CN109102116A - 一种电网发展多阶段优化评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网发展多阶段优化评估方法，包括以下步骤：根据电网数据规划时间周期内各时间尺度负荷预测值，规划时间周期内不同形式电源的规划方案，以及电网规划候选的电网元件及路径方案。构建优化模型，优化模型以最小化规划周期内输电网规划投资成本和发电成本之和为目标并包括约束条件；对优化模型由预测‑校正原对偶非线性内点法进行求解，得到最终的输电网发展优化评估方案。本发明可用于不同形式源荷多形态发展背景下的电网发展优化评估，诊断电网发展薄弱环节，有针对性地提升电网发展质量；本发明可对电网规划方案的适应性进行评估，可用于实现电网规划滚动修编，提升电网规划投资的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及电网规划技术领域，尤其是一种电网发展多阶段优化评估方法。
背景技术
电网是支撑发电与负荷平衡的载体，电网发展需紧跟电源、负荷时空分布变化，尤其是随着大规模源荷多形态发展，大电源、小电源，常规负荷、新型负荷以及高电压、低电压等级电网共存，源-网-荷时空分布特性各异，电网发展的适应性面临着前所未有的挑战，传统电网发展评估方法对电源建设周期的差异性、电网建设投资的时序性、规划与运行侧协调性考虑不足，难以适应源-荷多元化发展新形势的要求，由此亟需跟踪形势发展创新电网发展优化评估方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种电网发展多阶段优化评估方法，考虑电网建设投资的时序性，又能考虑电源建设周期的差异性，实现对现状电网或规划电网适应性评估，适用于源-荷多元化发展下的电网发展优化评估。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种电网发展多阶段优化评估方法，包括以下步骤：
构建优化模型，优化模型以最小化规划周期内输电网规划投资成本和发电成本之和为目标并包括约束条件；
对优化模型由预测-校正原对偶非线性内点法进行求解，得到最终的输电网发展优化评估方案。
进一步地，所述构建优化模型步骤之前，还包括：
根据电网数据规划时间周期内各时间尺度负荷预测值，规划时间周期内不同形式电源的规划方案，以及电网规划候选的电网元件及路径方案。
进一步地，所述优化模型的目标函数表达式为：
式中，NT为划分的负荷时段集合；NG为发电机集合；NR为规划建设的输电线路集合；NS为电网规划投资阶段集合；为发电机g在时段t输出的有功功率；Cg为发电机g的成本特性函数；ρ为贴现率；τt为负荷阶段t的持续时间；Cli为归算到投资阶段i时输电线路l的投资成本；Xli为输电线路l在投资阶段i时的微增容量，Ri为规划期初始到第i阶段末的总时段数，rj为第j阶段的时段数。
进一步地，所述约束条件包括：
1)发电机有功功率上下限约束：
式中：和Pg分别为发电机g的有功功率上下限；
2)节点功率平衡约束：
其中，为负荷时段t输电线路l的传输有功功率；NB为节点集合；NS,i和NE,i分别为以节点i为首、末端节点的输电线路集合；NG,i和ND,i分别表示节点i上的发电机集合和负荷集合；为时段t时的有功负荷大小；
3)输电线路传输容量约束：
其中，NL为输电线路集合；Bl为输电线路l的电纳；为负荷时段t节点i电压相角；为负荷时段t输电线路l的传输容量；
4)输电线路容量范围约束：
其中，和T l分别为设定的输电线路容量上下限；
5)N-1预想事故情况下发电机有功功率上下限约束：
式中：NK为预想事件集合；上标(k)标记事件运行状态k，表示预想事件k下发电机g在阶段t输出的有功功率；
6)N-1预想事件情况下输电线路传输容量约束：
式中：为预想事件k下负荷时段t输电线路l的传输有功功率，为预想事件k下负荷时段t节点i电压相角；为预想事件k下输电线路l是否停运，为二进制整数，表示预想事件k下输电线路l停运，表示预想事件k下输电线路l没有停运；
7)N-1预想事件情况下节点功率平衡约束：
8)节点电压相角约束：
9)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
10)其他约束：
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提供的电网发展多阶段优化评估方法，考虑电网建设投资的时序性，又能考虑电源建设周期的差异性，实现对现状电网或规划电网适应性评估，适用于源-荷多元化发展下的电网发展优化评估。本发明可用于不同形式源荷多形态发展背景下的电网发展优化评估，诊断电网发展薄弱环节，有针对性地提升电网发展质量；本发明可对电网规划方案的适应性进行评估，可用于实现电网规划滚动修编，提升电网规划投资的精准性。
附图说明
图1是本发明电网发展多阶段优化评估方法流程图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，一种电网发展多阶段优化评估方法，包括以下步骤：
