CN109993407A - 考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，主要步骤为：1)获取电力系统数据2)建立电力系统弹性空间等值评估模型；3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。本发明在满足系统变量约束与N‑1安全约束情况下，评估了弹性空间对可再生能源的网内与外送消纳提升效果，直观地评估了可再生能源消纳能力的提升空间。

Description

考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法
技术领域
本发明涉及电力系统可再生能源消纳能力评估领域，具体是考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法。
背景技术
随着清洁电能的大力发展，为构建清洁低碳的能源体系，为缓解弃风、弃光、弃水问题，本质上可扩大电力系统运行可行域，其主要方式包括：扩建电网设备(输电线路、储能等)，多能源协调互补运行输电网结构优化等。扩建电网设备需要大量投资，扩展电网运行模式需要考虑电网公司业务的协调。但若能根据电力系统设备运行的物理本质，挖掘电力系统设备运行可行域的“弹性空间”，则可进一步促进可再生能源消纳。现有评估可再生能源消纳能力的方法未考虑系统弹性空间及外送消纳能力，且未刻画出可再生能源消纳能力可行域空间模型。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力系统数据。
所述电力系统数据主要包括节点负荷数据、线路参数和发电机参数。
所述线路参数主要包括机组-节点连接矩阵Cn×u、功率传输转移分布因子矩阵Al×n、线路传输容量上限和线路传输容量下限T k。
所述发电机参数主要包括可再生能源机组出力上限可再生能源机组出力下限P RGi、非可再生能源机组出力上限和非可再生能源机组出力下限P NRGj。
2)建立电力系统弹性空间等值评估模型。
建立电力系统弹性空间等值评估模型的主要步骤如下：
2.1)获取负荷功率即：
式中，为n维节点负荷功率向量。Pm为节点m处的负荷功率。n为电力系统节点个数。
2.2)建立线路传输功率约束，分别如公式2至公式4所示。
式中，Tl×1为l维线路潮流向量。l为电力系统线路数目。为 u维机组出力向量。u为电力系统机组数目。u＝N+NC。N和NC分别为可再生能源机组个数和非可再生能源机组个数。
Tl×1＝[T1 T2 … Tk …]T(k＝1,2,...,l) (3)
式中，Tk为第k条线路上的传输功率。
式中，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力。i＝1,2,...,N。j＝1,2,...,NC。
2.3)建立系统变量上下限约束，分别如公式5至公式7所示。
式中，Tk为第k条线路上的传输功率。为线路传输容量上限。T k为线路传输容量下限。
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力。为可再生能源机组出力上限。P RGi为可再生能源机组出力下限。
式中，PNRGj为第j台非可再生能源机组出力。为非可再生能源机组出力上限 P NRGj为非可再生能源机组出力下限P NRGj。
2.4)建立电力系统功率平衡约束，即
式中，为节点m处的负荷功率。
2.5)建立发电机深度调峰约束，即
式中，Kdj为第j台非可再生能源机组的深度调峰系数。
2.6)建立N-1安全约束和线路紧急增容约束，主要步骤为：
2.6.1)构造N-1故障场景，即设Ta＝0，a＝1，2，…，l。Ta＝0 表示线路a断开。
2.6.2)N-1安全约束如下所示：
式中，上标(a)表示线路a断开的N-1故障场景。为线路a 断开后的线路潮流向量。 T l×1分别为线路容量上限向量和下限向量。
2.6.3)线路紧急增容约束如下所示：
式中，为线路a断开后的功率传输转移分布因子矩阵。Kt为线路紧急增容系数。(*)ΔT表示经过ΔT时段调整。为调整后的线路潮流向量。
式中，为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。
2.7)建立发电机爬坡约束，即：
式中，为N-1故障前的机组出力向量。为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。为ΔT时间内机组的爬坡能力向量。
3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。
利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算的主要步骤如下：
3.1)计算可再生能源机组出力可行域RGT，主要步骤如下：
3.1.1)设置目标函数，即可再生能源机组最大出力max z。设定规划参数X＝PRGi。
目标函数max z如下所示：
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力。
3.1.2)将所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到可再生能源机组出力可行域RGT。
