[发明专利]一种直流跟随风电功率波动的范围分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统规划分析方法，具体涉及一种考虑电网旋转备用容量约束的直流跟随风电功率波动的范围分析方法。

背景技术

大规模风电接入，由于其出力的随机性和间歇性，将导致电网有功功率发生波动。为保证风电并网后系统可靠运行，需在原来运行方式的基础上，安排一定容量的旋转备用以响应风电出力的随机波动，维持电力系统频率稳定，这使得含有大量风电的送端电网面临较大的调峰压力。采用直流跟随风电功率波动进行功率的自动调节，结合直流送、受端电网电源结构及调节能力，充分利用直流送、受端电网各自的调节优势及互补调节特性，提高风电的消纳能力。

直流功率跟随送端电网风电功率波动将对受端电网的备用容量、调峰、线路潮流、电压波动等带来新的问题。目前互联电力系统备用容量配置的研究还处于探索阶段。需要将互联电力系统作为一个整体来考虑，综合考虑送、受端电网备用成本、风电预测值及偏差、负荷预测、直流联络线输电功率、输电线路安全约束等条件，最终得到电网旋转备用容量与直流波动功率范围之间的关系。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种考虑电网旋转备用容量约束的直流跟随风电功率波动的范围分析方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种考虑电网旋转备用容量约束的直流跟随风电功率波动的范围分析方法，其改进之处在于，包括下述步骤：

步骤1：设定电网目标函数；

步骤2：设定电网运行约束条件；

步骤3：根据电网实际运行的经济数据，确定风电弃风的成本和火电旋转备用的成本，以及在汛期中水电弃水成本；

步骤4：根据风电短期预测值安排下一个24小时的风电出力计划值；

步骤5：建立多个场景来模拟电网负荷和风电预测值之间的对应关系以及24小时内的对应持续时间；

步骤6：针对不同时期的电网特性，对约束条件设定不同的约束条件参数，通过CPLEX的寻优计算，得到电网中水电和火电机组的最优开机方式，最优开机方式是满足目标函数和约束条件的机组组合方式；

步骤7：根据电网中水力和火力发电机组的最优开机方式计算出最优旋转备用容量和电网的最大的正负备用容量，即保证风电消纳条件下，确定直流传输的风电允许的最大波动范围。

进一步地，所述步骤1中，电网目标函数为：

式中：ω^a为场景a的比重系数；Ω_a为所有场景的集合；c为场景集合的某一场景；Ω_D为所有发电机组的集合；为在场景a下风电w的弃风成本；为在场景a下风电w的弃风功率值；为在场景a下火电机组h旋转备用成本；为在场景a下火电机组h旋转备用的容量；ω为发电机组集合中的一台风电机组；h为发电机组集合中一台火电机组；a为场景；

其中，把火电机组开机方式表示0-1的矩阵，开机为1，不开机为0。

进一步地，所述步骤2中，电网运行约束条件包括：

3.1功率平衡约束：

约束条件(2)为电力系统中每个节点的功率平衡约束，保证每个节点都不能存在负荷损失值；S⁰为原网络分支节点的关联矩阵；f^0a为在场景a下的向量和；g^a为在场景a下节点上火电机组出力；d^a为在场景a下节点的负荷值；Ω_a为所有场景的集合；

约束条件(3)为直流潮流模型中潮流计算式；为在场景a下通道i-j中线路通过的潮流；γ_ij为通道i-j中一条线路的导纳；为通道i-j中原有的线路数量；为在场景a下节点i的电压角度；为在场景a下节点j的电压角度；f^0a和为实数；表示原有网络线路通道的集合；i和j为网络中任意两个节点。

3.2线路潮流约束：

约束条件(4)为每条通道通过的潮流热稳约束；为原有网络线路的集合；为通道i-j中一条线路的最大容量；

3.3水力发电机组出力约束：

约束条件(5)为表示水力发电机组的出力范围；为在场景a下节点上水力发电机组的出力；为水力发电机组的最小功率；为水力发电机组的最大功率；

3.4火力发电机组出力约束：