CN111092426B - 可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备。所述方法包括:获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。采用本方法能够避免目标电网发生潮流越限、电压越限,进而引发事故。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统运行与规划技术领域,特别是涉及一种可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备。
背景技术
近年来,由于煤、石油等不可再生能源越来越少,加之环境保护等原因,可再生能源发展迅速,利用可再生能源可以产生富裕的可再生能源电力。一般的可再生能源发电基地建设在距负荷中心较远的可再生资源丰富的地区。这些可再生能源电力需要向外部系统输送以实现电力的高效消纳。
然而,传统电网的本地用电功能层与电力外送功能层存在耦合关系且可再生能源具有出力波动性,当可再生能源产生的电力借助传统电网进行外送时,可再生能源与该传统电网的运行状态相互影响,相互制约。不同可再生能源占比,对该传统电网的影响程度不同,不恰当的可再生能源占比加大传统电网功能层耦合程度,进而可能导致该传统电网系统运行状态随着可再生能源的出力波动而接近安全稳定边界,潮流越限、电压越限,引起事故发生。
因此,亟需一种可再生能源占比的确定方法,进而指导电网的运行和规划。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备。
第一方面,提供了一种可再生能源占比的确定方法,所述方法包括:
获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;
针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;
根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
作为一种可选地实施方式,所述电网信息包括目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息,所述针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果,包括:
根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和所述耦合评价指标,构建经济调度模型;
求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;
根据所述各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。
作为一种可选地实施方式,所述耦合评价指标为耦合范围ROC指标,所述根据所述各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果,包括:
当耦合评价指标为耦合范围时,针对每个所述电力线路,根据各电力线路的潮流计算结果和潮流跟踪法,确定该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率;
根据该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率和该电力线路连接的下游电力节点的负荷信息,确定该电力线路的线路类型;所述线路类型为本地用电线路和/或电力外送线路;
如果该电力线路的线路类型为本地用电线路和电力外送线路,则将该电力线路连接的上游电力节点和所述下游电力节点,确定为第一目标电力节点;根据所述第一目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定耦合范围指标结果。
作为一种可选地实施方式,所述根据该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率和该电力线路连接的下游电力节点的负荷信息,确定该电力线路的线路类型,包括:
如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为本地负荷,且该电力线路对连接的所述下游电力节点的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为本地用电线路;
如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为外送负荷,且该电力线路对连接的所述下游电力节点的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为电力外送线路。
作为一种可选地实施方式,所述耦合评价指标为耦合深度指标D,所述耦合深度指标包括线路重载事件率RoHLI、节点电压越限事件率RoVLI、有功潮流越限均值MPE、极端电压越限值EVV,所述根据所述各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果,包括:
当耦合评价指标为节点电压越限事件率时,根据所述各电力线路的潮流计算结果计算所述目标电网中各电力节点的电压,在所述各电力节点中,将电压位于预设电压范围以外的电力节点,确定为第二目标电力节点,将所述第二目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定为所述节点电压越限事件率指标结果;
当耦合评价指标为极端电压越限值时,根据所述各电力线路的潮流计算结果计算所述目标电网中各电力节点的电压,将所述各电力节点的电压中大于预设电压范围上限值的电力节点确定为越上限电力节点,将所述各电力节点的电压中小于预设电压范围下限值的电力节点确定为越下限电力节点,在所述越上限电力节点和所述越下限电力节点中,确定越限节点电压与预设电压上下限值最大差值为所述极端电压越限值指标结果;
当耦合评价指标为线路重载事件率时,根据所述各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路,根据所述第一目标电力线路的数目与电力线路的总数目的比值,确定线路重载事件率指标结果;
当耦合评价指标为有功潮流越限均值时,根据所述各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路,计算全部所述第一目标电力线路越限值的均值,将所述第一目标电力线路越限值的均值确定为有功潮流越限均值的指标结果。
作为一种可选地实施方式实施方式,所述根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和所述耦合评价指标,构建经济调度模型,包括:
根据所述目标电网的发电成本参考值及耦合程度评价指标,构建所述经济调度模型的目标函数F:
obj minF=f(OC)+λ·D
其中,OC表示所述目标电网的发电总成本,函数f()实现对发电成本的标准化,CREF是所述目标电网的发电成本参考值,D为耦合深度指标,λ为平抑系数,λ取值越大,对波动的平抑要求在系统运行中的地位越重要;T为时间段, t∈T为时间段T内的t时刻,ci表示电力节点i上发电机的单位发电成本,PGi,t表示电力节点i上发电机在t时刻的出力,ΩG表示发电机电力节点集合;
根据所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息以及所述可再生能源的电力信息构建模型的约束条件,包括:
发电机出力(也可称为功率)上下限约束:
发电机出力爬坡约束:
可再生能源发电功率上下限约束:
直流线路容量约束:
交流线路容量约束
潮流方程约束:
电力节点功率平衡约束:
其中, PGi,t为t时刻节点i上发电机的功率(出力),PREi,t为t时刻节点i上可再生能源的发电功率,PLi,t为t时刻节点i上负荷的功率,表示交流线路ij上流出节点i的功率,表示直流线路ij上流出节点i的功率,表示交流线路ij上流入节点i的功率,表示直流线路ij上流入节点i 的功率;
电力节点相角约束:
第二方面,提供了一种可再生能源占比的确定装置,所述装置包括:
获取模块,用于获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;
第一确定模块,用于针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;
第二确定模块,用于根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
作为一种可选地实施方式,所述电网信息包括所述目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息,所述第一确定模块,具体用于:
根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和所述耦合评价指标,构建经济调度模型;
求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;
根据所述各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。
第三方面,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;
针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;
根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;
针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;
根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
本申请实施例提供了一种可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备,该方法包括:获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息。针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。在确定出的可再生能源占比下,传统电网在对可再生能源电力外送的过程中,不会因为可再生能源的出力波动性出现潮流越限、电压越限,进而引起事故发生。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可再生能源占比的确定方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的一种可再生能源占比的确定方法的具体示意图;
图3为本申请实施例提供的一种可再生能源占比的确定装置的结果框图;
图4为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例提供了一种可再生能源占比的确定方法,如图1所示,具体的处理过程如下:
步骤101,获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息。
在实施中,可再生能源占比不同,对目标电网功能层耦合程度的影响不同,为了对比不同可再生能源占比对目标电网功能层耦合程度的影响,计算机设备可以获取各可再生能源占比(比如,可再生能源占比为25%、50%、75%等)下的目标电网的电网信息进行分析。该电网信息可以包括各电力线路的电力信息 (如某一时刻某一线路上的功率范围),各电力节点的电力信息(如节点相角的范围),发电机组的电力信息(如某一时刻某一节点发电机的出力功率范围)以及可再生能源的电力信息(如某一时刻可再生能源的发电功率)等,也可以包括该电力通信网络中的网络参数信息(如目标电网的发电成本信息、电力线路的电抗)等等,因此本申请实施例不做限定。
步骤102,针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。
在实施中,计算机设备获取到目标电网在各可再生能源占比下的电网信息后,针对每个可再生能源占比,计算机设备可以根据预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。
作为一种可选地实施方式,针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果,具体处理过程如下:
步骤一,根据目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息、可再生能源的电力信息和耦合评价指标,构建经济调度模型。
在实施中,计算机设备根据目标电网的发电成本信息,各电力线路的电力信息(如ij线路直流线路容量范围、交流线路容量范围),各电力节点的电力信息(如:节点相角范围),发电机组的电力信息(如:节点i上的发电机的出力功率范围),可再生能源的电力信息(如:可再生能源的发电功率范围)等,构建了考虑电力系统平抑波动作用的经济调度模型,对电力系统中目标电网的功能层耦合情况进行分析。
具体的,该经济调度模型的目标函数除电力系统中目标电网的总发电成本最低之外,还考虑目标电网调动各种资源对波动的平抑作用,即根据目标电网的发电成本参考值及耦合程度评价指标构建经济调度模型的目标函数F:
obj minF=f(OC)+λ·D
其中,OC表示目标电网的发电总成本,函数f()表示对发电成本的标准化, CREF是目标电网的发电成本参考值,D为耦合深度评价指标,λ为平抑系数,λ取值越大,对波动的平抑要求在系统运行中的地位越重要;T为时间段,t∈T为时间段T内的任一t时刻,ci表示电力节点i上发电机的单位发电成本,PGi,t表示电力节点i上发电机在t时刻的出力,ΩG表示发电机电力节点集合。
可选的,平抑系数λ对结果的影响,λ越大,耦合性指标越好即对波动的平抑要求在系统运行中的地位越重要,而经济性越差,即为了调动发电资源平抑可再生能源带来的波动,需要牺牲一定的经济性。
可选的,该经济调度模型的目标函数F中所考虑的耦合程度评价指标,确定耦合范围RoC后,计算耦合深度评价指标D,其中,耦合深度评价指标包括:线路重载事件率RoHLI、节点电压越限事件率RoVLI、有功潮流越限均值MPE、极端电压越限值EVV。经济调度模型可以包括耦合程度评价指标中的一个或多个,因此,本申请实施例不做限定。本申请实施例以目标函数中的耦合程度评价指标为线路重载事件率RoHLI为例进行介绍,其他情况与之类似,则RoHLI 对应的经济调度模型的目标函数F可以为:
obj minF=f(OC)+λ·RoHLI
根据各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息构建模型的约束条件,包括:
发电机出力(也可称为功率)上下限约束:
发电机出力爬坡约束:
PGi,t-1-RR-·τ≤PGi,t≤PGi,t-1+RR+·τi∈ΩG
可再生能源发电功率上下限约束:
直流线路容量约束:
交流线路容量约束:
潮流方程约束:
电力节点功率平衡约束:
其中,PGi,t为t时刻节点i上发电机的功率,为t时刻节点i上可再生能源的发电功率,PLi,t为t时刻节点i上负荷的功率,表示交流线路ij上流出节点i的功率,表示直流线路ij上流出节点i的功率,表示交流线路ij上流入节点i的功率,表示直流线路ij上流入节点i的功率。
电力节点相角约束:
步骤二,求解经济调度模型,得到各电力线路的潮流计算结果。
在实施中,计算机设备对建立的经济调度模型进行求解。以目标函数中的耦合程度评价指标为线路重载事件率RoHLI为例,电力线路的重载率的计算方法为:
表示交流线路ij容量上限,表示t时刻ij交流线路容量的绝对值如果大于或等于则认为t时刻线路ij为重载线路。由此,该经济调度模型便可转化为混合整数线性规划问题(MILP,Mix Integer Linear Programming)技术人员向计算机设备输入该线性规划问题的目标函数和约束条件即经济调度模型的约束条件,借助相应软件(如CPLEX)求解。目标电网的电力信息是实时变化的,因此该经济调度模型的求解结果可以得到t时刻的各电力线路的潮流计算结果。如:ij线路直流线路容量ij线路交流线路容量节点i上的发电机t时刻的发电功率PGi,t,节点i上的可再生能源t时刻的发电功率 PRE,i,t,t时刻节点相角θi,t。以使根据潮流计算结果,确定在该可再生能源占比下的耦合评价指标结果。
步骤三,根据各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。
在实施中,根据求解经济调度模型得到的潮流计算的结果,针对不同的耦合评价指标,计算机设备确定在该可再生能源占比下的耦合评价指标结果的处理过程也不同,具体如下:
方式一,当耦合评价指标为耦合范围时,根据该潮流计算结果,确定耦合范围指标结果的具体处理过程如下:
步骤一,针对每个电力线路,根据各电力线路的潮流计算结果和潮流跟踪法,确定该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率。
在实施中,计算机设备根据求解经济调度模型得到的各电力线路的潮流计算结果,针对每一条电力线路及对应的电力节点进行计算,由预设的潮流跟踪法,得电力节点上流过的功率与电力节点负荷功率之间的关系为:
AdP=PL
其中,P是电力节点流过功率矢量,PL是电力节点上的负荷功率矢量,Ad是下游分布矩阵,具体的,P、PL、Ad可以分别表示为:
P=[P1,P2,...,Pn]T (2)
PL=[PL1,PL2,...,PLn]T (3)
其中,Pij是节点i、j之间的线路上流过的功率,Pj是节点j上注入的功率,Ω i为节点i的下游节点组成的集合。
则依据比例分配原则,连接节点i与上游节点h的线路上的潮流|Phi|对节点 i及下游负荷的贡献可表示为:
其中ei为第i个分量为1,其余分量为0的单位列向量。
则|Phi|对任一电力节点k上的负荷的功率贡献率可以表示为:
因此,计算机设备根据求解经济调度模型得到的各电力线路的潮流计算结果和潮流跟踪法,计算出了各电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率。
步骤二,根据该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率和该电力线路连接的下游电力节点的负荷信息,确定该电力线路的线路类型。
在实施中,计算机设备可以根据计算出的该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率是否为零及该电力节点负荷的功能类型,确定该电力线路的线路功能类型。
如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为本地负荷,且t时刻该电力线路对连接的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为本地用电线路。如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为外送负荷,且t时刻该电力线路对连接的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为电力外送线路。
具体的,其中,表示上游线路ij对电力节点k上的负荷的功率贡献率,表示t时刻下本地用电线路的集合,Nodek表示电力节点k,表示本地电力节点的集合。其中,表示上游线路ij对电力节点k上的负荷的功率贡献率,表示t时刻下电力外送线路的集合,Nodek表示电力节点k,表示电力外送节点的集合。
步骤三,如果该电力线路的线路类型为本地用电线路和电力外送线路,则将该电力线路连接的上游电力节点和下游电力节点,确定为第一目标电力节点;根据第一目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定耦合范围指标结果。
在实施中,首先,由于可再生能源的出力波动性,不同时刻下电力线路的功能不同,在时段T内,计算机设备判断电力线路的线路类型需要判断该时段内各时刻电力线路的类型。如果该电力线路某时刻下的线路类型为本地用电线路,则该电力线路就属于该时段T内本地用电线路的集合;如果该电力线路某时刻下的线路类型为电力外送线路,则该电力线路就属于该时段T内电力外送线路的集合。因此,时段T内本地用电线路结合和电力外送线路的集合,分别为各个时刻下本地用电线路和电力外送线路集合的并集:
其次,如果在时段T内该电力线路的线路类型既为本地用电线路也为电力外送线路,则计算机设备将该电力线路连接的上游电力节点和下游电力节点,确定为第一目标电力节点,即其中,表示同时属于本地用电层和电力外送层的线路两端节点组成的集合,Nodei表示第i个节点,Lineij表示节点i、j之间的线路,表示在整个时段T内属于本地供电层的电力线路集合,表示在整个时段T内属于外部送电层的线路集合。
然后,根据确定出的第一目标电力节点的数目,计算耦合范围指标结果,具体的,计算机设备将第一目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值确定为耦合范围指标结果即:
根据得到的耦合范围指标结果,可以对目标电网在各可再生能源占比下功能层耦合程度进行分析,耦合范围指标RoC越大,说明目标电网两个功能层的耦合范围越大。
方式二,当耦合评价指标为线路重载事件率时,首先,计算机设备根据t时刻各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路。具体的,电力线路的最大线路容量为当各电力线路的流过功率大于等于时,则计算机设备判定该线路为第一目标电力线路即重载线路。
然后,计算机设备确定t时刻重载线路的数目,根据重载线路的数目与电力线路的总数目的比值,在相应的T时段内,确定线路重载事件率指标结果;
线路重载事件率可以反映在时段T内发生线路重载事件的频率,该指标越大,表明系统越接近稳定极限,根据线路重载事件率的指标结果,可以看出目标电网功能层间的耦合程度。
方式三,当耦合评价指标为有功潮流越限均值时,计算机设备根据t时刻各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路。具体的,电力线路的最大线路容量为当各电力线路的流过功率大于等于时,则认为该线路为第一目标电力线路即重载线路。然后,各第一目标电力线路t时刻的功率|Pij,t|减去重载线路指标功率值得到t时刻各第一目标电力线路越限的差值,针对每一时刻,将各第一目标电力线路越限差值之和与各第一目标电力线路的数目的比值,确定为该时刻下潮流越限的均值,然后对应的求和计算,得到T(t∈T) 时段内有功潮流越限均值的指标结果。
有功潮流越限均值表示在整个时段T中所有重载线路的平均潮流越限情况,该指标越大,表示由可再生能源引起的系统波动越大。
方式四,当耦合评价指标为节点电压越限事件率时,首先,计算机设备根据求解经济调度模型得到的各电力线路的潮流计算结果计算目标电网中各电力节点的电压。具体的,假定每个电力节点的电压都为1,由直流潮流计算方法,计算向量
zi=xi/yi
则由下式可求得目标电网中各电力节点的电压大小:
其中,YPQ为由PQ节点组成的节点导纳矩阵,UPQ是对应的PQ节点的电压幅值向量。然后,计算机设备根据计算出的目标电网在t时刻下的各电力节点(即为PQ电力节点)的电压,将预设电压范围(如0.95pu<Ui<1.05pu)以外的电力节点,确定为第二目标电力节点,且可以组成第二目标电力节点集合,即其中,表示t时刻电压越限的电力节点(即第二目标电力节点)集合,Ui表示节点i的电压。最后,将时段T内的第二目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定为节点电压越限事件率指标结果即:
最后,计算机设备根据得到的节点电压越限事件率指标结果,可以对目标电网在各可再生能源占比下功能层耦合程度进行分析,节点电压越限事件率反映了在时段T内发生电压越限的事件频率,该指标越大,表明目标电网的电力系统越接近电压稳定极限。
方式五,当耦合评价指标为极端电压越限值时,首先,计算机设备根据求解经济调度模型得到的各电力线路的潮流计算结果计算目标电网中各电力节点的电压,该过程与上述计算节点电压越限事件率时计算电压的过程相同,因此本申请实施例不再赘述。然后,计算机设备根据计算出的目标电网在t时刻下的各电力节点的电压,将各电力节点的电压中大于预设电压范围上限值(如 1.05pu)的电力节点确定为越上限电力节点,并针对每个越上限电力节点,计算该越上限电力节点的电压与预设电压范围上限值的差值。在各越上限电力节点的t时刻电压与预设电压范围上限值的差值中确定最大差值为t时刻最大越上限值,相应的,在T时段内,计算机设备确定各时刻的最大越上限值中的最大值为T时段最大越上限值;将各电力节点的电压中小于预设电压范围下限值(如 0.09pu)的电力节点确定为越下限电力节点,并针对每个越下限电力节点,计算该越下限电力节点的电压与预设电压范围下限值的差值,在各越下限电力节点的t时刻电压与预设电压范围下限值的差值中确定最大差值为t时刻最大越下限值,相应的,在T时段内,计算机设备确定各时刻的最大越下限值中的最大值为T时段最大越下限值。最后,比较T时段最大越上限值与T时段最大越下限值,如果T时段最大越上限值大于等于T时段最大越下限值,则确定T时段最大越上限值为时段T内极端电压越限值的指标结果;如果T时段最大越上限值小于T时段最大越下限值,则确定T时段最大越下限值为时段T内极端电压越限值的指标结果。对应的计算公式为:
EVV=max{max(V)-1.05,0.95-min(V)},
其中,V表示节点电压向量,EVV表示整个时段内节点电压距离限值的最大偏差,根据得到的极端电压越限值结果,可以对目标电网在各可再生能源占比下功能层耦合程度进行分析,极端电压越限值指标结果越大,表示由可再生能源引起的系统波动越大。
作为一种可选地实施方式,本申请实施例提供了一种具体实施示例,该可再生能源占比的确定方法应用于我国西北某省电网,该省可以代表中国含大规模新能源接入电网的典型特征。如图2所示,系统中共有47个电力节点,104 条电力线路,其中4个节点连有外送负荷,在图中以OUT标出,系统概况如表 1。系统中风电装机(可再生能源)占比大约为50%,即风电装机产生的部分电力需要通过本地电网进行外送。
表1
RoC | RoHLI | RoVOI | MPE | EVV |
0.7447 | 5.4% | 9.3% | 20.2% | 0.065 |
在某一典型日下对该目标电网运行状态及耦合特征进行分析,分析时将λ设为1。为直观反应可再生能源的波动性带来的问题,故分析时不考虑电力节点的无功补偿情况,节点电压将会有较大波动。在可再生能源占比50%的情况下,应用本方案具体实施方式中的可再生能源占比的确定方法,由图2可以看出,系统潮流和电压越限的情况较为明显,潮流越限的线路集中在与可再生能源送出网络相连的本地电网线路以及本地电网中与发电机相连的线路。这是由于风电大发时在本地电网的下送功率很大,而风电出力降低后本地电网中的发电机需要大幅增加出力以满足本地负荷及外送需求。得到的耦合程度评价指标结果如表1,可见,耦合区域占整个系统的74%左右,平均每个时刻潮流越限的线路约占5%、节点电压越限的节点约占9%,越限线路的越限潮流大约为额定容量的20%,节点最低电压标幺值低于限值0.065,系统耦合情况十分显著。
逐步降低可再生能源比例(即选择不同可再生能源占比),应用该可再生能源占比确定方法,对同一典型日下的电力系统运行情况进行分析,结果如图4。可以看出,随着可再生能源占比的上升,系统的耦合范围和耦合深度指标都呈现上升趋势。具体来看,耦合范围呈现阶跃式上升,并且在一定的可再生能源占比下保持不变,这是由于当可再生能源比例上升超过一定的阈值时,有更多的常规机组参加到对其的调节中,响应的耦合线路的比例也有上升。而当可再生能源占比在40%~50%范围内时,参与调节的机组并未增加,故耦合范围不会改变。而随着可再生能源占比提高,线路上的潮流波动更加剧烈,重载线路增加、重载情况加深,电压越限事件频率增加、电压越限更加明显,综上,耦合深度显著增加。
步骤103,根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。
在实施中,计算机设备根据计算出的各可再生能源占比下的耦合程度评价指标结果和预设的评分算法,对各可再生能源占比进行评分,例如,针对每个可再生能源占比下的耦合评价指标中各个指标结果,计算机设备通过预设相应的权重,得到各可再生能源占比对应的耦合评价指标结果的综合得分,并将耦合评价指标结果的综合得分中最高的耦合评价指标结果对应的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。
