[发明专利]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

说明书

本发明提出一种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，属于考虑新能源发电消纳的电网规划领域。该方法通过结合多场景的随机规划与运行模拟，提出了一种考虑风电不确定性和储能寿命折损的混合优化方法，不仅能够考虑系统全年的风电‑负荷的随机出力场景，同时还能考虑储能寿命折损对联合规划结果的影响，最终求解得到合理有效的输电网扩展与储能配置方案。本发明可以用于在大规模风电接入下的输电网扩建与储能配置的联合规划领域，所得到的配置结果不仅能够有效缓解风力发电并网难的问题，还可以提高输电线路的利用效率，缓解线路阻塞。

技术领域

本发明属于考虑新能源发电消纳的电网规划领域，具体涉及一种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。

背景技术

根据《2017年全球可再生能源现状报告》，中国可再生能源(不含水电)装机容量已居世界之首。然而，风力发电等可再生能源机组出力具有较强的波动性、间歇性，制约了其大规模发展，在我国出现了严重的弃风问题。根据国家能源局统计，2017年，我国全年风力发电量累计达到3057亿千瓦时，占全部发电量的4.8％；但全年弃风电量累计达到419亿千瓦时，平均弃风率为12.1％。其中，弃风严重的地区主要有甘肃、新疆、吉林、内蒙古等地，平均弃风率都达到15％以上。造成大规模弃风问题的一个关键原因是我国目前的风电场建设与电网建设投资不协调，导致风电大规模开发地区的输电送出通道受限。因此，若将输电网扩建与储能配置进行联合规划，不仅能够有效缓解风力发电并网难的问题，还可以提高输电线路的利用效率，缓解线路阻塞。

含大规模风电接入的输电网扩建与储能配置的联合规划问题虽然还处于早期研究阶段，但已有一些研究成果发表。在已有的技术中，部分技术仅考虑了典型日负荷和极端日负荷情景对于规划的影响，未考虑电网所接入风电的不确定性；部分技术仅考虑了固定功率和容量的待扩建储能系统，忽略了实际投资规划中储能的功率与容量往往是可变的事实；还有部分技术考虑了储能寿命折损对联合规划结果的影响，但其处理储能寿命影响的方式会导致原规划问题的状态变量数显著增加、求解难度过大。综合来看，目前仍缺乏一种将储能的容量和功率视为变量，同时考虑风电与负荷的不确定性、储能的寿命的联合规划技术。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种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。本发明不仅能够考虑系统全年的风电-负荷的随机出力场景，同时还能考虑储能寿命折损对联合规划结果的影响，最终求解得到合理有效的输电网扩展与储能配置方案。

本发明提出一种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，其特征在于，包括以下步骤：

1)对当前电网进行年运行模拟，基于运行模拟结果筛选输电网扩建待选线路集和储能配置待选节点集；具体步骤如下：

1-1)建立不含储能的年运行模拟的直流最优潮流模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体如下：

1-1-1)确定模型的目标函数；

该模型的目标函数为最小化电网运行成本：

min(CP+PN)

其中，常规发电机组发电成本CP的计算表达式为：

式中，c_k1、c_k0为分别常规发电机组的发电成本系数；将一天分为24个时刻，为节点k的常规发电机组在第d天、时刻t的有功出力，G为常规发电机组集合；

弃风、切负荷惩罚成本PN的计算表达式为：

式中，C^wg为单位弃风损失，为负荷节点k的单位切负荷损失；分别为第d天、时刻t处于节点k的风电场w的实际有功出力和最大有功出力；为负荷节点k在第d天、时刻t的切负荷功率，N为节点集合，WG为风电场集合；