S1、根据电网数据规划时间周期内各时间尺度负荷预测值，规划时间周期内不同形式电源的规划方案，以及电网规划候选的电网元件及路径方案。
S2、构建优化模型，优化模型以最小化规划周期内输电网规划投资成本和发电成本之和为目标并包括约束条件。
S3、对优化模型由预测-校正原对偶非线性内点法进行求解，得到最终的输电网发展优化评估方案。
步骤S2的优化模型的目标函数表达式为：
式中，NT为划分的负荷时段集合；NG为发电机集合；NR为规划建设的输电线路集合；NS为电网规划投资阶段集合；为发电机g在时段t输出的有功功率；Cg为发电机g的成本特性函数；ρ为贴现率；τt为负荷阶段t的持续时间；Cli为归算到投资阶段i时输电线路l的投资成本；Xli为输电线路l在投资阶段i时的微增容量，Ri为规划期初始到第i阶段末的总时段数，rj为第j阶段的时段数。
步骤S2的约束条件包括：
1)发电机有功功率上下限约束：
式中：和P g分别为发电机g的有功功率上下限；
2)节点功率平衡约束：
其中，为负荷时段t输电线路l的传输有功功率；NB为节点集合；NS,i和NE,i分别为以节点i为首、末端节点的输电线路集合；NG,i和ND,i分别表示节点i上的发电机集合和负荷集合；为时段t时的有功负荷大小；
3)输电线路传输容量约束：
其中，NL为输电线路集合；Bl为输电线路l的电纳；为负荷时段t节点i电压相角；为负荷时段t输电线路l的传输容量；
4)输电线路容量范围约束：
其中，和T l分别为设定的输电线路容量上下限；
5)N-1预想事故情况下发电机有功功率上下限约束：
式中：NK为预想事件集合；上标(k)标记事件运行状态k，表示预想事件k下发电机g在阶段t输出的有功功率；
6)N-1预想事件情况下输电线路传输容量约束：
式中：为预想事件k下负荷时段t输电线路l的传输有功功率，为预想事件k下负荷时段t节点i电压相角；为预想事件k下输电线路l是否停运，为二进制整数，表示预想事件k下输电线路l停运，表示预想事件k下输电线路l没有停运；
7)N-1预想事件情况下节点功率平衡约束：
8)节点电压相角约束：
9)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
10)其他约束：
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种电网发展多阶段优化评估方法，其特征是，包括以下步骤：
构建优化模型，优化模型以最小化规划周期内输电网规划投资成本和发电成本之和为目标并包括约束条件；
对优化模型由预测-校正原对偶非线性内点法进行求解，得到最终的输电网发展优化评估方案。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述构建优化模型步骤之前，还包括：
根据电网数据规划时间周期内各时间尺度负荷预测值，规划时间周期内不同形式电源的规划方案，以及电网规划候选的电网元件及路径方案。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述优化模型的目标函数表达式为：
式中，NT为划分的负荷时段集合；NG为发电机集合；NR为规划建设的输电线路集合；NS为电网规划投资阶段集合；为发电机g在时段t输出的有功功率；Cg为发电机g的成本特性函数；ρ为贴现率；τt为负荷阶段t的持续时间；Cli为归算到投资阶段i时输电线路l的投资成本；Xli为输电线路l在投资阶段i时的微增容量，Ri为规划期初始到第i阶段末的总时段数，rj为第j阶段的时段数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述约束条件包括：
1)发电机有功功率上下限约束：
式中：和P g分别为发电机g的有功功率上下限；
2)节点功率平衡约束：
其中，Pl t为负荷时段t输电线路l的传输有功功率；NB为节点集合；NS,i和NE,i分别为以节点i为首、末端节点的输电线路集合；NG,i和ND,i分别表示节点i上的发电机集合和负荷集合；为时段t时的有功负荷大小；
3)输电线路传输容量约束：
其中，NL为输电线路集合；Bl为输电线路l的电纳；为负荷时段t节点i电压相角；Tl t为负荷时段t输电线路l的传输容量；
4)输电线路容量范围约束：
其中，和T l分别为设定的输电线路容量上下限；
5)N-1预想事故情况下发电机有功功率上下限约束：
式中：NK为预想事件集合；上标(k)标记事件运行状态k，表示预想事件k下发电机g在阶段t输出的有功功率；
6)N-1预想事件情况下输电线路传输容量约束：
式中：为预想事件k下负荷时段t输电线路l的传输有功功率，为预想事件k下负荷时段t节点i电压相角；为预想事件k下输电线路l是否停运，为二进制整数，表示预想事件k下输电线路l停运，表示预想事件k下输电线路l没有停运；
7)N-1预想事件情况下节点功率平衡约束：
8)节点电压相角约束：
9)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
10)其他约束：
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