[发明专利]一种考虑频率安全约束的多直流外送电网规划方法

说明书

本发明公开了一种考虑频率安全约束的多直流外送电网规划方法，涉及电力系统规划技术领域，解决了多直流外送电网规划结果无法确保系统频率安全的问题，其技术方案要点是：选定多直流外送电网的短期模拟运行场景，获取多直流外送电网的规划数据；根据所述规划数据并基于系统的惯量水平约束与频率安全约束构建多直流外送电网规划模型；采用Benders分解算法和商业求解器GAMS对多直流外送电网规划模型进行求解，获取电网规划方案；本发明所得出的电网规划方案在承受故障扰动带来的巨大功率冲击时能保证其频率安全，保障了电网的正常运行。

技术领域

本发明涉及电力系统规划技术领域，更具体地说，它涉及一种考虑频率安全约束的多直流外送电网规划方法。

背景技术

近年来，随新能源装机规模和特高压直流输电规模的增大，清洁能源丰富的外送电网格局、运行形态及稳定特性发生深刻变化。一方面，由于大规模新能源接入以及大量常规同步机组进行关停，多直流外送电网的转动惯量和调频能力减小，电网调节能力和抗扰动能力持续恶化。另一方面，新能源接入后会挤占传统同步机组的开机容量，如电网采用压减传统同步机组出力的运行方式，很难保证系统有足够的调峰能力和消纳能力，从而造成新能源弃电。因此，多直流外送电网规划需要在电力平衡基础上考虑电网安全稳定和新能源消纳水平。

目前的电网规划方法未考虑多直流外送电网的各类场景及其频率安全约束，导致规划结果中的电网规模和结构不足以保证直流大规模送出下系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明所解决的技术问题是现有规划方法得到的电网规模和结构不足以保证直流大规模送出下系统的安全稳定运行状态；本发明的目的是提供一种考虑频率安全约束的多直流外送电网规划方法；本发明对多直流外送电网的电源结构和网架结构进行规划，以实现多直流外送电网中电源布局的合理性以及网架结构的适应性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种考虑频率安全约束的多直流外送电网规划方法，方法包括以下步骤，

选定多直流外送电网的短期模拟运行场景，获取多直流外送电网的规划数据；

根据所述规划数据并基于系统的惯量水平约束与频率安全约束构建多直流外送电网的双层规划模型；

采用Benders分解算法和商业求解器GAMS对多直流外送电网规划模型进行求解，获取电网规划方案。

本发明选定短期模拟运行的场景，由于新能源以及水电对季节性波动敏感，可根据季节性选取多种典型的运行场景进行研究。以新能源投建成本、网架投建成本和火电退役成本最小化为目标函数，对系统惯量水平、新能源电源和网架投建约束、火电机组退役约束进行建模，构建考虑系统惯量水平约束的长期电网规划模型，做为多直流外送电网规划模型的外层模型。对短期模拟运行的成本、系统中各类电源出力和线路运行进行建模，构建考虑频率安全约束的短期运行模拟，做为多直流外送电网规划模型的内层模型，其约束覆盖多种经典的运行场景，采用Benders分解算法和商业求解器GAMS对多阶段的多直流外送电网规划模型进行求解，得出电网规划方案，根据电网规划方案对多直流外送电网的电源结构和网架结构进行规划，以实现在直流大规模送出下系统的运行状态的稳定性。

进一步的，以新能源投建成本、网架投建成本和火电退役成本最小化为目标函数构建考虑系统惯量水平约束的长期电网规划模型，做为多直流外送电网规划模型的外层模型，即目标函数为其中，y表示规划中的第y规划阶段；Y为规划阶段数；μ_y为现值系数，f_re、f_l和f_g分别新能源机组和网架的投资成本、火电机组的退役成本。