3.2)计算联络线传输功率可行域RPT，主要步骤如下：
3.2.1)设置目标函数，即联络线最大传输功率max w。设置规划参数Y＝PTe。PTe为第e条联络线传输功率。e＝1,2,...,NT。NT为联络线条数。
目标函数max w如下所示：
式中，PTe为第e条联络线传输功率，NT为联络线条数。
并选定联络线所在节点，即选定若干节点的负荷作为联络线外送功率，如下所示：
3.2.2)将所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到联络线传输功率可行域RPT。
本发明的技术效果是毋庸置疑的。本发明利用电力系统的弹性空间，包括发电机深度调峰与线路紧急增容，来缓解可再生能源网内消纳与外送消纳问题。发电机深度调峰降低发电机机组最小出力可缓解某些阻塞线路，另一方面降低发电机组出力后，相应可再生能源机组的出力可以提高，从而促进消纳。而线路紧急增容在系统发生N-1故障时，允许输电线路短时间尺度内过载运行，从而使得电力系统考虑N-1的安全调度可消纳更多的可再生能源。在此基础上，提出考虑电力系统弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，该等值评估方法主要从两方面评估可再生能源的消纳能力。一方面，当考虑电力系统的深度调峰与线路紧急增容弹性空间后，评估可再生能源机组出力可行域扩大的范围，量化可再生能源的省内或网内消纳能力提升空间；另一方面，考虑电力系统弹性空间后，评估联络线传输功率可行域扩大的范围，量化可再生能源通过联络线外送消纳能力提升空间。综上所述，本发明在满足系统变量约束与N-1安全约束情况下，评估了弹性空间对可再生能源的网内与外送消纳提升效果，直观地评估了可再生能源消纳能力的提升空间。
附图说明
图1为IEEE39节点测试系统示意图；
图2为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在三维平面的投影I；
图3为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在三维平面的投影II；
图4为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在二维平面的投影I；
图5为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在二维平面的投影II；
图6为考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力可行域空间在二维平面的投影III；
图7为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在三维平面的投影I；
图8为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在三维平面的投影II；
图9为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在二维平面的投影I；
图10为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在二维平面的投影II；
图11为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力可行域在二维平面的投影III；
图12为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在三维平面的投影I；
图13为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在三维平面的投影II；
图14为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在二维平面的投影I；
图15为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在二维平面的投影II；
图16为考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率可行域在二维平面的投影III；
图17为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的联络线传输功率可行域在三维平面的投影I；
图18为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的联络线传输功率可行域在三维平面的投影II；
图19为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的联络线传输功率可行域在二维平面的投影I；
图20为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的联络线传输功率可行域在二维平面的投影II；
图21为考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的联络线传输功率可行域在二维平面的投影III。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力系统数据。
