容量和每输电通道输电容量计算新能源送端处的新能源外送通道数；其中，第i类新能源外送通道数为Ci＝POi/pij,i∈N1,j∈N2，pij为用第j种输电模式输送第i类新能源时每通道输电容量，N2为可选的外送输电模式总数。
4.如权利要求1所述的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，其特征在于，所述步骤(3)中构建新能源外送输电网架结构包括如下步骤：
(31)根据技术发展难易程度将可选的外送输电网网架结构划分为第一类输电结构和第二类输电结构，第一类输电结构包括：交流电网外送形式、LCC-HVDC点对点特高压直流外送、特高压交直流混联以及直流电网结构；第二类输电结构包括：超导输电和分频输电技术；对当前可大规模应用的输电技术进行评估，若已可靠使用，则确定第二类输电结构作为候选方案；否则，确定第一类输电结构作为候选方案；
(32)建立层次结构模型，包括：目标层、准则层和方案层；目标层包括：确定外送输电网网架结构；准则层包括对外送输电网网架结构影响最大的6个准则，依次为：技术可实现程度、对沿线地区电网影响、系统安全性和稳定性、沿线负荷与电源可接入性、工程实施难度以及非技术因素；其中，非技术因素包括外送电网的经济性因素、地理因素以及政治因素；若候选方案属于第一类输电结构，则方案层包括4个可选的输电结构，依次为：交流电网外送形式、LCC-HVDC点对点特高压直流外送、特高压交直流混联以及直流电网结构；若候选方案属于第二类输电结构，则方案层包括2个可选的输电结构，依次为：超导输电和分频输电技术；
(33)令方案层包括S,S∈{2,4}种输电结构；
(34)采用一致矩阵法构造准则层对目标层的判断矩阵为：
其中，元素aij,i,j＝1～6表示对于确定外送输电网网架结构而言，第i个准则与第j个准则的重要性比对值，并且元素aij和元素aji满足：
采用一致矩阵法构造方案层对目标层的判断矩阵B(1)～B(6)；其中，判断矩阵B(t),t＝1～6为：
判断矩阵B(t)中，元素b(t)mn,m,n＝1～S表示对于第t个准则，第m种方案与第n种方案的重要性比对值，并且元素b(t)mn与元素b(t)nm满足：
(35)根据步骤(34)所得的判断矩阵进行层次单排序，得到对于上一层某因素而言本层次各因素的重要性排序，并计算最大特征根；其中，对于准则层得到列向量wA以及最大特征根λmax，对于方案层得到列向量wB1～wBS以及最大特征根λmax(1)～λmax(6)；
(36)根据最大特征根λmax计算判断矩阵A的一致性指标为：
若一致性指标CR＜0.1，则判断矩阵A的矩阵一致性满足要求；否则，重新构造判断矩阵A；
分别根据最大特征根λmax(1)～λmax(6)计算判断矩阵B(1)～B(6)的一致性指标CR(1)～CR(6)；其中，CR(t),t＝1～6的计算公式为：
若一致性指标CR(t)＜0.1，则对应的判断矩阵B(t)的矩阵一致性满足要求；否则，重新构造判断矩阵B(t)；
其中，RI为随机一致性指标；
(37)分别计算得到方案层各方案对于总目标的重要性；对各方案的重要性进行排序，若取值最大，则确定外送输电网网架结构为方案层中的第j种输电结构。
5.如权利要求4所述的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，其特征在于，所述步骤(35)中进行层次单排序以及计算最大特征根包括如下步骤：
(351)对于判断矩阵A，矩阵每一列归一化，得到归一化矩阵A'为：
其中，
(352)对归一化矩阵A'，按行求和并每一列归一化，得到6×1维的列向量A″；
(353)计算列向量wA为：wA＝A″；
(354)计算最大特征根λmax为：
(355)对于判断矩阵B(1)～B(6)，按照步骤(341)～(342)处理每一个判断矩阵，得到S×1维的列向量B″(1)～B″(6)；
(356)令矩阵B″＝[B″(1)B″(2)…B″(6)]，分别将矩阵B″的S个行向量转置，得到列向量wB1～wBS；
(357)分别计算最大特征根λmax(1)～λmax(6)；其中，最大特征根λmax(t),t＝1～6的计算公式为：
6.如权利要求1所述的适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法，其特征在于，所述步骤(4)中构建受端电网网架结构包括：若外送输电网网架结构为交流电网外送结构、分频输电外送结构或者超导输电外送结构，则确定受端电网网架结构为直接接入受端当地交流电网；若外送输电网网架结构为特高压直流外送或者特高压交直流混联外送结构，则确定受端电网网架结构为新能源通过LCC-HVDC传输后通过背靠背柔直接入受端当地交流电网；若外送输电网网架结构为直流电网外送结构，则确定受端电网网架结构为在受端构建直流电网并在受端形成交直流电网形态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810211971.9A CN108448611B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810211971.9A CN108448611B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108448611A true CN108448611A (zh) | 2018-08-24 |
| CN108448611B CN108448611B (zh) | 2020-05-19 |
Family
ID=63195264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810211971.9A Active CN108448611B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108448611B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109638871A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 东北电力大学 | 考虑风电接入的大规模交直流混联系统主网划分方法 |
| CN111200291A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种含储能的直流电网协调控制系统和方法 |
| CN113852136A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-28 | 广东电网有限责任公司 | 一种新能源基地外送方案的电源配置方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105720570A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-06-29 | 国家电网公司 | 一种直流电网网架构建方法 |
-
2018
