[发明专利]一种考虑风光水一体化互补运行的源网协调规划方法

说明书

本发明提出了一种考虑风光水一体化互补运行的源网协调规划方法。规划方法考虑了风光出力的短期随机性和水电出力计算特性，以典型场景为代表做全年规划运行分析，而且在考虑安全性下主要以经济性最优为目标。目标函数包括新建线路投资成本、新建风光机组投资成本、机组发电成本、弃风弃光经济损失成本和切负荷成本，约束条件满足实际源网运行安全要求，模型应用Matlab调用Gurobi求解器进行求解。该方法利用水力发电作为补偿有效平抑了风光出力的短期波动性，将一体化电源与电网协调规划，有利于提高电网系统风光新能源的消纳能力，而且一体化电源能为电网提供更稳定优质的电能，提高新能源场站的总体效益。

技术领域

本发明属于电力系统源网协调规划技术领域，提出了一种高比例可再生能源并网下考虑风光水一体化互补运行的源网协调规划方法。

背景技术

在风电场、光伏站等可再生能源建设规模日益扩大的背景下，由于风力发电和光伏发电的不稳定性，大规模风光能源并网将会对电能质量以及电网稳定运行方面带来挑战，而且可再生能源规模扩大将会导致大量电源投资的浪费，可再生能源的不确定性、电网结构、负荷特性及扩展规划不协调性势必对电网规划方案的经济性和安全性造成影响。

源网协调规划是确保电力系统正常运转的重要环节，在规划过程中需要考虑电源和电网的配比状况，否则将造成电源供电缺失或者供电过量而出现的输电网阻塞等问题，这些将会给电力行业甚至国民经济带来巨大的损失，因此需要对传统的源网规划方案进行改进，以便能够更加精确地完成电源规划与电网规划之间的投资配比的工作，从而加强源网之间的协调性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种考虑风光水一体化互补运行的源网协调规划方法，该方法不仅考虑了风光的短期随机性，以全年多场景运行情况来提高效率，而且在考虑安全性下主要以经济性最优为目标。该方法能适应高比例可再生能源并网需求，利用水力发电作为补偿资源有效的平抑了风光短期波动性，提高了新能源场站总体效益。

为了实现上述发明的目的，一种考虑风光水一体化互补运行的源网协调规划方法，包括以下步骤：

步骤一：获取风光电站一年的风电光伏历史出力数据进行归一化处理，用聚类算法得到夏季典型日和冬季典型日的典型场景，获取规划年内的典型负荷曲线和相关的规划成本参数，所述的规划成本参数包括输电线路投资成本、风光机组投资成本、发电机组的发电成本和弃风弃光的经济损失成本；

步骤二：获取水力发电站的历史信息参数以及水库的历年入库流量信息，根据历史水文资料，把年份按照入库流量大小划分为丰水年、平水年和枯水年，将水库的多年平均入库流量进行归一化处理作为模型的入库流量，进行水电出力计算；

步骤三：建立考虑风光水一体化互补运行的源网协调规划模型。针对风光水一体化互补运行特点，建立源网协调规划模型，该模型以总成本最小为目标函数，约束条件满足实际源网运行安全要求，所述的总成本为线路投资成本、风光机组投资成本、系统的发电成本(包含运行维护成本)、弃风弃光经济损失成本和切负荷成本之和。

步骤四：将建立的源网协调规划模型，转化为混合整数线性规划模型，利用Matlab、Yalmip工具箱和Gurobi求解器进行求解，采用改进的IEEE-24节点测试系统进行模拟运行，其规划结果为规划水平年的最优风光机组装机容量和电网线路扩展方案，并输出规划成本费用。所述的改进的IEEE-24节点测试系统基于IEEE-RTS-24节点系统，改进后的系统包括10台常规发电机组其中包含1台水电机组，新增5台风电机组其中包含1台待建风电机组，新增3台光伏机组其中包含1台待建的光伏机组，未变的有29个输电走廊、38条支路和17个负荷节点。备选线路在原输电走廊是上取31条，输电走廊可扩建线路上限为3条。

其中，源网协调规划模型的目标函数表达式为：