所述电力系统数据主要包括节点负荷数据、线路参数和发电机参数。
所述线路参数主要包括机组-节点连接矩阵Cn×u、功率传输转移分布因子矩阵Al×n、线路传输容量上限和线路传输容量下限T k。
所述发电机参数主要包括可再生能源机组出力上限可再生能源机组出力下限P RGi、非可再生能源机组出力上限和非可再生能源机组出力下限P NRGj。
2)建立电力系统弹性空间等值评估模型。
建立电力系统弹性空间等值评估模型的主要步骤如下：
2.1)获取负荷功率即：
式中，为n维节点负荷功率向量。Pm为节点m处的负荷功率。n为电力系统节点个数。
2.2)建立线路传输功率约束，分别如公式2至公式4所示。
式中，Tl×1为l维线路潮流向量。l为电力系统线路数目。为 u维机组出力向量。u为电力系统机组数目。u＝N+NC。N和NC分别为可再生能源机组个数和非可再生能源机组个数。
Tl×1＝[T1T2…Tk…]T(k＝1,2,...,l) (3)
式中，Tk为第k条线路上的传输功率。
式中，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力。i＝1,2,...,N。j＝1,2,...,NC。
2.3)建立系统变量上下限约束，分别如公式5至公式7所示。
式中，Tk为第k条线路上的传输功率。为线路传输容量上限。T k为线路传输容量下限。
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力。为可再生能源机组出力上限。P RGi为可再生能源机组出力下限。
式中，PNRGj为第j台非可再生能源机组出力。为非可再生能源机组出力上限 P NRGj为非可再生能源机组出力下限P NRGj。
2.4)建立电力系统功率平衡约束，即
式中，为节点m处的负荷功率。
2.5)建立发电机深度调峰约束，即
式中，Kdj为第j台非可再生能源机组的深度调峰系数。
2.6)建立N-1安全约束和线路紧急增容约束，主要步骤为：
2.6.1)构造N-1故障场景，即设Ta＝0，a＝1，2，…，l。Ta＝0 表示线路a断开。
2.6.2)N-1安全约束如下所示：
式中，上标(a)表示线路a断开的N-1故障场景。为线路a 断开后的线路潮流向量。 T l×1分别为线路容量上限向量和下限向量。
2.6.3)线路紧急增容约束如下所示：
式中，为线路a断开后的功率传输转移分布因子矩阵。Kt为线路紧急增容系数。(*)ΔT表示经过ΔT时段调整。为调整后的线路潮流向量。
式中，为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。
2.7)建立发电机爬坡约束，即：
式中，为N-1故障前的机组出力向量。为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。为ΔT时间内机组的爬坡能力向量。
3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。
利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算的主要步骤如下：
3.1)计算可再生能源机组出力可行域RGT，主要步骤如下：
3.1.1)设置目标函数，即可再生能源机组最大出力max z。设定规划参数X＝PRGi。
目标函数max z如下所示：
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力。
3.1.2)将NC台非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到可再生能源机组出力可行域RGT。
3.2)计算联络线传输功率可行域RPT，主要步骤如下：
3.2.1)设置目标函数，即联络线最大传输功率max w。设置规划参数Y＝PTe。PTe为第e条联络线传输功率。e＝1,2,...,NT。NT为联络线条数。
目标函数max w如下所示：
式中，PTe为第e条联络线传输功率，NT为联络线条数。
并选定联络线所在节点，即选定若干节点的负荷作为联络线外送功率，如下所示：
3.2.2)将NC台所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到联络线传输功率可行域RPT。本发明采用多参数规划理论进行求解并形成可行域，结合可再生能源机组出力可行域提升空间与联络线传输功率可行域提升空间，能够直观地评估可再生能源消纳能力的提升空间。
实施例2：
参见图1，一种验证考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法的实验，主要包括以下步骤：
1)建立IEEE39节点测试系统，包含10台发电机，节点32、 35、37处的发电机为可再生能源发电机，节点8、23、29处的负荷为联络线外送功率。
2)输入节点负荷功率
式中，为节点负荷功率向量，其中39为电网节点数。
3)建立线路传输功率等式约束
首先获取机组-节点连接矩阵C39×10和功率传输转移分布因子矩阵A46×39，如下：
再利用式(18)中的输入数据建立约束如下：
T46×1＝[T1T2…Tk…]T(k＝1,2,...,46)(20)