- 2018-03-15 CN CN201810211971.9A patent/CN108448611B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105720570A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-06-29 | 国家电网公司 | 一种直流电网网架构建方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘云: "《复杂直流电网网架构建及优化研究》", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 杨冬: "《特高压输电网架结构优化与未来电网结构形态研究》", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111200291A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种含储能的直流电网协调控制系统和方法 |
| CN111200291B (zh) * | 2018-11-16 | 2023-11-03 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种含储能的直流电网协调控制系统和方法 |
| CN109638871A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 东北电力大学 | 考虑风电接入的大规模交直流混联系统主网划分方法 |
| CN109638871B (zh) * | 2019-01-28 | 2022-04-15 | 东北电力大学 | 考虑风电接入的大规模交直流混联系统主网划分方法 |
| CN113852136A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-28 | 广东电网有限责任公司 | 一种新能源基地外送方案的电源配置方法及装置 |
| CN113852136B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-07-25 | 广东电网有限责任公司 | 一种新能源基地外送方案的电源配置方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108448611B (zh) | 2020-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104600713A (zh) | 含风力/光伏发电配电网日前无功调度的生成装置及方法 | |
| CN108448611B (zh) | 一种适应大规模新能源外送的电网网架结构构建方法 | |
| Aziz et al. | Admm-based distributed optimization of hybrid mtdc-ac grid for determining smooth operation point | |
| CN112886624B (zh) | 一种三站合一变电站储能装置规划设计系统及方法 | |
| CN110808600B (zh) | 一种计算变电站内接入电池储能站的方法及系统 | |
| CN116632933A (zh) | 一种基于等效模型的源网荷储协同稳定控制算法 | |
| CN117411007A (zh) | 一种分布式光伏和储能联合的配网低电压治理方法 | |
| CN118117564A (zh) | 一种考虑直流配电形态下配电网多层级光伏消纳模式的协同运行优化方法 | |
| CN113488990A (zh) | 基于改进的蝙蝠算法的微电网优化调度方法 | |
| CN117748444A (zh) | 一种配电系统的运行模拟方法 | |
| Sakagami et al. | Performance of a DC-based microgrid system in Okinawa | |
| CN115378004A (zh) | 一种含分布式储能系统的分布式能源集群配置方法和系统 | |
| Li et al. | Optimal scheduling of distributed photovoltaic power using pareto frontier principle | |
| Zhang et al. | Research on combination modes and adaptability analysis of multi-station integration | |
| Li et al. | Application of double-layer optimization model in energy storage configuration of distributed power | |
| Du et al. | Energy router based minimum loss cost routing strategy in energy internet | |
| Powar et al. | Business Case of Green Energy Based End to End DC Power Networks: Extremely Fast DC Charging of Electrical Vehicles near Highways | |
| Xiang et al. | Key technologies and applications of AC/DC hybrid distributed renewable energy system | |
| Wang et al. | Large-scale distributed photovoltaic cluster partition method based on SLM algorithm | |
| CN113629762B (zh) | 多站融合参与的沙漏型配电网络结构及其控制方法 | |
| CN110826821B (zh) | 一种基于分布式光储充的配电网规划方法 | |
| Weng et al. | Research on Multi-element Planning Model of Distribution Network Suitable for 5G | |
| Magadum et al. | Electrical Network Performance Analysis in Presence of Electric Vehicles and Distributed Generation | |
| CN114662773B (zh) | 一种基于综合性能指标的分散资源集群划分方法 | |
| Li et al. | Research on DC voltage class series with AHP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |