CN111799841A - 一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统 - Google Patents

一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统，构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标；将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为等价的混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解。本发明考虑典型日负荷及风电等的时序特征，进行火电机组灵活性改造与输电网规划的联合决策，在促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。

Description

一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统
技术领域
本发明涉及电网规划技术领域，特别是一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统。
背景技术
输电网是承接发电与负荷功率实时平衡的载体，为满足日益增长的用电负荷需求和电源送出需要，需要对输电网进行超前规划。随着电力生产过度依赖于传统化石能源而导致的资源紧张与环境污染问题日渐突出，大力发展风电等清洁能源已成为全球共识。风力发电是当前技术最为成熟、最具规模化开发价值的清洁能源利用形式，世界范围内风电呈现大规模发展态势。受自然因素影响，不同时段风电出力变化比较大，大规模风电并网对输电网规划技术提出了更高的要求。
随着社会经济的发展，多样化用电负荷不断增加，高峰负荷不断攀升。大规模风电并网的反调峰特性加剧了净负荷的峰谷差，电力系统调峰压力严峻，迫切需要具有调节能力的火电机组增强调峰服务能力，在白天高峰负荷时段增加出力满足峰荷用电需求，在夜间低谷负荷时段降低出力以消纳绿色清洁的风力发电。我国火电机组装机以燃煤机组为主，装机容量基数较大，但普遍存在最小技术出力(最低稳燃负荷)相对较高的问题，尤其是燃煤供热机组更为突出，在夜间风电大发时段火电机组降出力空间有限，弃风现象在所难免。解决风电并网后的调峰问题的一种有效方法是在电网中增加抽水蓄能电站或燃气火电，然而抽水蓄能电站选址对地理条件较为苛刻，燃气发电对气源及天然气价格依赖性高，而且两者均需电网增加大规模投资。另外一种方法就是提升传统燃煤火电机组的调节能力，对火电机组进行灵活性改造，该方法无需占用土地等社会资源，是相对较为经济可行的技术手段，如何结合电网发展对火电机组进行灵活性改造规划具有重要研究价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统，旨在解决现有技术中最低稳燃负荷相对较高以及弃风现象的问题，在促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，所述方法包括以下操作：
构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，并包含多个约束条件；
将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为等价的混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
优选地，所述方法还包括在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，输入规划目标年内每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。
优选地，所述优化模型的目标函数为：
Figure BDA0002612208640000031
式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；αw表示弃风惩罚成本；
Figure BDA0002612208640000032
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；Cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数。
优选地，所述约束条件包括：
1)火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000033
其中，
Figure BDA0002612208640000034
和
Figure BDA0002612208640000035
分别为火电机组g的有功功率上下限；
Figure BDA0002612208640000036
为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；ΔPg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；
2)常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000037
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
3)节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000038
其中，Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000041
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；
Figure BDA0002612208640000042
为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；Si和Ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；Gi、Wi和Di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；nb为电网节点个数；
4)弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000043
其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；
5)输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000044
Figure BDA0002612208640000045
其中，Bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；
Figure BDA0002612208640000046
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
Figure BDA0002612208640000047
为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；Pl max为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；
6)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：
Zl≤Zl max,l＝1,L,nl
其中，Zl max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；
7)节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000048
其中，
Figure BDA0002612208640000051
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
8)N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000052
其中，
Figure BDA0002612208640000053
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路N-1预想事故的总个数；
9)N-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000054
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
Figure BDA0002612208640000055
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000056
为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
10)N-1预想事故情况下节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000057
其中，Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000058
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000059
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
11)N-1预想事故情况下弃风电量约束：
Figure BDA00026122086400000510
其中，
Figure BDA00026122086400000511
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
12)N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000061
Figure BDA0002612208640000062
其中，
Figure BDA0002612208640000063
表示预想事故k下输电线路走廊l上是否有线路停运，
Figure BDA0002612208640000064
表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，
Figure BDA0002612208640000065
表示预想事故k下输电线路走廊l上没有线路停运；Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
13)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000066
其中，
Figure BDA0002612208640000067
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角；
优选地，所述输电线路传输容量约束中的混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式：
Figure BDA0002612208640000068
Figure BDA0002612208640000069
其中，M为常数。
优选地，所述N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式：
Figure BDA0002612208640000071
Figure BDA0002612208640000072
本发明还提供了一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统，所述系统包括：
规划模型构建模块，用于构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，并包含多个约束条件；
模型求解模块，用于将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为等价的混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
优选地，所述系统还包括模型参数设定模块，用于在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，输入规划目标年内每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。
优选地，所述优化模型的目标函数为：
Figure BDA0002612208640000073
式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；αw表示弃风惩罚成本；
Figure BDA0002612208640000074
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；Cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数。
优选地，所述约束条件包括：
1)火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000081
其中，
Figure BDA0002612208640000082
和
Figure BDA0002612208640000083
分别为火电机组g的有功功率上下限；
Figure BDA0002612208640000084
为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；ΔPg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；
2)常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000085
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
3)节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000086
其中，Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000087
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；
Figure BDA0002612208640000088
为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；Si和Ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；Gi、Wi和Di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；nb为电网节点个数；
4)弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000091
其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；
5)输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000092
Figure BDA0002612208640000093
其中，Bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；
Figure BDA0002612208640000094
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
Figure BDA0002612208640000095
为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；Pl max为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；
6)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：
Zl≤Zl max,l＝1,L,nl
其中，Zl max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；
7)节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000096
其中，
Figure BDA0002612208640000097
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
8)N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000098
其中，
Figure BDA0002612208640000099
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路N-1预想事故的总个数；
9)N-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000101
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
Figure BDA0002612208640000102
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000103
为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
10)N-1预想事故情况下节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000104
其中，Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000105
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000106
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
11)N-1预想事故情况下弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000107
其中，
Figure BDA0002612208640000108
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
12)N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000109
Figure BDA00026122086400001010
其中，
Figure BDA0002612208640000111
表示预想事故k下输电线路走廊l上是否有线路停运，
Figure BDA0002612208640000112
表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，
Figure BDA0002612208640000113
表示预想事故k下输电线路走廊l上没有线路停运；Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
13)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000114
其中，
Figure BDA0002612208640000115
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。
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：
与现有技术相比，本发明考虑典型日负荷及风电等的时序特征，给出火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，并将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，获得联合规划方案，进行火电机组灵活性改造与输电网规划的联合决策，在促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法流程图；
图2为本发明实施例中所提供的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统框图。
具体实施方式
为了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。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法及系统进行详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，所述方法包括以下操作：
S1、输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数、输入规划目标年内每月典型日的最大负荷，最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。
S2、构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，目标函数表达式为：
Figure BDA0002612208640000121
式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；αw表示弃风惩罚成本；
Figure BDA0002612208640000122
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；Cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数。
优化模型包括13个约束条件，具体如下：
1)火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000131
其中，
Figure BDA0002612208640000132
和
Figure BDA0002612208640000133
分别为火电机组g的有功功率上下限；
Figure BDA0002612208640000134
为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；ΔPg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；
2)常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000135
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
3)节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000136
其中，Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000137
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；
Figure BDA0002612208640000138
为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；Si和Ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；Gi、Wi和Di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；nb为电网节点个数；
4)弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000141
其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；
5)输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000142
Figure BDA0002612208640000143
其中，Bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；
Figure BDA0002612208640000144
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
Figure BDA0002612208640000145
为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；Pl max为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；
6)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：
Zl≤Zl max,l＝1,L,nl
其中，Zl max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；
7)节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000146
其中，
Figure BDA0002612208640000147
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
8)N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000148
其中，
Figure BDA0002612208640000149
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路N-1预想事故的总个数；
9)N-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000151
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
Figure BDA0002612208640000152
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000153
为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
10)N-1预想事故情况下节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000154
其中，Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000155
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000156
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
11)N-1预想事故情况下弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000157
其中，
Figure BDA0002612208640000158
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
12)N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000159
Figure BDA00026122086400001510
其中，
Figure BDA00026122086400001511
表示预想事故k下输电线路走廊l上是否有线路停运，
Figure BDA00026122086400001512
表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，
Figure BDA0002612208640000161
表示预想事故k下输电线路走廊l上没有线路停运；Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
13)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000162
其中，
Figure BDA0002612208640000163
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。
S3、将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
将输电线路传输容量约束中的混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式，即：
Figure BDA0002612208640000164
Figure BDA0002612208640000165
其中，M为常数。
类似地，将N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式，即：
Figure BDA0002612208640000166
Figure BDA0002612208640000171
因此，优化模型转换成混合整数线性规划模型，可直接由混合整数规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造与输电网联合规划方案。
本发明实施例考虑典型日负荷及风电等的时序特征，给出火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，并将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，获得联合规划方案，进行火电机组灵活性改造与输电网规划的联合决策，在促进风电消纳的同时提升电力系统规划投资的经济性。
如图2所示，本发明实施例还公开了一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统，所述系统包括：
规划模型构建模块，用于构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，并包含多个约束条件；
模型求解模块，用于将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为等价的混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
所述系统还包括模型参数设定模块，用于在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，输入规划目标年内每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。
优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，目标函数表达式为：
Figure BDA0002612208640000181
式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；αw表示弃风惩罚成本；
Figure BDA0002612208640000182
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；Cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数。
优化模型包括13个约束条件，具体如下：
1)火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000183
其中，
Figure BDA0002612208640000184
和
Figure BDA0002612208640000185
分别为火电机组g的有功功率上下限；
Figure BDA0002612208640000186
为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；ΔPg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；
2)常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000187
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
3)节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000191
其中，Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000192
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；
Figure BDA0002612208640000193
为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；Si和Ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；Gi、Wi和Di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；nb为电网节点个数；
4)弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000194
其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；
5)输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000195
Figure BDA0002612208640000196
其中，Bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；
Figure BDA0002612208640000197
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
Figure BDA0002612208640000198
为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；Pl max为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；
6)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：
Zl≤Zl max,l＝1,L,nl
其中，Zl max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；
7)节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000201
其中，
Figure BDA0002612208640000202
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
8)N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：
Figure BDA0002612208640000203
其中，
Figure BDA0002612208640000204
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路N-1预想事故的总个数；
9)N-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：
Figure BDA0002612208640000205
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
Figure BDA0002612208640000206
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA0002612208640000207
为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
10)N-1预想事故情况下节点功率平衡约束：
Figure BDA0002612208640000208
其中，Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure BDA0002612208640000209
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure BDA00026122086400002010
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
11)N-1预想事故情况下弃风电量约束：
Figure BDA0002612208640000211
其中，
Figure BDA0002612208640000212
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