式中：T46×1为线路潮流向量(46为电网线路数目)，Tk为第k条线路上的传输功率，为机组出力向量(10为电网机组数目)，为节点负荷功率向量(39为电网节点数目)，C39×10为电网机组-节点连接矩阵，A46×39为电网的功率传输转移分布因子矩阵。PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力，可再生能源机组个数为3、非可再生能源机组个数为7。
4)建立系统变量上下限约束
首先获取线路传输容量上、下限，以及可再生能源机组与非可再生能源机组出力上、下限，如下：
表1电力系统数据
由此建立系统变量上下限约束如下：
式中，Tk为第k条线路上的传输功率，电网线路数目为46，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力，可再生能源机组个数、非可再生能源机组个数分别为3、7。上标与(*)分别表示变量(*)的上限和下限。
5)建立功率平衡约束
建立系统功率平衡约束等式，如式(25)：
式中，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力，为节点m处的负荷功率，可再生能源机组个数、非可再生能源机组个数和电网节点个数分别为3、7和39。
6)建立发电机深度调峰约束
若考虑发电机深度调峰，把式(24)改写为式(26)，如下：
式中，Kdj为第j台非可再生能源机组的深度调峰系数，此例中 Kdj取值均为0.6。PNRGj为第j台非可再生能源机组出力，为第j台非可再生能源机组出力上限值，P NRGj为第j台非可再生能源机组出力下限值，非可再生能源机组个数为7。
7)建立N-1安全约束及线路紧急增容约束
首先构造N-1故障场景，设置Ta＝0，此例中a依次取12、23、 21，表示如下：
Ta＝0 a＝12,23,21 (27)
式中，Ta为第a条线路功率。由此将式(19)及式(22)合并，改写为式(28)，如下：
在此若考虑线路紧急增容，则把式(28)改写为式(29)-(30)，如下：
式中，上标(a)表示线路a断开的N-1故障场景，如上标(12)、(23)、 (21)分别表示线路12、23、21断开的N-1故障场景，为线路a 断开后的线路潮流向量(46为电网线路数目)， T 46×1分别为线路容量上、下限向量，为机组出力向量(10为电网机组数目)，为节点负荷功率向量(39为电网节点数目)，C39×10为电网机组- 节点连接矩阵，为线路a断开后的功率传输转移分布因子矩阵， Kt为线路紧急增容系数，此例中取值1.2，(*)ΔT表示经过ΔT时段调整，取ΔT为10分钟，为调整后的线路潮流向量，为故障ΔT时段调整后的机组出力向量。
8)建立发电机爬坡约束
若考虑线路紧急增容，则需建立发电机爬坡约束，如下：
式中，为N-1故障前的机组出力向量(10为电网机组数目)，为故障ΔT时段调整后的机组出力向量，为ΔT时间内机组的爬坡能力向量，各机组爬坡能力取值均为150。
至此，考虑系统运行约束及N-1安全约束的电力系统弹性空间等值评估模型已经建立，由式(18)-(31)构成.
9)该评估模型可采用多参数规划理论求解，以分别得到可再生能源机组出力可行域RGT及联络线传输功率可行域RPT，求解过程如下：
9.1)当评估可再生能源机组出力可行域RGT时，设定可再生能源机组出力最大为目标函数，设定可再生能源机组出力PRGi为规划参数X，表示如下：
X＝PRGi i＝1,2,3 (33)
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力，可再生能源机组个数为3。
将7台非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并结合式(18) -(31)的评估模型即可求解出可再生能源机组出力可行域RGT。
9.2)当评估联络线传输功率可行域RPT时，设定联络线传输功率最大为目标函数，设定联络线传输功率PTe为规划参数Y，表示如下：
Y＝PTe e＝1,2,3 (35)
且节点8、23、29处的负荷为联络线外送功率，则表示如下：
式中，PTe为第e条联络线传输功率，联络线数目为3条。PT1,2,3表示第1、2、3条联络线功率，表示节点8、23、29处的负荷功率。将7台非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并结合式 (18)-(31)的评估模型即可求解出联络线传输功率可行域。
实施例3：
参见图2至图21，一种考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法的对比实验，主要包括以下步骤：
1)设置对比方案：
M0：不考虑电力系统的弹性空间；
M1：计及电力系统深度调峰与线路紧急增容弹性空间。
为衡量M0、M1方法的可再生能源机组出力可行域、联络线可行域刻画准确程度，采用可行域空间在二维平面以及三维平面的投影，进行可视化比较，详见附图。结果如下：
(I)考虑电力系统弹性空间的可再生能源机组出力可行域结果分析
(1)不考虑与考虑N-1安全约束可行域对比
表2考虑N-1安全约束前后的可再生能源机组出力上下限(p.u.)
2)不考虑弹性与同时考虑深度调峰和线路紧急增容弹性空间的可行域对比
表2考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的可再生能源机组出力上下限(p.u.)