本申请实施例提供了一种可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备,获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息。针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。在确定出的可再生能源占比下,传统电网在对可再生能源电力外送的过程中,不会因为可再生能源的出力波动性出现潮流越限、电压越限,进而引起事故发生。
本申请实施例还提供了一种可再生能源占比的确定装置,如图3所示,该装置包括:
获取模块310,用于获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;
第一确定模块320,用于针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;
第二确定模块330,用于根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。
作为一种可选地实施方式,电网信息包括目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息,第一确定模块320,具体用于:
根据目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息、可再生能源的电力信息和耦合评价指标,构建经济调度模型;
求解经济调度模型,得到各电力线路的潮流计算结果;
根据各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。
本申请实施例提供了一种可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备,该方法包括:获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息。针对每个可再生能源占比,根据该可再生能源占比对应的电网信息和预设的耦合评价算法,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果。根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为目标电网的目标可再生能源占比。在确定出的可再生能源占比下,传统电网在对可再生能源电力外送的过程中,不会因为可再生能源的出力波动性出现潮流越限、电压越限,进而引起事故发生。
在一个实施例中,一种计算机设备,如图4所示,包括存储器及处理器,存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述任一项可再生能源占比的确定方法的步骤。
在一个实施例中,一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的可再生能源占比的确定方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限, RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步 DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM (ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus) 直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种可再生能源占比的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;所述电网信息包括目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息;
根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和耦合评价指标,构建经济调度模型;所述耦合评价指标为耦合范围RoC指标;
求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;
当耦合评价指标为耦合范围时,针对每个所述电力线路,根据各电力线路的潮流计算结果和潮流跟踪法,确定该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率;
根据该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率和该电力线路连接的下游电力节点的负荷信息,确定该电力线路的线路类型;所述线路类型为本地用电线路和/或电力外送线路;
如果该电力线路的线路类型为本地用电线路和电力外送线路,则将该电力线路连接的上游电力节点和所述下游电力节点,确定为第一目标电力节点;根据所述第一目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定耦合范围指标结果;
根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率和该电力线路连接的下游电力节点的负荷信息,确定该电力线路的线路类型,包括:
如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为本地负荷,且该电力线路对连接的所述下游电力节点的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为本地用电线路;
如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为外送负荷,且该电力线路对连接的所述下游电力节点的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为电力外送线路。