12)N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：
Figure BDA0002612208640000213
Figure BDA0002612208640000214
其中，
Figure BDA0002612208640000215
表示预想事故k下输电线路走廊l上是否有线路停运，
Figure BDA0002612208640000216
表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，
Figure BDA0002612208640000217
表示预想事故k下输电线路走廊l上没有线路停运；Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
13)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
Figure BDA0002612208640000218
其中，
Figure BDA0002612208640000219
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。
将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
将输电线路传输容量约束中的混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式，即：
Figure BDA0002612208640000221
Figure BDA0002612208640000222
其中，M为常数。
类似地，将N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式，即：
Figure BDA0002612208640000223
Figure BDA0002612208640000224
因此，优化模型转换成混合整数线性规划模型，可直接由混合整数规划算法进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造与输电网联合规划方案。
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，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：
构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，并包含多个约束条件；
将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为等价的混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
2.根据权利要求1所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，其特征在于，所述方法还包括在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，输入规划目标年内每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。
3.根据权利要求1所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，其特征在于，所述优化模型的目标函数为：
Figure FDA0002612208630000011
式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；αw表示弃风惩罚成本；
Figure FDA0002612208630000012
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；Cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数。
4.根据权利要求1所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，其特征在于，所述约束条件包括：
1)火电机组有功功率上下限约束：
Figure FDA0002612208630000021
其中，
Figure FDA0002612208630000022
和
Figure FDA0002612208630000023
分别为火电机组g的有功功率上下限；
Figure FDA0002612208630000024
为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；ΔPg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；
2)常规火电机组爬坡约束：
Figure FDA0002612208630000025
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
3)节点功率平衡约束：
Figure FDA0002612208630000026
其中，Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure FDA0002612208630000027
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；
Figure FDA0002612208630000028
为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；Si和Ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；Gi、Wi和Di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；nb为电网节点个数；
4)弃风电量约束：
Figure FDA0002612208630000031
Figure FDA0002612208630000032
其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；
5)输电线路传输容量约束：
Figure FDA0002612208630000033
Figure FDA0002612208630000034
其中，Bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；
Figure FDA0002612208630000035
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
Figure FDA0002612208630000036
为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；Pl max为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；
6)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：
Zl≤Zl max,l＝1,L,nl
其中，Zl max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；
7)节点电压相角约束：
Figure FDA0002612208630000037
其中，
Figure FDA0002612208630000038
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
8)N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：
Figure FDA0002612208630000039
其中，
Figure FDA00026122086300000310
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路N-1预想事故的总个数；
9)N-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：
Figure FDA0002612208630000041
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
Figure FDA0002612208630000042
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure FDA0002612208630000043
为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
10)N-1预想事故情况下节点功率平衡约束：
Figure FDA0002612208630000044
其中，Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure FDA0002612208630000045
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure FDA0002612208630000046
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
11)N-1预想事故情况下弃风电量约束：
Figure FDA0002612208630000047
其中，
Figure FDA0002612208630000048
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
12)N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：
Figure FDA0002612208630000049
Figure FDA00026122086300000410
其中，
Figure FDA00026122086300000411
表示预想事故k下输电线路走廊l上是否有线路停运，
Figure FDA00026122086300000412
表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，
Figure FDA00026122086300000413
表示预想事故k下输电线路走廊l上没有线路停运；Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
13)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
Figure FDA0002612208630000051
其中，
Figure FDA0002612208630000052
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。
5.根据权利要求4所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，其特征在于，所述输电线路传输容量约束中的混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式：
Figure FDA0002612208630000053
Figure FDA0002612208630000054
其中，M为常数。
6.根据权利要求4所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策方法，其特征在于，所述N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束中混合整数非线性约束表达式转换为等价的混合整数线性表达式：
Figure FDA0002612208630000055
Figure FDA0002612208630000056
7.一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统，其特征在于，所述系统包括：
规划模型构建模块，用于构建火电机组灵活性改造与输电网规划联合优化数学模型，优化模型以整个规划期内的投资费用和运行费用之和最小为目标，并包含多个约束条件；
模型求解模块，用于将优化模型中的混合整数非线性约束条件转换为等价的混合整数线性约束条件，采用混合整数线性规划法对转换后的混合整数线性规划模型进行求解，得到联合规划方案。
