[发明专利]考虑经济性和安全性的风电场接入系统多目标规划方法

说明书

本发明公开了一种考虑经济性和安全性的风电场接入系统多目标规划方法，该方法包括以下步骤：获取系统参数和规划信息；构建风电场接入系统的多目标规划模型，包括经济性目标、安全性目标以及规划的约束条件；采用NSGA‑II算法求解多目标规划模型，对生成的规划方案进行概率潮流计算并计算目标函数值；算法达到终止条件后，利用熵权法和TOPSIS策略确定风电场接入系统的优选方案。本发明在规划过程中同时考虑了风电场接入系统的经济性和安全性，与仅考虑经济性的情况相比，获得的规划方案对系统不确定因素的适应能力更强；应用到实际问题中，能够从不同的角度给出更合理的方案，为规划决策人员提供了参考。

技术领域

本发明涉及电力系统规划领域，特别是一种考虑经济性和安全性的风电场接入系统多目标规划方法。

背景技术

由于世界各国的能源危机和环境污染问题，环境友好的新型可再生能源被大力开发利用，以风力发电为首的新能源发电在电网中所占的比例越来越高。由于风电的间歇性、随机性和波动性等特点，高比例风电接入给系统注入了更多的不确定性，给系统安全稳定运行造成影响。因此，在风电场接入系统的最初规划阶段就有必要考虑这些不确定因素，不仅可以减少运行维护成本，更是保证系统安全、高效运行的基础。

针对风电场出力随机波动性的特点，目前风电场接入系统规划研究主要从投资费用着手，寻求满足运行约束条件的经济性最优规划方案。常用的规划方法有随机规划和多场景规划，都通过概率的方式表达了电力系统中的不确定性，采用置信度表示线路过负荷约束的机会约束规划也在含随机性变量的风电规划中得到较多的应用。对于规划方案的安全性问题，较多方法主要将规划模型分为投资主问题和运行子问题，对获得的规划方案进行静态安全校验或可靠性分析。还有一些方法将切负荷或弃风电量作为惩罚项加入经济性目标中，使方案的整体投资达到最小。然而，这些方法都是在经济性最优的前提上对规划方案进行校核，没有对规划方案的安全性指标进行全面的评价。实际运行中，电力系统的随机因素不可预测，在面对功率不平衡或风电出力波动较大等极端运行情况时，这些规划方案的适应能力不够，很有可能对系统的安全运行造成威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合理有效的考虑经济性和安全性的风电场接入系统多目标规划方法，使获得的规划方案具有更强的适应性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种考虑经济性和安全性的风电场接入系统多目标规划方法，包括以下步骤：

步骤1，获取风电场接入系统参数和规划信息；

步骤2，构建风电场接入系统的多目标规划模型，包括经济性目标、安全性目标以及规划的约束条件；

步骤3，采用NSGA-II算法求解多目标规划模型，对随机生成的规划方案进行概率直流潮流计算并计算目标函数值；

步骤4，算法达到终止条件后，利用熵权法和TOPSIS策略确定风电场接入系统的优选方案。

进一步地，步骤1所述系统参数包括风电场并网区域的已有网架结构、支路参数、发电机数据和负荷水平；规划信息包括规划接入的风电场的并网点和装机容量及随机出力数据。

进一步地，步骤2所述风电场接入系统的多目标规划模型，具体为：

规划的经济性目标函数f₁为新建线路投资成本、网损成本和切负荷惩罚成本三个部分的和：规划的安全性目标函数f₂为线路的β水平负载率的最大值和平均值以及期望值潮流熵的乘积：min f₂＝J_2max·J_2a·s。