3.一种可再生能源占比的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;所述电网信息包括目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息;
根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和耦合评价指标,构建经济调度模型;其中,所述耦合评价指标为耦合深度指标D,所述耦合深度指标包括线路重载事件率RoHLI、节点电压越限事件率RoVLI、有功潮流越限均值MPE、极端电压越限值EVV;
求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;
当耦合评价指标为节点电压越限事件率时,根据所述各电力线路的潮流计算结果计算所述目标电网中各电力节点的电压,在所述各电力节点中,将电压位于预设电压范围以外的电力节点,确定为第二目标电力节点,将所述第二目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定为所述节点电压越限事件率指标结果;
当耦合评价指标为极端电压越限值时,根据所述各电力线路的潮流计算结果计算所述目标电网中各电力节点的电压,将所述各电力节点的电压中大于预设电压范围上限值的电力节点确定为越上限电力节点,将所述各电力节点的电压中小于预设电压范围下限值的电力节点确定为越下限电力节点,在所述越上限电力节点和所述越下限电力节点中,确定越限节点电压与预设电压上下限值最大差值为所述极端电压越限值指标结果;
当耦合评价指标为线路重载事件率时,根据所述各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路,根据所述第一目标电力线路的数目与电力线路的总数目的比值,确定线路重载事件率指标结果;
当耦合评价指标为有功潮流越限均值时,根据所述各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路,计算全部所述第一目标电力线路越限值的均值,将所述第一目标电力线路越限值的均值确定为有功潮流越限均值的指标结果;
根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
4.一种可再生能源占比的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;所述电网信息包括目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息;
根据所述目标电网的发电成本参考值及耦合程度评价指标,构建经济调度模型的目标函数F:
obj min F=f(OC)+λ·D
其中,OC表示所述目标电网的发电总成本,函数f()实现对发电成本的标准化,CREF是所述目标电网的发电成本参考值,D为耦合深度指标,λ为平抑系数,λ取值越大,对波动的平抑要求在系统运行中的地位越重要;T为时间段,t∈T为时间段T内的t时刻,ci表示电力节点i上发电机的单位发电成本,PGi,t表示电力节点i上发电机在t时刻的出力,ΩG表示发电机电力节点集合;
根据所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息以及所述可再生能源的电力信息构建模型的约束条件,包括:
发电机出力上下限约束:
发电机出力爬坡约束:
PGi,t-1-RR-·τ≤PGi,t≤PGi,t-1+RR+·τi∈ΩG,其中PGit-1表示t-1时刻电力节点i上发电机的出力,RR-·τ表示在τ时间内向下调节的功率,RR+·τ表示在τ时间内向上调节的功率;
可再生能源发电功率上下限约束:
直流线路容量约束:
交流线路容量约束
潮流方程约束:
电力节点功率平衡约束:
其中,PGi,t为t时刻节点i上发电机的出力,PREi,t为t时刻节点i上可再生能源的发电功率,PLi,t为t时刻节点i上负荷的功率,表示交流线路ij上流出节点i的功率,表示直流线路ij上流出节点i的功率,表示交流线路ij上流入节点i的功率,表示直流线路ij上流入节点i的功率;
电力节点相角约束:
求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;
根据所述各电力线路的潮流计算结果,确定该可再生能源占比对应的耦合评价指标结果;
根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
5.一种可再生能源占比的确定装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;所述电网信息包括所述目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息;
第一确定模块,用于根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和耦合评价指标,构建经济调度模型;求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;当耦合评价指标为耦合范围时,针对每个所述电力线路,根据各电力线路的潮流计算结果和潮流跟踪法,确定该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率;根据该电力线路对该电力线路连接的下游电力节点的负荷的功率贡献率和该电力线路连接的下游电力节点的负荷信息,确定该电力线路的线路类型;所述线路类型为本地用电线路和/或电力外送线路;如果该电力线路的线路类型为本地用电线路和电力外送线路,则将该电力线路连接的上游电力节点和所述下游电力节点,确定为第一目标电力节点;根据所述第一目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定耦合范围指标结果;其中,所述耦合评价指标为耦合范围RoC指标;