(II)考虑电力系统弹性空间的联络线传输功率可行域结果分析 (1)不考虑与考虑N-1安全约束可行域对比
表3考虑N-1安全约束前后的联络线传输功率上下限(p.u.)
(2)不考虑弹性与同时考虑深度调峰和线路紧急增容弹性空间可行域对比
表4考虑深度调峰与线路紧急增容弹性空间前后的联络线传输功率上下限(p.u.)
由以上图表及数据对比分析，可知，为保证系统的安全运行，满足网络运行约束、N-1安全约束等，可再生能源机组出力可行域、联络线传输功率可行域均受到了较大的限制，在使用本文所提出的考虑电力系统弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法后，可再生能源机组出力可行域、联络线传输功率可行域均得到了扩大和提升，由此验证了本发明所提方法的有效性，即该等值评估方法直观地评估了可再生能源消纳能力的提升空间。

Claims (4)

1.考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
1)获取所述电力系统数据。
2)建立电力系统弹性空间等值评估模型；
3)利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算，得到可再生能源机组出力可行域RGT和联络线传输功率可行域RPT。
2.根据权利要求1所述的考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于：所述电力系统数据主要包括节点负荷数据、线路参数和发电机参数；
所述线路参数主要包括机组-节点连接矩阵Cn×u、功率传输转移分布因子矩阵Al×n、线路传输容量上限和线路传输容量下限T k；
所述发电机参数主要包括可再生能源机组出力上限可再生能源机组出力下限P RGi、非可再生能源机组出力上限和非可再生能源机组出力下限P NRGj。
3.根据权利要求1或2所述的考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于，建立电力系统弹性空间等值评估模型的主要步骤如下：
1)获取负荷功率即：
式中，为n维节点负荷功率向量；Pm为节点m处的负荷功率；n为电力系统节点个数；
2)建立线路传输功率约束，分别如公式2至公式4所示；
式中，Tl×1为l维线路潮流向量；l为电力系统线路数目；为u维机组出力向量；u为电力系统机组数目；u＝N+NC；N和NC分别为可再生能源机组个数和非可再生能源机组个数；
Tl×1＝[T1 T2 … Tk …]T；k＝1,2,...,l (3)
式中，Tk为第k条线路上的传输功率；
式中，PRGi和PNRGj分别为第i台可再生能源机组和第j台非可再生能源机组出力；i＝1,2,...,N；j＝1,2,...,NC；
3)建立系统变量上下限约束，分别如公式5至公式7所示；
式中，Tk为第k条线路上的传输功率；为线路传输容量上限；T k为线路传输容量下限；
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力；为可再生能源机组出力上限；P RGi为可再生能源机组出力下限；
式中，PNRGj为第j台非可再生能源机组出力；为非可再生能源机组出力上限 P NRGj为非可再生能源机组出力下限P NRGj；
4)建立电力系统功率平衡约束，即
式中，为节点m处的负荷功率；
5)建立发电机深度调峰约束，即
式中，Kdj为第j台非可再生能源机组的深度调峰系数；
6)建立N-1安全约束和线路紧急增容约束，主要步骤为：
6.1)构造N-1故障场景，即设Ta＝0，a＝1，2，…，l；Ta＝0表示线路a断开；
6.2)N-1安全约束如下所示：
式中，上标(a)表示线路a断开的N-1故障场景；为线路a断开后的线路潮流向量； T l×1分别为线路容量上限向量和下限向量；
6.3)线路紧急增容约束如下所示：
式中，为线路a断开后的功率传输转移分布因子矩阵；Kt为线路紧急增容系数；(*)ΔT表示经过ΔT时段调整；为调整后的线路潮流向量；
式中，为故障ΔT时段调整后的机组出力向量；
7)建立发电机爬坡约束，即：
式中，为N-1故障前的机组出力向量；为故障ΔT时段调整后的机组出力向量；为ΔT时间内机组的爬坡能力向量。
4.根据权利要求1或2所述的考虑弹性空间的可再生能源消纳能力静态等值评估方法，其特征在于，利用多参数规划理论对电力系统弹性空间等值评估模型进行计算的主要步骤如下：
1)计算可再生能源机组出力可行域RGT，主要步骤如下：
1.1)设置目标函数，即可再生能源机组最大出力max z；设定规划参数X＝PRGi；
目标函数max z如下所示：
式中，PRGi为第i台可再生能源机组出力；
1.2)将所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到可再生能源机组出力可行域RGT；
2)计算联络线传输功率可行域RPT，主要步骤如下：
2.1)设置目标函数，即联络线最大传输功率max w；设置规划参数Y＝PTe；PTe为第e条联络线传输功率；e＝1,2,...,NT；NT为联络线条数；
目标函数max w如下所示：
式中，PTe为第e条联络线传输功率，NT为联络线条数。
并选定联络线所在节点，即选定若干节点的负荷作为联络线外送功率，如下所示：
2.2)将所有非可再生能源机组出力PNRGj作为优化变量，并利用多参数规划理论计算电力系统弹性空间等值评估模型，得到联络线传输功率可行域RPT。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111695235A (zh) * 2020-04-24 2020-09-22 广东电网有限责任公司 可再生能源消纳责任权重的区域分解方法、装置及系统
CN113489064A (zh) * 2021-06-30 2021-10-08 国网山西省电力公司运城供电公司 一种考虑弹性距离的新能源消纳系数计算方法
CN113659621A (zh) * 2021-08-15 2021-11-16 国网福建省电力有限公司 计及新能源不确定性及机组启停特性的区域电量传输可行域计算方法
CN113792918A (zh) * 2021-08-30 2021-12-14 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 考虑储能的可再生能源消纳能力实时评估方法
CN113792918B (zh) * 2021-08-30 2024-07-05 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 考虑储能的可再生能源消纳能力实时评估方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107529677A (zh) * 2017-07-11 2018-01-02 清华大学 一种可再生能源消纳能力的评估方法及装置
CN107785935A (zh) * 2017-12-07 2018-03-09 太原理工大学 计及风险及机组组合的电网风电消纳能力评估方法
CN109103924A (zh) * 2018-07-27 2018-12-28 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 基于柔性分析的可再生能源消纳能力关键因素的分析方法
CN109327025A (zh) * 2018-08-30 2019-02-12 国家电网公司 考虑输电运行弹性空间的电网n-1安全经济调度优化方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107529677A (zh) * 2017-07-11 2018-01-02 清华大学 一种可再生能源消纳能力的评估方法及装置
CN107785935A (zh) * 2017-12-07 2018-03-09 太原理工大学 计及风险及机组组合的电网风电消纳能力评估方法
CN109103924A (zh) * 2018-07-27 2018-12-28 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 基于柔性分析的可再生能源消纳能力关键因素的分析方法
CN109327025A (zh) * 2018-08-30 2019-02-12 国家电网公司 考虑输电运行弹性空间的电网n-1安全经济调度优化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘林虎等: ""电力系统输电运行弹性空间建模与效益评估"", 《电力系统自动化》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111695235A (zh) * 2020-04-24 2020-09-22 广东电网有限责任公司 可再生能源消纳责任权重的区域分解方法、装置及系统
CN111695235B (zh) * 2020-04-24 2023-05-26 广东电网有限责任公司 可再生能源消纳责任权重的区域分解方法、装置及系统
CN113489064A (zh) * 2021-06-30 2021-10-08 国网山西省电力公司运城供电公司 一种考虑弹性距离的新能源消纳系数计算方法
CN113489064B (zh) * 2021-06-30 2022-10-25 国网山西省电力公司运城供电公司 一种考虑弹性距离的新能源消纳系数计算方法
CN113659621A (zh) * 2021-08-15 2021-11-16 国网福建省电力有限公司 计及新能源不确定性及机组启停特性的区域电量传输可行域计算方法
CN113792918A (zh) * 2021-08-30 2021-12-14 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 考虑储能的可再生能源消纳能力实时评估方法
CN113792918B (zh) * 2021-08-30 2024-07-05 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 考虑储能的可再生能源消纳能力实时评估方法

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