CN112906172B - 一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法及系统 - Google Patents

一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法及系统，根据海上风电规划情况与接入区域电网规划数据，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案；根据不同输送方式接入的风电场对并网节点选择的影响因素，确定影响指标；根据接入区域电网的规划数据，计算并标准化处理各可选并网节点的相应影响指标得分；利用模糊层次分析法对各指标得分加权综合计算，得到各可选并网节点最终得分，按照最终得分进行排序，确定最优并网节点，并以最优并网节点为优化选择点；本发明具有很强的实际应用背景和工程价值。

Description

一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法及系统
技术领域
本发明属于海上风电接入技术领域，涉及一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着能源紧缺和环境污染问题日益严峻，可再生能源受到各国的普遍重视，而海上风能相比陆上风能资源更丰富，风速更稳定，近年来各沿海国家对海上风能的开发愈加重视。据中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)统计，截至2020年6月底，中国在建海上风电项目约1100万千瓦。全球风能理事会(GWEC)在发布的《2020年全球海上风能报告》中指出，在2020年上半年，中国海上风电新增装机容量达到亚洲海上风电新增装机容量的70％以上。根据中国国家能源局公布数据，2020年中国新增风电装机7167万千瓦，其中海上风电新增装机306万千瓦。在中国提出争取在2060年前实现“碳中和”的前提下，海上风电作为重要的新能源之一，在未来将有更远大的发展前景，发电规模将越来越大。但是，因为海上风力的不确定性，海上风电的出力也将有很大的波动，并且将对电网产生巨大影响，因此选择合适的海上风电陆上并网节点对电网的平稳运行具有重要意义。
据发明人了解，目前中国沿海的海上风电装机容量越来越大，一般在30万到100万千瓦，受调峰能力、无功补偿能力、母线短路容量等因素的影响，部分母线节点接纳能力不足，如果仅考虑就近原则，可能出现弃风现象，或者对电网的平稳运行产生不利影响。现有的陆上并网点选择办法，经济性与安全性均不足，不适用于未来大规模海上风电的并网。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法及系统，本发明能够有效解决现有陆上并网点优化选择方法未考虑并网点接纳能力及电网稳定性，造成电网经济性和安全性都下降的问题，具有很强的实际应用背景和工程价值。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，包括以下步骤：
S1根据海上风电规划情况与接入区域电网规划数据，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案；
S2根据不同输送方式接入的风电场对并网节点选择的影响因素，确定影响指标；
S3根据接入区域电网的规划数据，计算并标准化处理各可选并网节点的相应影响指标得分；
S4利用模糊层次分析法对各指标得分加权综合计算，得到各可选并网节点最终得分，按照最终得分进行排序，确定最优并网节点，并以最优并网节点为优化选择点。
作为可选择的实施方式，所述步骤S1的具体过程包括：
S101、根据海上风电规划情况与接入区域电网数据，得到接入区域电网母线节点坐标、海上风电场规划总装机容量与海上风电场中心区域坐标，计算风电场中心区域坐标与电网各母线节点的距离，取其最小距离值；
S102、判断是否满足海上风电场装机容量小于容量阈值且风电场中心区域距离电网节点最近距离小于第一距离阈值，若判断为是则执行步骤S103，若判断为否则执行步骤S104；
S103、采用高压交流输电方式送电，同时将电网各母线节点中，与风电场中心区域的距离小于第二距离阈值的母线节点保留为可选并网节点，将全部可选并网节点重新编号；
S104、采用柔性直流输电方式送电，同时将电网各母线节点中，与风电场中心区域的距离小于第三距离阈值的母线节点保留为可选并网节点，最后将全部可选并网节点重新编号。
作为可选择的实施方式，所述步骤S2中不同的输电方式包括高压交流输电方式和柔性直流输电方式。
作为可选择的实施方式，所述步骤S2的具体过程包括：对于高压交流输电方式送电的海上风电场，影响并网节点选择指标包括节点消纳风电能力、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况、并网节点的脆弱度指标和建造成本。
作为可选择的实施方式，所述步骤S2的具体过程包括：对于柔性直流输电的海上风电场，影响并网节点选择指标包括节点消纳风电能力、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况、并网节点的脆弱度指标、建造成本和岸上VSC换流站的交流电压支撑能力。
作为可选择的实施方式，所述步骤S3的具体过程包括：
S301、根据海上风电规划情况与接入区域电网数据，建模仿真，对可选并网母线节点根据相应的影响指标，进行计算，计算各个可选并网母线节点各指标得分；
S302、对指标得分进行标准化处理。
作为进一步的限定，所述影响指标的计算包括：
消纳风电能力C1：
C1＝PG/(Pmin+Ptie+Pres)
式中PG为海上风电场规划总装机容量，Pmin为可选并网节点日最小负荷，Pres为可选并网节点备用容量，Ptie为可选并网节点相连线路最大传输功率之和；
风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2：
Figure BDA0002949161270000041
式中
Figure BDA0002949161270000042
为计算灵敏度(ITSI)公式中风电增加功率ΔPW，然后通过仿真计算得到的灵敏度；
Figure BDA0002949161270000043
为计算灵敏度(ITSI)公式中风电功率减少ΔPW，通过仿真计算得到的灵敏度；
Figure BDA0002949161270000051
式中：ITSI表示灵敏度；Wk表示在计算ITSI时,采样点k的权重系数；Nk表示采样点总数；Wbi表示母线节点i的权重系数；Pw0表示风电场的稳态出力；ΔPW表示风电功率的变化值，Ui(tk,Pw0+ΔPw)表示风电功率变化后，母线节点i在采样时刻tk的电压值，Ui(tk,Pw0)表示母线节点i在采样时刻tk时，风电功率未发生变化的电压值；
并网节点的脆弱度指标C3：
Figure BDA0002949161270000052
式中，mg为与并网节点相连的线路总数，Pm为第m条相连线路在海上风电未接入时的传输功率，Pm max为第m条相连线路的极限传输功率；
建造成本C4：
C4＝Lp/Ls
式中Ls为海上风电场与电网母线节点最近距离，Lp为第p个可选并网节点与海上风电场中心的距离；
岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5：
在对接入区域电网与风电场建模仿真的基础上，通过仿真选出一些严重影响接入区域电压稳定性关键故障，并把它们表示为FI，I＝1，2，…，N，其中N表示关键故障的总数，随后利用下式计算电压支撑指标，即岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5：
Figure BDA0002949161270000061
式中，IVS表示电压支撑指标；WFl表示不同故障的权重系数，代表不同故障的重要程度；Nk’表示在该故障(Fl)下的采样时刻点数量；Wk’表示采样点k的权重系数；nG表示电网中母线的数量；Wbi’表示母线i的权重系数，代表母线i在计算指标时的重要程度；Uis表示母线i的稳态电压值；Ui(tk)表示母线i在采样时刻tk的电压值。
作为可选择的实施方式，所述步骤S4的具体过程包括：
S401、根据模糊层次分析法的标度值定义，对于相应的影响指标两两之间进行比较，判断两者相对重要程度，并给出模糊判断矩阵；
S402、将得到的模糊判断矩阵特征值的最大值及其对应的特征向量进行归一化处理，对相应的风电场并网点选择指标赋予权重；
S403、根据步骤S2中求得的各个可选并网点的评价指标，按照步骤S402给出的对应不同输入方式的权重加权求和，得到各个可选并网节点方案的综合得分，对这些可选并网节点的综合得分排序，得分最高的并网方案即为高压交流或柔性直流输入并网节点的最优方案。
一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择系统，包括：
备选方案确定模块，被配置为根据海上风电规划情况与接入区域电网规划数据，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案；
影响指标确定模块，被配置为根据不同输送方式接入的风电场对并网节点选择的影响因素，确定影响指标；
计算模块，被配置为根据接入区域电网的规划数据，计算并标准化处理各可选并网节点的相应影响指标得分；
综合优化模块，被配置为利用模糊层次分析法对各指标得分加权综合计算，得到各可选并网节点最终得分，按照最终得分进行排序，确定最优并网节点，并以最优并网节点为优化选择点。
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法的步骤。
一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明在研究大规模海上风电场接入电网的并网节点选择时，充分考虑了不同风电场规划情况，给出了高压交流与柔性直流的两种并网方案，以及对应的两套评价指标，使得本发明的优化选择方法更全面地解决不同风电场接入时，并网点优化选择的问题。
(2)本发明在研究大规模海上风电场接入电网的并网节点选择时，充分考虑了受端电网的规划情况，对风电的消纳能力以及风电的波动性对电网的影响，使得本发明能够更好的符合电网发展的要求。
(3)本发明利用模糊层次分析法处理各个指标的权重，充分考虑了不同影响指标之间的关系，使得本发明的并网点选择优化方法更加合理。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明方案提供的一种大规模海上风电场接入电网的并网节点优化选择方法的流程图；
图2为本发明方案中实施例一的方法流程示意图；
图3为本发明方案中实施例二的接入区域电网结构图；
图4为本发明方案中实施例三的方法流程示意图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图2所示，本实施例提供了一种大规模海上风电场接入电网时，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案的方法，包括：
S101、根据海上风电规划情况与接入区域电网数据，得到接入区域电网母线节点坐标(Xi，Yi)，其中i＝1,2,3,…,nG，nG为接入区域电网母线节点个数，海上风电场规划总装机容量PG与海上风电场中心区域坐标(Xwind，Ywind)，然后计算风电场中心区域坐标(Xwind，Ywind)与电网各母线节点(Xi，Yi)的距离Lsi，取其最小距离Ls；
S102、判断是否海上风电场装机容量PG小于容量阈值PGT且风电场中心区域距离电网节点最近距离Ls小于第一距离阈值LsT1，若判断为是则执行步骤S103，若判断为否则执行步骤S104；
S103、采用高压交流输电方式送电，同时将电网各母线节点中，与风电场中心区域的距离Lsi小于第二距离阈值LsT2的母线节点保留为可选并网节点，最后将全部可选并网节点重新编号为Ap，其中p＝1,2,3,…,pt，pt为可选并网节点总个数；
S104、采用柔性直流输电方式送电，同时将电网各母线节点中，与风电场中心区域的距离Lsi中小于第三距离阈值LsT3的母线节点保留为可选并网节点，最后将全部可选并网节点重新编号为Bq，其中q＝1,2,3,…,qt，qt为可选并网节点总个数。
在步骤S101中，接入区域母线电压可能有1000千伏，500千伏，220千伏，海上风电并网点的选择方案中，一般可以选择220千伏母线节点接入，本发明在此不做限制；对于接入区域母线节点i，其中i＝1,2,3,…,nG，nG为接入区域电网母线节点个数，其与海上风电场中心区域的距离Lsi计算方式为：
Figure BDA0002949161270000101
式中，λ为一弯曲系数，表示当海上风电场与陆上电网之间存在障碍无法直线连接时，电缆弯曲的补偿系数，根据具体的海上风电场规划情况而定，一般而言可以设定为1。
在步骤S102中，第一距离阈值LsT1可以取50公里或60公里，容量阈值PGT可以取300兆瓦或者400兆瓦，本发明在此不做限制。
在步骤S103中，第二距离阈值LsT2可以取为电网母线节点离海上风电场中心中最小距离Ls的1.2倍或者1.3倍，本发明在此不做限制。
在步骤S104中，第三距离阈值LsT3可以取为电网母线节点离海上风电场中心中最小距离Ls的1.15倍或者1.2倍，本发明在此不做限制。
实施例二
与上述实施例不同之处在于，本实施例提供了对于高压交流输电的海上风电场，影响并网节点选择的4个指标的计算方式：节点消纳风电能力C1，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2，并网节点的脆弱度指标C3，建造成本C4；同时也提供了对于柔性直流输电的海上风电场，影响并网节点选择的5个指标的计算方式：节点消纳风电能力C1，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2，并网节点的脆弱度指标C3，建造成本C4，岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5，具体计算方式如下：
1、消纳风电能力C1：
C1＝PG/(Pmin+Ptie+Pres)
式中PG为海上风电场规划总装机容量，Pmin为可选并网节点日最小负荷，Pres为可选并网节点备用容量，Ptie为可选并网节点相连线路最大传输功率之和；
2、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2：
Figure BDA0002949161270000111
式中：ITSI表示灵敏度；Wk表示在计算ITSI时,采样点k的权重系数；Nk表示采样点总数；Wbi表示母线节点i的权重系数；Pw0表示风电场的稳态出力；ΔPW表示风电功率的变化值，Ui(tk,Pw0+ΔPw)表示风电功率变化后，母线节点i在采样时刻tk的电压值，Ui(tk,Pw0)表示母线节点i在采样时刻tk时，风电功率未发生变化的电压值。
Figure BDA0002949161270000112
式中
Figure BDA0002949161270000113
为计算灵敏度(ITSI)公式中风电增加功率ΔPW，然后通过仿真计算得到的灵敏度；
Figure BDA0002949161270000114
为计算灵敏度(ITSI)公式中风电功率减少ΔPW，然后通过仿真计算得到的灵敏度。
3、并网节点的脆弱度指标C3：
Figure BDA0002949161270000115
式中，mg为与并网节点相连的线路总数，当相连线路为1000kV线路时，αw设定为1，当相连线路为500kV线路时，αw设定为0.5，当相连线路为220kV线路时，αw设定为0.2，Pm为第m条相连线路在海上风电未接入时的传输功率，Pm max为第m条相连线路的极限传输功率。
4、建造成本C4：
C4＝Lp/Ls
式中Ls为海上风电场与电网母线节点最近距离，Lp为第p个可选并网节点与海上风电场中心的距离。
5、岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5：
在对接入区域电网与风电场建模仿真的基础上，通过仿真选出一些严重影响接入区域电压稳定性关键故障，并把它们表示为FI(I＝1，2，…，N)其中N表示关键故障的总数，随后利用下式计算电压支撑指标，即岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5：
Figure BDA0002949161270000121
式中，IVS表示电压支撑指标；WFl表示不同故障的权重系数，代表不同故障的重要程度；Nk’表示在该故障(Fl)下的采样时刻点数量；Wk’表示采样点k的权重系数；nG表示电网中母线的数量；Wbi’表示母线i的权重系数，代表母线i在计算指标时的重要程度；Uis表示母线i的稳态电压值；Ui(tk)表示母线i在采样时刻tk的电压值。
在具体计算指标得分时，首先需要对接入区域电网与风电场建模分析，然后才能计算各项指标得分情况，如图3所示，为海上风电接入的电网的结构图，已知接入区域电网规划数据及海上风电场的规划数据，海上风电场装机容量800兆瓦，离岸50千米，可选并网节点为节点6，9，12，13，接入方式采用柔性直流输电，岸上换流站容量为1000兆瓦，首先利用市面上已有的PSD-BPA、PSS\E等电力系统综合计算建模程序，输入接入区域电网的规划数据，仿真分析后得到一个稳态的潮流数据文件，此时潮流文件中，还没有考虑风电场的接入，可以获得风电场未接入时，接入区域电网的稳态数据，可以计算各个节点的节点消纳风电能力C1指标、并网节点的脆弱度指标C3及建造成本C4。
根据风电场的规划数据，将海上风电场数据输入电力系统综合计算建模程序，并将其通过柔性直流输电的方式，接到节点6上，假定风电场稳态出力为500兆瓦，经过潮流计算后，可得到接入区域各节点电压值，在1秒后将风电场出力增加150兆瓦，采样点设定为增加出力的2秒后，采样权重设置为1，经过潮流计算后，可得到增加出力后2秒接入区域各节点电压值；在风电场稳态出力为500兆瓦的情况下，同样在1秒后将风电场出力减少150兆瓦，采样点设定为增加出力的2秒后，采样权重设置为1，经过潮流计算后，可得到减少出力后2秒接入区域各节点电压值，利用上述结果可以计算风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2。
对于接入区域电网而言，最严重的故障一般为高压交流母线的三相金属性接地故障，图3中为节点1与节点2之间的线路三相金属性接地故障，以及节点2与节点3之间的线路三相金属性接地故障。可以将这两个故障权重均设置为1，各采样点权重也设置为1，各个母线权重同样设置为1，在风电场稳态出力500兆瓦基础上，计算各节点电压，然后设定故障发生，持续时间为0.1秒，而后切除故障，采样时间设置为切除故障的1秒后，计算各节点电压，利用上述结果可以计算岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5；
按照上述流程，计算并网节点9，12，13的指标值，最终得到可选并网节点的全部指标值。
如果为采用高压交流输入方式接入的风电场的并网点指标计算，只需要删去计算岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5这一指标计算过程。
实施例三
与上述实施例不同之处在于，本实施例的利用模糊层次分析法对评价指标加权计算的步骤，如图4所示，具体计算方式为：
S401、根据模糊层次分析法的标度值定义，若在步骤S1中确定为高压交流接入，则对于高压交流接入的4个评价指标包括节点消纳风电能力C1，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2，并网节点的脆弱度指标C3，建造成本C4，两两之间进行比较判断重要程度，并给出模糊判断矩阵G1；若在步骤S1中确定为柔性直流接入，则对于柔性直流接入的5个评价指标包括节点消纳风电能力C1，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2，并网节点的脆弱度指标C3，建造成本C4，岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5，两两之间进行比较判断重要程度，并给出模糊判断矩阵Z1。
模糊层次分析法标度值定义如下表
Figure BDA0002949161270000151
本发明给出一个模糊判断矩阵的实施例如下，但并不做限制：
Figure BDA0002949161270000152
Figure BDA0002949161270000153
S402、根据步骤S401给出的模糊判断矩阵，计算各指标的权重，其具体方法如下：
对于步骤S401给出的模糊判断矩阵G1与Z1，求得其最大的特征值g1max与z1max及其对应的特征向量
Figure BDA0002949161270000161
与
Figure BDA0002949161270000162
对该特征向量中的元素归一化处理，处理方法为使该特征向量中每一个元素除以所有元素之和，即可得到各指标权重。
具体结果如下：
Figure BDA0002949161270000163
Figure BDA0002949161270000164
归一化处理后
Figure BDA0002949161270000165
Figure BDA0002949161270000166
对于高压交流输入的风电场并网点选择指标的权重为：
节点消纳风电能力C1：0.3161，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2：0.2767，并网节点的脆弱度指标C3：0.2490，建造成本C4：0.1581
对于柔性直流输入的风电场并网点选择指标的权重为：
节点消纳风电能力C’1：0.2215，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C’2：0.1985，并网节点的脆弱度指标C’3：0.1822，建造成本C’4：0.1170岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C’5：0.2808
S403、根据步骤S2中求得的各个可选并网点的评价指标，按照步骤S402给出的对应不同输入方式的权重加权求和，得到各个可选并网节点方案的综合得分，对这些可选并网节点的综合得分排序，得分最高的并网方案即为高压交流或柔性直流输入并网节点的最优方案，加权求和公式如下：
高压交流接入方式的并网方案：
Rp＝0.3163C1p+0.2767C2p+0.249C3p+0.1581C4p
式中，p＝1，2，…，pt，pt为可选并网节点总个数，C1p，C2p，C3p，C4p分别代表第p个可选并网节点在节点消纳风电能力C1，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2，并网节点的脆弱度指标C3，建造成本C4指标上的得分。
柔性直流接入方式的并网方案：
Uq＝0.2215C'1q+0.1985C'2q+0.1822C'3q+0.117C'4q+0.2808C'5q
式中，q＝1,2,3,…,qt，qt为可选并网节点总个数，C’1q，C’2q，C’3q，C’4q，C’5q分别代表第q个可选并网节点在节点消纳风电能力C1，风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2，并网节点的脆弱度指标C3，建造成本C4，岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5指标上的得分。
实施例四
一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择系统，包括：
备选方案确定模块，被配置为根据海上风电规划情况与接入区域电网规划数据，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案；
影响指标确定模块，被配置为根据不同输送方式接入的风电场对并网节点选择的影响因素，确定影响指标；
计算模块，被配置为根据接入区域电网的规划数据，计算并标准化处理各可选并网节点的相应影响指标得分；
综合优化模块，被配置为利用模糊层次分析法对各指标得分加权综合计算，得到各可选并网节点最终得分，按照最终得分进行排序，确定最优并网节点，并以最优并网节点为优化选择点。
实施例五
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一至实施例三中任一的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法的步骤。
实施例六
一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例一至实施例三中任一一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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 (9)

1.一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，其特征是：包括以下步骤：
S1根据海上风电规划情况与接入区域电网规划数据，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案；
S2根据不同输送方式接入的风电场对并网节点选择的影响因素，确定影响指标；对于高压交流输电方式送电的海上风电场，影响并网节点选择指标包括节点消纳风电能力、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况、并网节点的脆弱度指标和建造成本；
对于柔性直流输电的海上风电场，影响并网节点选择指标包括节点消纳风电能力、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况、并网节点的脆弱度指标、建造成本和岸上VSC换流站的交流电压支撑能力；
S3根据接入区域电网的规划数据，计算并标准化处理各可选并网节点的相应影响指标得分；
所述影响指标的计算包括：
消纳风电能力C1：
C1＝PG/(Pmin+Ptie+Pres)
式中PG为海上风电场规划总装机容量，Pmin为可选并网节点日最小负荷，Pres为可选并网节点备用容量，Ptie为可选并网节点相连线路最大传输功率之和；
并网节点的脆弱度指标C3：
Figure FDA0003874060500000021
式中，mg为与并网节点相连的线路总数，Pm为第m条相连线路在海上风电未接入时的传输功率，Pmmax为第m条相连线路的极限传输功率；
建造成本C4：
C4＝Lp/Ls
式中Ls为海上风电场与电网母线节点最近距离，Lp为第p个可选并网节点与海上风电场中心的距离；
S4利用模糊层次分析法对各指标得分加权综合计算，得到各可选并网节点最终得分，按照最终得分进行排序，确定最优并网节点，并以最优并网节点为优化选择点。
2.如权利要求1所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，其特征是：所述步骤S1的具体过程包括：
S101、根据海上风电规划情况与接入区域电网数据，得到接入区域电网母线节点坐标、海上风电场规划总装机容量与海上风电场中心区域坐标，计算风电场中心区域坐标与电网各母线节点的距离，取其最小距离值；
S102、判断是否满足海上风电场装机容量小于容量阈值且风电场中心区域距离电网节点最近距离小于第一距离阈值，若判断为是则执行步骤S103，若判断为否则执行步骤S104；
S103、采用高压交流输电方式送电，同时将电网各母线节点中，与风电场中心区域的距离小于第二距离阈值的母线节点保留为可选并网节点，将全部可选并网节点重新编号；
S104、采用柔性直流输电方式送电，同时将电网各母线节点中，与风电场中心区域的距离小于第三距离阈值的母线节点保留为可选并网节点，最后将全部可选并网节点重新编号。
3.如权利要求1所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，其特征是：所述步骤S2中不同的输电方式包括高压交流输电方式和柔性直流输电方式。
4.如权利要求1所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，其特征是：所述步骤S3的具体过程包括：
S301、根据海上风电规划情况与接入区域电网数据，建模仿真，对可选并网母线节点根据相应的影响指标，进行计算，计算各个可选并网母线节点各指标得分；
S302、对指标得分进行标准化处理。
5.如权利要求4所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，其特征是：所述影响指标的计算包括：
风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况C2：
Figure FDA0003874060500000031
式中
