[发明专利]一种基于电力系统时序耦合性的输电网利用率评估方法

权利要求书

1.一种基于电力系统时序耦合性的输电网利用率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取系统基本技术数据、系统运行约束条件数据和系统运行预测数据；

S2、在已有电源装机和网架不变的情况下，考虑输电设备的N-1预想故障，构建基于时序分析的合理利用率计算模型，采用线性化方法引入双重辅助变量进行线性重构，提高模型求解效率，具体为：

S201、构建基于时序分析的合理利用率计算模型的目标函数，选取某典型时序运行场景s，对于待分析线路m，最大化该线路在该典型场景下流过的电量：

其中，T₀为所选取典型场景运行时段数；Δt为所选取系统实际运行场景的时段步长；为线路m在所选取典型场景s下t时刻运行功率；

S202、构建模型约束条件，包括电网侧运行约束、系统运行约束和电源侧运行约束，电网侧运行约束包括N-1预想故障状态约束，输电线路传输容量约束，输电线路直流潮流约束，输电断面约束；

N-1预想故障状态约束：

其中，Ω_L为系统输电线路集合；z_l,s为场景s下线路l的预想故障状态变量，为0-1变量，0代表线路正常运行，1代表线路断线故障；

输电线路传输容量约束：

其中，为线路l的有功功率传输极限；

输电线路直流潮流约束：

其中，θ_l,s,i(t)/θ_l,s,j(t)为线路l在场景s下t时刻的两端节点的相角，i和j分别为线路l的两端节点；x_l为线路l的电抗值；

输电断面约束：

其中，Ω_Sec为断面集合；Ω_Sec,i为第i个断面的输电线路集合；P_i^Section,max为第i个断面的传输控制功率上限，系统运行约束包括节点功率平衡约束和常规机组旋转备用约束；

节点功率平衡约束

其中，Ω_N为系统节点集合；Ω_L,i为端点为节点i的输电线路集合；为场景s下t时刻节点i处的火电机组出力/水电机组出力/新能源机组出力/负荷功率；

常规机组旋转备用约束：

其中，ρ为旋转备用率，由常规机组包括火电和水电机组预留备用，电源侧运行约束包括火电机组出力约束，火电机组爬坡约束，水电机组出力约束，水电机组来水电量约束，新能源机组出力约束，火电厂三公调度约束，新能源消纳配额制约束；

火电机组出力约束：

其中，u_g,s∈{0,1}，t＝1,2,…,T₀，Ω_G为火电机组集合；u_g,s为场景s下第g台火电机组的启停状态，0表示关机，1表示开机；为第g台火电机组最大/最小有功出力；

火电机组爬坡约束：

其中，R_u,g/R_d,g为火电机组g的最大上下爬坡速率；

水电机组出力约束：

其中，Ω_H为水电机组集合；为第g台水电机组的装机容量；

水电机组来水电量约束：

其中，为第g台水电机组在s场景下的来水电量；

新能源机组出力约束：

其中，Ω_NE为新能源机组集合；为第g台新能源机组装机容量；为第g台新能源机组在s场景下t时刻的发电功率预测值；

火电厂三公调度约束：

其中，k＝1,2,…,NP，NP为火电厂数；Ω_Gplant,k为第k个火电厂所包含的火电机组集合；

新能源消纳配额制约束：

其中，η_NE为新能源发电配额制参数；

S203、由于目标函数存在绝对值形式，构建线性化算法以实现模型的快速求解，具体为：

S2031、引入线路功率方向变量对目标函数进行重构得到：

其中，τ_m,s,t为线路m在s场景t时刻的功率流向，τ_m,s,t＝1为正向，τ_m,s,t＝0为负向；

进行重构后需添加新的约束，即线路功率方向约束：

其中，t＝1,2,…,T₀，当τ_m,s,t＝1时，上式变为限制线路功率方向为正向，当τ_m,s,t＝0时，上式变为限制线路功率方向为负向；

S2032、设置辅助变量得线性化目标函数：

此时添加新的约束：

其中，t＝1,2,…,T₀，M为足够大的正数；

S2033、目标函数修正，目标函数改为：

其中，λ为惩罚系数，根据实际电力系统对新能源弃电的限制程度来适当选取；

为第g台新能源机组在s场景内的弃电量，表示为：

其中，为第g台新能源机组在s场景下t时刻的发电功率预测值；

S3、针对某一典型时序运行场景，最大化待分析输电设备在该典型场景下所能达到的最大电量值，选取多个典型场景，且每个场景的运行时段数均为T₀，重复步骤S2；

S4、对步骤S3的多个典型场景进行分析，构建合理利用率指标计算公式，进行输电网利用率评估。