[发明专利]一种含互斥约束的交直流受端电网优化规划方法及系统

权利要求书

1.一种含互斥约束的交直流受端电网优化规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定待选线路集，所述待选线路集包括具有互斥约束的线路；

S2：采用互斥约束变量集和互斥约束变量值域集来描述所述具有互斥约束的线路的投建类型和投建状态；所述投建类型为常规直流线路、柔直线路、交流线路中任一种，所述投建状态为投建或未投建；

S3：针对不同投建类型，确定对应的约束条件，从而建立以建设成本最小为目标的交直流受端电网优化规划模型；

S4：求解所述规划模型，得到交直流受端电网最优规划方案；

所述步骤S2中，

所述互斥约束变量集X₁表示为：

X₁＝{{Z₁,α₁},{Z₂,α₂},…,{Z_k,α_k}}

式中，X₁为具有互斥约束的待选线路状态变量集合；Z_i表示第i条具有互斥约束的待选线路的投建状态，Z_i取0表示未投建，Z_i取1表示投建；α_i表示第i条具有互斥约束的待选线路的投建类型，α_i取1表示新建支路为交流输电线路，α_i取2表示新建支路为直流输电线路，α_i取3表示新建支路为柔性直流线路；

所述互斥约束变量值域集D₁表示为：

式中，D₁为具有互斥约束的待选线路状态变量的取值范围，d_zi表示Z_i的取值范围，d_αi为α_i的取值范围；

所述步骤S3中，所述规划模型的约束条件包括：待选线路状态变量集X，待选线路状态变量值域集D，交直流受端电网规划整体约束集C；其中，

所述变量集X表示为：

X＝{{Z₁,α₁},{Z₂,α₂},…,{Z_k,α_k},{Z_k+1,α_k+1},…,{Z_n,α_n}}

所述变量值域集D表示为：

D＝{{d_z1,d_α1},{d_z2,d_α2},…,{d_zk,d_αk},{d_k+1,d_αk+1},…,{d_n,d_αn}}

其中，第1条到第k条待选线路的α_i值不固定，第k+1条到第n条待选线路的α_i值固定；

所述约束集C包括与线路投建类型无关的线路约束集C₁和与线路投建类型有关的互斥约束集C₂；其中，

所述线路约束集C₁包括：线路投运阶段约束、线路投运顺序约束、节点功率平衡约束、发电机出力约束、切负荷约束；其中，

1)线路投运阶段约束：

式中，Z_j表示第j条待选线路的投建状态，t_j.min和t_j.max分别表示线路j的最早和最晚投运阶段；

2)线路投运顺序约束：

d_Xi≥d_Xj

式中，d_Xi、d_Xj分别表示线路i和j的投运时间到整个工程完工的时间间隔，d_Xi≥d_Xj表示线路i必须在线路j之前投建；

3)节点功率平衡约束：

P_Gs-P_Ds+R_s＝B·θ_s

式中，P_Gs、P_Ds、R_s分别表示节点电源功率、节点负荷功率、节点切负荷功率，B为电网的节点电纳矩阵；θ_s为电网的节点电压相角向量；

4)发电机出力约束：

P_Gmin≤P_G≤P_Gmax

式中，P_G为发电机组出力，P_Gmin和P_Gmax分别为正常运行时发电机组最小、最大输出功率向量；

5)切负荷约束：

R_s＝0

式中，R_s为切负荷量；

所述互斥约束集C₂包括：交流互斥约束集，常规直流互斥约束集，柔直互斥约束集，其中，

所述交流互斥约束集包括：

1)线路潮流约束：

P_Ls＝A_L·θ_Ls

式中，P_Ls为交流线路有功潮流向量；A_L为电网的交流线路电纳对角矩阵；θ_Ls为交流线路相角差向量；

2)线路传输容量约束：

-P_Lmax≤P_Ls≤P_Lmax

式中，P_Ls为交流输电线路上流过的潮流，P_Lmax为交流线路正常运行时最大传输功率向量；

所述常规直流互斥约束集包括：

1)直流线路输电功率上下限约束：

式中，P_DC表示直流线路输送功率向量；P_DC和分别表示直流线路最小、最大输送功率向量；

2)换流站约束：

式中，S_X为换流站传输功率，为其上限，N_x为换流站数目，M为换流站调制比，M^min、M^max分别为调制比的上下限；

3)短路比约束：

式中：MSCR_g为第g回直流所对应的多馈入短路比，S_dcg为第g回直流换流母线的短路容量，F_Mhg为第h回直流系统与第g回直流系统之间的交互影响因子，P_dg、P_dh分别为第g回和第h回直流额定功率；

所述柔直互斥约束集包括：

柔直输电方向约束：

式中，分别表示在柔直输电方向刚改变的k′采样时刻柔直输出功率、柔直输电方向改变后k′+m采样时刻柔直输出功率，m表示k′之后的第m个采样时刻。