8.根据权利要求7所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统，其特征在于，所述系统还包括模型参数设定模块，用于在构建模型之前输入传统火电机组参数、现状电网输电元件参数，输入规划目标年内每月典型日的最大负荷、最大风电功率以及24小时负荷功率和风电功率变化标么值，根据火电机组运行情况设定可参与灵活性改造的火电机组范围并设定改造成本，根据输电线路走廊情况设定候选的新建输电线路范围并设定建设成本，设定风电弃风成本系数和系统允许的弃电率。
9.根据权利要求7所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统，其特征在于，所述优化模型的目标函数为：
Figure FDA0002612208630000061
式中，nw为风电场总个数；ng为常规火电机组个数；nl为规划建设的输电线路走廊个数；αw表示弃风惩罚成本；
Figure FDA0002612208630000062
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的弃电功率；βg表示火电机组g灵活性改造成本；ug为二进制变量，表示在规划目标年火电机组g是否进行灵活性改造，ug＝1表示在规划目标年火电机组g进行灵活性改造，ug＝0示在规划目标年火电机组g不进行灵活性改造；Cl为输电走廊l上单回输电线路建设投资成本；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数。
10.根据权利要求7所述的一种火电机组灵活性改造与输电规划联合决策系统，其特征在于，所述约束条件包括：
1)火电机组有功功率上下限约束：
Figure FDA0002612208630000071
其中，
Figure FDA0002612208630000072
和
Figure FDA0002612208630000073
分别为火电机组g的有功功率上下限；
Figure FDA0002612208630000074
为规划目标年第m月典型日h时段火电机组g的有功功率；ΔPg表示火电机组g通过灵活性改造可增加的深度调峰功率；
2)常规火电机组爬坡约束：
Figure FDA0002612208630000075
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
3)节点功率平衡约束：
Figure FDA0002612208630000076
其中，Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure FDA0002612208630000077
为规划目标年第m月典型日h时段风电场w的有功功率预测值；
Figure FDA0002612208630000078
为规划目标年第m月典型日h时段负荷d的有功功率预测值；Si和Ei分别为以节点i为首、末端节点的输电线路总个数；Gi、Wi和Di分别表示节点i上的火电机组、风电场和负荷的总个数；nb为电网节点个数；
4)弃风电量约束：
Figure FDA0002612208630000081
Figure FDA0002612208630000082
其中，γ表示设定的风电弃电率阈值；
5)输电线路传输容量约束：
Figure FDA0002612208630000083
Figure FDA0002612208630000084
其中，Bl为输电线路走廊l上单回输电线路的电纳；
Figure FDA0002612208630000085
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
Figure FDA0002612208630000086
为输电线路走廊l上现有的输电线路条数；Zl表示输电线路走廊l上新增的输电线路条数；Pl m,h为规划目标年第m月典型日h时段输电线路走廊l的传输有功功率；Pl max为输电线路走廊l上单回输电线路的传输容量；
6)输电线路走廊最大可扩建线路条数约束：
Zl≤Zl max,l＝1,L,nl
其中，Zl max为输电线路走廊l最大可扩建输电线路条数；
7)节点电压相角约束：
Figure FDA0002612208630000087
其中，
Figure FDA0002612208630000088
为规划目标年第m月典型日h时段节点i电压相角；
8)N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束：
Figure FDA0002612208630000089
其中，
Figure FDA00026122086300000810
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率，nk为输电线路N-1预想事故的总个数；
9)N-1预想事故情况下常规火电机组爬坡约束：
Figure FDA0002612208630000091
其中，Rg为火电机组g未经改造时的爬坡速率；ΔRg为火电机组g灵活性改造后的爬坡速率变化量；
Figure FDA0002612208630000092
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure FDA0002612208630000093
为规划目标年第m月典型日h-1时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
10)N-1预想事故情况下节点功率平衡约束：
Figure FDA0002612208630000094
其中，Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
Figure FDA0002612208630000095
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下火电机组g的有功功率；
Figure FDA0002612208630000096
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
11)N-1预想事故情况下弃风电量约束：
Figure FDA0002612208630000097
其中，
Figure FDA0002612208630000098
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下风电场w的弃电功率；
12)N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束：
Figure FDA0002612208630000099
Figure FDA00026122086300000910
其中，
Figure FDA00026122086300000911
表示预想事故k下输电线路走廊l上是否有线路停运，
Figure FDA00026122086300000912
表示预想事故下k输电线路走廊上有线路停运，
Figure FDA00026122086300000913
表示预想事故k下输电线路走廊l上没有线路停运；Pl m,h,k为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下输电线路走廊l的传输有功功率；
13)N-1预想事故情况下节点电压相角约束：
Figure FDA0002612208630000101
其中，
Figure FDA0002612208630000102
为规划目标年第m月典型日h时段预想事故k下节点i电压相角。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113095615A (zh) * 2020-12-08 2021-07-09 华北电力大学 规模化新能源并网条件下的火电机组运行灵活性综合评价方法
CN116703084A (zh) * 2023-06-05 2023-09-05 东北林业大学 基于高风电渗透率的燃煤机组多技术灵活性改造规划方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3125397A1 (de) * 2015-07-29 2017-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, datenverarbeitungsanordnung und computerprogrammprodukt zur nachrüstung eines elektrischen energienetzes sowie verfahren zur optimierung eines bestehenden elektrischen energienetzes
CN107732949A (zh) * 2017-10-17 2018-02-23 华中科技大学 一种综合风电全年多季节特性的储能布点定容方法
CN109102115A (zh) * 2018-08-03 2018-12-28 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种适应风电大规模并网的参考电网机会约束规划方法
CN109165773A (zh) * 2018-08-03 2019-01-08 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种输电网规划渐进优化方法
CN110071505A (zh) * 2019-06-04 2019-07-30 清华大学 含大规模风电接入的输电网扩建与储能配置联合规划方法
CN110350575A (zh) * 2019-06-13 2019-10-18 成都城电电力工程设计有限公司 计及风电接纳能力和需求侧响应的输电系统规划方法
CN110852565A (zh) * 2019-10-10 2020-02-28 国家电网有限公司 一种考虑不同功能属性的输电网网架规划方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3125397A1 (de) * 2015-07-29 2017-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, datenverarbeitungsanordnung und computerprogrammprodukt zur nachrüstung eines elektrischen energienetzes sowie verfahren zur optimierung eines bestehenden elektrischen energienetzes
CN107732949A (zh) * 2017-10-17 2018-02-23 华中科技大学 一种综合风电全年多季节特性的储能布点定容方法
CN109102115A (zh) * 2018-08-03 2018-12-28 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种适应风电大规模并网的参考电网机会约束规划方法
CN109165773A (zh) * 2018-08-03 2019-01-08 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种输电网规划渐进优化方法
CN110071505A (zh) * 2019-06-04 2019-07-30 清华大学 含大规模风电接入的输电网扩建与储能配置联合规划方法
CN110350575A (zh) * 2019-06-13 2019-10-18 成都城电电力工程设计有限公司 计及风电接纳能力和需求侧响应的输电系统规划方法
CN110852565A (zh) * 2019-10-10 2020-02-28 国家电网有限公司 一种考虑不同功能属性的输电网网架规划方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113095615A (zh) * 2020-12-08 2021-07-09 华北电力大学 规模化新能源并网条件下的火电机组运行灵活性综合评价方法
CN116703084A (zh) * 2023-06-05 2023-09-05 东北林业大学 基于高风电渗透率的燃煤机组多技术灵活性改造规划方法
CN116703084B (zh) * 2023-06-05 2024-03-22 东北林业大学 基于高风电渗透率的燃煤机组多技术灵活性改造规划方法

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