[发明专利]计及无功设备动作次数的跨区直流联络线功率优化方法

说明书

本发明属于电力系统运行与调度技术领域，尤其涉及一种计及无功设备动作次数的跨区直流联络线功率优化方法，包括：基于直流潮流建立跨区直流联络线功率优化主问题模型，通过无功设备动作次数约束控制无功设备的动作次数；建立潮流校验子问题模型，确保主问题的最优解满足安全约束与换流站稳态运行特性，并在主子问题中分别建立无功设备连接约束，实现主子问题无功设备解的统一。采用Benders分解法进行主问题和子问题的迭代寻优，子问题向主问题反馈可行性约束，修正主问题的寻优空间。本发明充分挖掘直流联络线的灵活调节能力与直流无功调节特性之间的协调优化效益，同时促进送端电网风电的消纳，降低火电机组调峰压力，实现直流跨区互联电网的运行经济性。

技术领域

本发明属于电力系统运行与调度技术领域，尤其涉及一种计及无功设备动作次数的跨区直流联络线功率优化方法。

背景技术

我国大规模的风电基地大多远离负荷中心，就地消纳困难，因此需要通过高压直流输电远距离输送到负荷中心，以实现风电的跨区消纳，促进资源的优化配置。传统的直流日前输电计划依据受端电网的负荷峰谷差进行编制，不仅会使得送端电网产生弃风，同时增加了送端电网火电机组的调峰压力。直流联络线功率的灵活调节有利于减轻以上弊端，但其会引起直流线路两侧交流滤波器、换流变压器等无功设备的频繁动作，增加无功设备的运行维护费用，降低无功设备的使用寿命，影响系统安全性和经济性。因此，如何建立合理有效的直流联络线功率优化模型，在发挥直流输电灵活调节能力的同时降低无功设备的动作次数是当前调度计划亟需解决的问题。

文献1《以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式》将直流联络线功率分为N挡，借鉴机组组合的思想模拟直流联络线的阶梯化运行特性，但其使得直流联络线功率运行在离散的功率值上，难以充分发挥直流系统的灵活调节能力。文献2《大型能源基地风火孤岛直流日前输电计划的优化方法》提出了一种降低无功设备动作次数的直流联络线功率优化方法，但其将直流联络线功率的变化与无功设备的动作看作为线性关系，与换流站的实际运行特性存在一定的误差。换流站吸收的无功功率除了受有功功率影响外，还与其它许多运行参数有关，如触发角和关断角，所以将无功设备的动作与有功功率的变化看作为线性关系是不恰当的。

上述研究均基于直流潮流建立直流联络线功率优化模型，大多没有考虑直流联络线功率变化引起无功设备动作的问题。文献2虽然考虑了无功设备动作问题，但其对于直流两侧无功设备动作建模十分粗略，没有充分考虑影响无功设备动作的各项因素。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种计及无功设备动作次数的跨区直流联络线功率优化方法，包括：

步骤1、基于直流潮流建立直流联络线功率优化主问题模型，通过无功设备动作次数约束控制无功设备的动作次数；

步骤2、建立潮流校验子问题模型，确保主问题的最优解满足安全约束与换流站稳态运行特性，并在主子问题中分别建立无功设备连接约束，实现主子问题无功设备解的统一；

步骤3、子问题向主问题反馈可行性约束，修正主问题的寻优空间。

所述步骤3采用Benders分解法来进行主问题和子问题的迭代寻优。

所述主问题的目标函数包括：送受端电网火电机组的发电成本、弃风惩罚成本以及主子问题无功设备偏差，约束条件包括：无功设备动作约束条件、直流调节相关约束条件、交流系统相关约束条件。

所述无功设备动作约束条件包括：无功设备连接约束、无功设备动作次数约束；所述直流调节相关约束条件包括：直流联络线出力约束、直流相邻时段出力调节约束、直流出力调节次数约束、直流出力调节速率约束、直流调节间隔约束、直流日交易量约束；所述交流系统相关约束条件包括：火电机组出力约束、火电机组爬坡约束、功率平衡约束、正负旋转备用约束、风功率约束。

所述子问题的目标函数包括：主子问题偏差、主子问题无功设备偏差，约束条件包括：无功设备连接约束条件、主子问题连接约束条件、潮流校验约束条件。