Figure FDA0003874060500000032
为计算灵敏度(ITSI)公式中风电增加功率ΔPW，然后通过仿真计算得到的灵敏度；
Figure FDA0003874060500000033
为计算灵敏度(ITSI)公式中风电功率减少ΔPW，通过仿真计算得到的灵敏度；
Figure FDA0003874060500000041
式中：ITSI表示灵敏度；Wk表示在计算ITSI时,采样点k的权重系数；Nk表示采样点总数；Wbi表示母线节点i的权重系数；Pw0表示风电场的稳态出力；ΔPW表示风电功率的变化值，Ui(tk,Pw0+ΔPw)表示风电功率变化后，母线节点i在采样时刻tk的电压值，Ui(tk,Pw0)表示母线节点i在采样时刻tk时，风电功率未发生变化的电压值；
岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5：
在对接入区域电网与风电场建模仿真的基础上，通过仿真选出一些严重影响接入区域电压稳定性关键故障，并把它们表示为FI，I＝1，2，…，N，其中N表示关键故障的总数，随后利用下式计算电压支撑指标，即岸上VSC换流站的交流电压支撑能力C5：
Figure FDA0003874060500000042
式中，IVS表示电压支撑指标；WFl表示不同故障的权重系数，代表不同故障的重要程度；Nk’表示在该故障(Fl)下的采样时刻点数量；Wk’表示采样点k的权重系数；nG表示电网中母线的数量；Wbi’表示母线i的权重系数，代表母线i在计算指标时的重要程度；Uis表示母线i的稳态电压值；Ui(tk)表示母线i在采样时刻tk的电压值。
6.如权利要求1所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法，其特征是：所述步骤S4的具体过程包括：
S401、根据模糊层次分析法的标度值定义，对于相应的影响指标两两之间进行比较，判断两者相对重要程度，并给出模糊判断矩阵；
S402、将得到的模糊判断矩阵特征值的最大值及其对应的特征向量进行归一化处理，对相应的风电场并网点选择指标赋予权重；
S403、根据步骤S2中求得的各个可选并网点的评价指标，按照步骤S402给出的对应不同输入方式的权重加权求和，得到各个可选并网节点方案的综合得分，对这些可选并网节点的综合得分排序，得分最高的并网方案即为高压交流或柔性直流输入并网节点的最优方案。
7.一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择系统，其特征是：包括：
备选方案确定模块，被配置为根据海上风电规划情况与接入区域电网规划数据，确定海上风电场输送方式与并网节点可选方案；
影响指标确定模块，被配置为根据不同输送方式接入的风电场对并网节点选择的影响因素，确定影响指标；对于高压交流输电方式送电的海上风电场，影响并网节点选择指标包括节点消纳风电能力、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况、并网节点的脆弱度指标和建造成本；
对于柔性直流输电的海上风电场，影响并网节点选择指标包括节点消纳风电能力、风电功率波动引起的岸上节点电压波动情况、并网节点的脆弱度指标、建造成本和岸上VSC换流站的交流电压支撑能力；
计算模块，被配置为根据接入区域电网的规划数据，计算并标准化处理各可选并网节点的相应影响指标得分；
所述影响指标的计算包括：
消纳风电能力C1：
C1＝PG/(Pmin+Ptie+Pres)
式中PG为海上风电场规划总装机容量，Pmin为可选并网节点日最小负荷，Pres为可选并网节点备用容量，Ptie为可选并网节点相连线路最大传输功率之和；
并网节点的脆弱度指标C3：
Figure FDA0003874060500000061
式中，mg为与并网节点相连的线路总数，Pm为第m条相连线路在海上风电未接入时的传输功率，Pmmax为第m条相连线路的极限传输功率；
建造成本C4：
C4＝Lp/Ls
式中Ls为海上风电场与电网母线节点最近距离，Lp为第p个可选并网节点与海上风电场中心的距离；
综合优化模块，被配置为利用模糊层次分析法对各指标得分加权综合计算，得到各可选并网节点最终得分，按照最终得分进行排序，确定最优并网节点，并以最优并网节点为优化选择点。
8.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如权利要求1-6中任一项所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法的步骤。
9.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-6中任一项所述的一种大规模海上风电场的陆上并网点优化选择方法的步骤。
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