[发明专利]一种合理化均匀再分配电网分区风电接纳功率的建模方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率的数学建模方法，用于省级电网的年运行方案优化，属于电力调度领域。

背景技术

作为一种随机波动电源，在大规模并网的背景下，受地区电网调峰能力与电网输送能力的制约，出现了较大规模的“弃风”现象，甚至掩盖了风电的经济、环境效益。为最大限度提高风电上网电力电量，必须从年度、月度、日前、日内和实时多个时间尺度制定风电调度计划。其中年度计划制定时间尺度长，可以在年度运行方式中预留合理风电接纳空间，保证年度计划的可执行性，对省级电网各分区域风电的建设具有指导性意义。

现有的含风电的电力系统年度计划制定模型中，文献一《江苏电网消纳大规模风电的电源规划设计》(电力系统自动化第35卷第22期第60页)分析了文中应用概率方法和工具研究了江苏省应对千万千瓦级风电基地消纳的电源规划问题。但是，该方法未考虑实际电网结构约束，导致优化结果不能指导各分区风电的建设。文献二《基于时序仿真的风电年度计划制定方法》(电力系统自动化第38卷第11期第13页)提出一种基于时序仿真的风电年度计划方法，综合考虑风电出力特性、负荷特性、机组调峰特性、电网送出能力等因素，逐时段优化全网含风电的电力平衡，建立了用于研究省级电网年度风电计划的优化模型。但是，由于该优化模型是一个典型混合整数规划模型，该模型的线性特性只能确保求解出的全省风电接纳总量是最优的，对于每个分区风电接纳情况则与采用的具体优化算法有关，优化案例中极可能出现弃风集中在某一个分区的场景，导致这个分区风电限电率出现异常(结果满足线性约束条件)。所以，综上所述，该种风电调度运行方式不能全面反映实际电网风电调度原则，虽然所得风电接纳结果对于全网是最优的，但是不能有效指导各分区年度调度运行计划特别是风电年度计划的制定。

因此，在传统的电力系统调度运行年方案的制定模型的基础上，进一步提供一种合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率的建模方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述背景技术中存在的问题，提供一种合理化均匀再分配电网分区风电接纳功率的建模方法。该方法采用文献二《基于时序仿真的风电年度计划制定方法》(电力系统自动化第38卷第11期第13页)，即采用该模型优化计算得到全网各时段机组运行状态以及各时段全网最大风电接纳总功率，即进行初次线性优化分配。然后，将这部分数据提取保存作为下一步优化的输入值，基于最小二乘法进一步对全省接纳风电在各区域进行合理分配。通过上述方法，可以消除合理化均匀再分配模型中表示机组启停的二进制变量，保证算法的求解效率。如果直接将最小二乘法应用于文献二的模型，此时模型就变成混合整数二次规划，在计算全年电力系统年度计划时，计算时间将无法估计，无法满足调度人员对计算时间的要求。经过合理化均匀再分配后，优化结果更加符合实际电力系统调度运行情况，可为调度员对各区域风电接纳能力判断分析提供最直观的数据支持。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率的建模方法，包括以下步骤：

A：建立传统含风电的电力系统年度计划制定线性模型，并基于电力系统年度计划制定模型对各分区风电接纳功率进行初次线性优化分配，其中将各时间断面网内所有机组运行状态及各时间断面全省最大接纳风电大小值提取并输入到合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率模型；

B：建立合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率模型，并对各分区风电接纳功率进行优化，具体包括各分区风电均匀再分配目标函数、各时间断面前后两次分配风电接纳总量相等约束、常规机组功率约束、区域负荷平衡约束、区域间线路传输容量约束、合理均匀分配风电功率约束。

前述的一种合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率的建模方法，还包括如下步骤：确定电力系统年度运行调度计划，其中包括各分区风电年度计划的制定、各分区火电年度计划的制定。制定计划时，先计算出来每个区域每个时间的风电接纳值、火电的出力值，然后叠加。

前述的一种合理化均匀再分配电网各分区风电接纳功率的建模方法，步骤A的电力系统年度计划制定模型为：

初次分配目标函数

机组优化功率约束

最小启停机时间约束

供热期供热机组出力约束

启停机逻辑状态约束

机组爬坡率约束

区域间线路传输容量约束