一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法，其包括以下步骤：收集待研究电网的初始状态数据；基于电网初始状态数据对电网发展状况进行演化模拟；根据得到的电网演化模拟结果，统计新建电厂、变电站和线路的相关信息并对电网连锁故障进行模拟，根据统计信息计算电网建设成本，根据电网连锁故障的模拟，得到电网连锁故障的负荷损失信息；对电网停电损失成本进行计算，得到电网演化总停电损失成本；根据电网建设成本、电网停电损失成本和增供负荷收益，计算电网发展成本；改变电网发展状况过程中的演化模拟控制参数，计算得到不同演化模拟控制参数下的电网发展成本值；电网发展成本值越低评定相应发展速度下电网发展越合理。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法
本专利技术涉及一种电网发展评估方法，特别是关于一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法。
技术介绍
电能在当今社会发挥着重要的作用。电网作为电能的传输载体，对于其发展状况的评估是人们关注的重要问题。合理发展的电网能够避免过度投资造成的资源浪费与投资不足引发的高停电风险，同时满足用户对经济、安全电能的需要，服务于社会的发展进步。利用模型仿真技术及与之相适应的评估方法对电网的发展状况进行分析评估，一方面可以降低对实际数据广泛收集的依赖，另一方面能够全面分析电网发展进程中多种因素的相互作用机理及其对电网发展的影响，对于电网的合理发展意义重大。在电网发展的评估方面，对安全性与经济性进行考量是必要的，将两者有机的结合在一起能够实现对电网发展的评估。现有技术对电网长期发展演化研究的模型有小世界网络演化模型、无标度网络演化模型等。这些模型因为没有考虑电网N-1校验等重要升级原则已不能真实地再现现代电网的发展状况。随着电网的发展，电网逐步互联，连锁故障及其引发的大停电威胁着电网的安全运行。然而，现有技术中采用的可靠性评估方法因为没有考虑故障发展具有相关性的特点，已不能真实地反映电网所面临的停电成本。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法，该方法基于电网初始状态数据对电网发展状况进行演化模拟，并对电网发展成本进行计算，本专利技术能够从经济性与安全性两方面对电网的发展状况进行综合评估。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法，其包括以下步骤：1）收集待研究电网的初始状态数据，其包括初始电网模型数据、用于对初始电网进行演化模拟的数据和用于电网发展成本计算的历史统计数据；2）基于电网初始状态数据对电网发展状况进行演化模拟；3）根据步骤2)中得到的电网演化模拟结果，统计新建电厂、变电站和线路的相关信息，并根据统计信息计算电网建设成本：式中，Y表示演化时间总长；t表示进行某次电网升级的时间；lLit表示在t时刻新建电压等级为i的线路长度；STjt表示在t时刻新建电压等级为j的变压器容量；CLi表示电压等级为i的单位长度线路造价；CTj表示电压等级为j的单位容量变电站造价；4）根据步骤2)中得到的电网演化模拟结果，对电网连锁故障进行模拟，得到若干关键时间断面上电网连锁故障的负荷损失信息；5）根据步骤1）中收集的用于电网发展成本计算的历史统计数据和步骤4）中得到的电网连锁故障的负荷损失信息，对电网停电损失成本进行计算，得到电网演化总停电损失成本L为：L＝ΣLm，式中，Lm为一个时段内的电网停电成本，式中，i表示发生i重初始故障，i＝1,2…imax，imax为初始故障最高重数，n表示相应电网中电力设备的数目，Tm表示停电规模为ymax时的持续时间，D表示单位负荷损失所造成的停电成本，p为每个时段内单个设备的故障概率，N为连锁故障模拟的次数，yij为i重初始故障下第j次故障导致的负荷损失量；6）根据电网建设成本W、电网停电损失成本L和增供负荷收益I，对电网发展成本Z进行计算，电网发展成本Z为：Z＝W+L-I，式中，增供负荷收益I为：I＝η×E×Load×Time，Load表示增供负荷量，Time表示增供负荷时间，E表示单位增供负荷收益，η表示负荷利用系数；7）根据计算得到的电网发展成本Z，对电网发展进行评估；改变电网发展状况过程中的演化模拟控制参数，根据电网发展成本Z计算得到不同演化模拟控制参数下的电网发展成本值；电网发展成本值越低评定相应发展速度下电网发展越合理；根据电网发展成本与演化模拟控制参数之间的关系，确定更合理的电网发展方式。所述步骤2）中，对电网发展状况进行演化模拟，其具体包括以下步骤：①预设演化模拟控制参数，演化模拟控制参数包括演化时间上限、电网规划间隔和负载率升级阈值；②判断总演化时间是否达到演化时间上限，若总演化时间达到演化时间上限，则存储电网演化模拟结果并计算电网建设成本，否则执行步骤③；③根据总演化时间，从预期年份内网络负荷增长信息中读取当前时刻各负荷节点所带负荷值，以模拟负荷随时间延长而逐步增加的实际情况；④判断当前演化时间距离上一次电网升级的时间间隔是否达到电网规划间隔；如果达到电网规划间隔，则执行步骤⑤，否则增加单位演化时长，并返回步骤②；⑤进行电网规划建设；⑥更新电网负荷数据以及电网设备数据，计算基于直流潮流的最优潮流，进行电网运行方式安排，增加单位演化时长并返回步骤②。所述步骤⑤中，进行电网规划建设，其具体包括以下步骤：Ⅰ、对预期年限的负荷进行预测，在预期出现的负荷节点处新建变电站，将变电站就近接入低压主网，并根据负荷水平与电压等级确定变压器数目；Ⅱ、根据电网中旋转备用情况，判断是否需要新建发电厂；当电网中旋转备用充足时，执行步骤Ⅲ；否则，在电网中新建电厂；Ⅲ、计算电网潮流分布并进行电网N-1校核；若电网内无重载设备且均满足N-1校核，则更新电网负荷数据以及电网设备数据；否则，对不通过N-1校核的设备或通过电网潮流计算得到的负载率超过负载率升级阈值的设备进行升级。所述步骤4）中，对电网连锁故障进行模拟，得到若干关键时间断面上电网连锁故障的负荷损失信息，其具体包括：①选取电网演化过程中的若干关键时间断面，以所选取时间断面的电网为研究对象，逐个进行电网连锁故障模拟；②对特定运行方式下的电网，使用改进OPA停电模型，施加i重初始故障N次，其中i＝1,2,…imax，imax为初始故障最高重数。对各重初始故障下的电网进行连锁故障快动态模拟，统计所有连锁故障后导致的负荷损失情况，记为yi1,yi2,…,yiN，并找出yi1,yi2,…,yiN中的最大值，记为ymax：ymax＝max(yi1,yi2,…,yiN)；③对全部关键时间断面重复步骤②，并保存负荷损失信息。所述步骤5）中，对电网停电损失成本进行计算，其具体包括以下步骤：①将电网演化全过程等分为m个时段，每个时段均与电网演化过程中所选取的一个关键时间断面相对应；②根据设备年故障次数Pe和演化总时长Tall，计算每个时段内单个设备的故障概率p为：p＝PeTall/m；③根据步骤②得到的每个时段内单个设备的故障概率p，计算一个时段内的电网停电成本Lm为：式中,i表示发生i重初始故障，i＝1,2…imax，imax为初始故障最高重数，n表示相应电网中电力设备的数目，Tm表示停电规模为ymax时的持续时间，D表示单位负荷损失所造成的停电成本，p为每个时段内单个设备的故障概率，N为连锁故障模拟的次数，yij为i重初始故障下第j次故障导致的负荷损失量；④根据步骤③得到的一个时段内的电网停电成本Lm，计算得到电网演化总停电损失成本L为：L＝ΣLm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法，其包括以下步骤：1）收集待研究电网的初始状态数据，其包括初始电网模型数据、用于对初始电网进行演化模拟的数据和用于电网发展成本计算的历史统计数据；2）基于电网初始状态数据对电网发展状况进行演化模拟；3）根据步骤2)中得到的电网演化模拟结果，统计新建电厂、变电站和线路的相关信息，并根据统计信息计算电网建设成本：W=ΣtY-tY(ΣilLitCLi+ΣjSTjtCTj),]]>式中，Y表示演化时间总长；t表示进行某次电网升级的时间；lLit表示在t时刻新建电压等级为i的线路长度；STjt表示在t时刻新建电压等级为j的变压器容量；CLi表示电压等级为i的单位长度线路造价；CTj表示电压等级为j的单位容量变电站造价；4）根据步骤2)中得到的电网演化模拟结果，对电网连锁故障进行模拟，得到若干关键时间断面上电网连锁故障的负荷损失信息；5）根据步骤1）中收集的用于电网发展成本计算的历史统计数据和步骤4）中得到的电网连锁故障的负荷损失信息，对电网停电损失成本进行计算，得到电网演化总停电损失成本L为：L＝ΣLm，式中，Lm为一个时段内的电网停电成本，Lm=Σi[Cnipi(1-p)n-i×1NΣj=1Nyij2ymaxTmD],]]>式中，i表示发生i重初始故障，i＝1,2…imax，imax为初始故障最高重数，n表示相应电网中电力设备的数目，Tm表示停电规模为ymax时的持续时间，D表示单位负荷损失所造成的停电成本，p为每个时段内单个设备的故障概率，N为连锁故障模拟的次数，yij为i重初始故障下第j次故障导致的负荷损失量；6）根据电网建设成本W、电网停电损失成本L和增供负荷收益I，对电网发展成本Z进行计算，电网发展成本Z为：Z＝W+L‑I，式中，增供负荷收益I为：I＝η×E×Load×Time，Load表示增供负荷量，Time表示增供负荷时间，E表示单位增供负荷收益，η表示负荷利用系数；7）根据计算得到的电网发展成本Z，对电网发展进行评估；改变电网发展状况过程中的演化模拟控制参数，根据电网发展成本Z计算得到不同演化模拟控制参数下的电网发展成本值；电网发展成本值越低评定相应发展速度下电网发展越合理；根据电网发展成本与演化模拟控制参数之间的关系，确定更合理的电网发展方式。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑经济性与安全性的电网发展评估方法，其包括以下步骤：1)收集待研究电网的初始状态数据，其包括初始电网模型数据、用于对初始电网进行演化模拟的数据和用于电网发展成本计算的历史统计数据；2)基于电网初始状态数据对电网发展状况进行演化模拟；对电网发展状况进行演化模拟，其具体包括以下步骤：①预设演化模拟控制参数，演化模拟控制参数包括演化时间上限、电网规划间隔和负载率升级阈值；②判断总演化时间是否达到演化时间上限，若总演化时间达到演化时间上限，则存储电网演化模拟结果并计算电网建设成本，否则执行步骤③；③根据总演化时间，从预期年份内网络负荷增长信息中读取当前时刻各负荷节点所带负荷值，以模拟负荷随时间延长而逐步增加的实际情况；④判断当前演化时间距离上一次电网升级的时间间隔是否达到电网规划间隔；如果达到电网规划间隔，则执行步骤⑤，否则增加单位演化时长，并返回步骤②；⑤进行电网规划建设；其具体包括以下步骤：Ⅰ、对预期年限的负荷进行预测，在预期出现的负荷节点处新建变电站，将变电站就近接入低压主网，并根据负荷水平与电压等级确定变压器数目；Ⅱ、根据电网中旋转备用情况，判断是否需要新建发电厂；当电网中旋转备用充足时，执行步骤Ⅲ；否则，在电网中新建电厂；Ⅲ、计算电网潮流分布并进行电网N-1校核；若电网内无重载设备且均满足N-1校核，则更新电网负荷数据以及电网设备数据；否则，对不通过N-1校核的设备或通过电网潮流计算得到的负载率超过负载率升级阈值的设备进行升级；⑥更新电网负荷数据以及电网设备数据，计算基于直流潮流的最优潮流，进行电网运行方式安排，增加单位演化时长并返回步骤②；3)根据步骤2)中得到的电网演化模拟结果，统计新建电厂、变电站和线路的相关信息，并根据统计信息计算电网建设成本：式中，Y表示演化时间总长；t表示进行某次电网升级的时间；lLit表示在t时刻新建电压等级为i的线路长度；STjt表示在t时刻新建电压等级为j的变压器容量；CLi表示电压等级为i的单位长度线路造价；CTj表示电压等级为j的单位容量变电站造价；4)根据步骤2)中得到的电网演化模拟结果，对电网连锁故障进行模拟，得到若干关键时间断面上电网连锁故障的负荷损失信息；其具体包括：①选取电网演化过程中的若干关键时间断面，以所选取时间断面的电网为研究对象，逐个进行电网连锁故障模拟；②对特定运行方式下的电网，使用改进OPA停电模型，施加i重初始故障N次，其中i＝1,2,…imax，imax为初始故障最高重数；对各重初始故障下的电网进行连锁故障快动态模拟，统计所有连锁故障后导致的负荷损失情况，记为y...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丰，赵庆波，郭金鹏，李晖，龙望成，张雪敏，肖晋宇，彭冬，梅生伟，王虓，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11