第二确定模块,用于根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第一确定模块,具体用于如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为本地负荷,且该电力线路对连接的所述下游电力节点的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为本地用电线路;
如果该电力线路连接的下游电力节点的负荷为外送负荷,且该电力线路对连接的所述下游电力节点的负荷的功率贡献率不为零,则确定该电力线路的线路类型为电力外送线路。
7.一种可再生能源占比的确定装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;所述电网信息包括所述目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息;
第一确定模块,用于根据所述目标电网的发电成本信息、所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息、所述可再生能源的电力信息和耦合评价指标,构建经济调度模型;当耦合评价指标为节点电压越限事件率时,根据所述各电力线路的潮流计算结果计算所述目标电网中各电力节点的电压,在所述各电力节点中,将电压位于预设电压范围以外的电力节点,确定为第二目标电力节点,将所述第二目标电力节点的数目与电力节点的总数目的比值,确定为所述节点电压越限事件率指标结果;当耦合评价指标为极端电压越限值时,根据所述各电力线路的潮流计算结果计算所述目标电网中各电力节点的电压,将所述各电力节点的电压中大于预设电压范围上限值的电力节点确定为越上限电力节点,将所述各电力节点的电压中小于预设电压范围下限值的电力节点确定为越下限电力节点,在所述越上限电力节点和所述越下限电力节点中,确定越限节点电压与预设电压上下限值最大差值为所述极端电压越限值指标结果;当耦合评价指标为线路重载事件率时,根据所述各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路,根据所述第一目标电力线路的数目与电力线路的总数目的比值,确定线路重载事件率指标结果;当耦合评价指标为有功潮流越限均值时,根据所述各电力线路的潮流计算结果,在各电力线路中,将大于或等于预设电力线路容量阈值的电力线路,确定为第一目标电力线路,计算全部所述第一目标电力线路越限值的均值,将所述第一目标电力线路越限值的均值确定为有功潮流越限均值的指标结果;其中,所述耦合评价指标为耦合深度指标D,所述耦合深度指标包括线路重载事件率RoHLI、节点电压越限事件率RoVLI、有功潮流越限均值MPE、极端电压越限值EVV;求解所述经济调度模型,得到所述各电力线路的潮流计算结果;
第二确定模块,用于根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
8.一种可再生能源占比的确定装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取目标电网在各可再生能源占比下的电网信息;所述电网信息包括所述目标电网的发电成本信息、各电力线路的电力信息、各电力节点的电力信息、发电机组的电力信息以及可再生能源的电力信息;
第一确定模块,用于根据所述目标电网的发电成本参考值及耦合程度评价指标,构建经济调度模型的目标函数F:
obj min F=f(OC)+λ·D
其中,OC表示所述目标电网的发电总成本,函数f()实现对发电成本的标准化,CREF是所述目标电网的发电成本参考值,D为耦合深度指标,λ为平抑系数,λ取值越大,对波动的平抑要求在系统运行中的地位越重要;T为时间段,t∈T为时间段T内的t时刻,ci表示电力节点i上发电机的单位发电成本,PGi,t表示电力节点i上发电机在t时刻的出力,ΩG表示发电机电力节点集合;
根据所述各电力线路的电力信息、所述各电力节点的电力信息、所述发电机组的电力信息以及所述可再生能源的电力信息构建模型的约束条件,包括:
发电机出力上下限约束:
发电机出力爬坡约束:
PGi,t-1-RR-·τ≤PGi,t≤PGi,t-1+RR+·τ i∈ΩG,其中PGit-1表示t-1时刻电力节点i上发电机的出力,RR-·τ表示在τ时间内向下调节的功率,RR+·τ表示在τ时间内向上调节的功率;
可再生能源发电功率上下限约束:
直流线路容量约束:
交流线路容量约束
潮流方程约束:
电力节点功率平衡约束:
其中,PGi,t为t时刻节点i上发电机的出力,PREi,t为t时刻节点i上可再生能源的发电功率,PLi,t为t时刻节点i上负荷的功率,表示交流线路ij上流出节点i的功率,表示直流线路ij上流出节点i的功率,表示交流线路ij上流入节点i的功率,表示直流线路ij上流入节点i的功率;
电力节点相角约束:
第二确定模块,用于根据预设的评分算法,计算各可再生能源占比对应的得分,并将得分最高的可再生能源占比,确定为所述目标电网的目标可再生能源占比。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至2中任一项,或者权利要求3,或者权利要求4中所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至2中任一项,或者权利要求3,或者权利要求4中所述的方法的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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