一种输电网规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种输电网规划方法及系统，其特征在于，包括以下内容：确定输电网每条线路的线路负载率；所述线路包括将输电网的线路根据网络结构和线路的传输特性划分后得到的电源送出线和主网架；通过输电网每条线路的线路负载率与每条线路相应的权重加权得到输电网的整体运行效率；根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本；采用本发明专利技术的方法规划的输电网规划方案相对于传统的输电网规划方案结构和规划均更具有合理性，能够缓解风电并网带来的弃风损失严重的问题，使输电网的运行效率和经济性达到综合平衡，可以广泛应用于电网规划技术领域中。

A transmission network planning method and system

The invention relates to a method and system for transmission network planning, which is characterized in that includes: the load rate of each line transmission line; the line includes the transmission line according to the power transmission characteristics of network structure and get into the line after the outgoing line and the main grid through each line of transmission network; line load rate and corresponding weights of each line are the efficiency of the whole transmission network; according to the overall operating efficiency of the transmission network, transmission network construction cost, operation cost and transmission loss cost by abandoning the wind; the transmission planning scheme planning and the method of the invention is compared with the traditional transmission planning program structure and planning it is more reasonable, can alleviate the abandoned wind wind power grid loss caused serious problems, the running efficiency and economy of the power transmission network to achieve comprehensive It can be widely used in power grid planning technology.

【技术实现步骤摘要】
一种输电网规划方法及系统
本专利技术涉及一种输电网规划方法及系统，涉及电网规划

技术介绍
随着社会发展，社会用电需求持续增加，输电网在其中扮演着重要的角色，规划、建设和投资这样复杂的系统需要密集的技术和资金，不仅直接关系到输电网的安全、经济运行，还涉及到资源的配置和环境的影响，因此，输电网规划及设计工作将越来越受到业内外群体的关注。电力需求的快速增长是以往电力规划面临的核心问题，随着社会发展，电力需求增长的速度在全国不同的地区出现了分化，电力需求总量、结构和布局等也都出现了新需求，充分考虑新能源随机出力特点，提高输电网规划工作的针对性，必须放眼全局、统筹兼顾，才有可能探寻优化发展之路。在输电网中，作为输电网资产重要的组成部分，输电网承担着联系电源中心与配输电网、输送安全优质的电能、保证发电和用电以及两者间供需平衡的职能，伴随着输电网规模的不断扩大，输电网的结构也日趋复杂，因此对输电网的规划设计提出更严苛的要求，如何科学地评价并提高输电网的运行效率就是其中一项非常有意义的研究。输电网的运行效率是输电网设备资产管理的主要内容之一，不仅能够衡量输电网的运行水平，还能够体现现代输电网企业运营效益，如果输电网企业的运营能力不及输电网扩建速度，就会造成输电网运行效率的降低，因此，研究如何通过优化输电网的网架结构来提高输电网的运行水平，对发挥输电网最大经济效益和社会效益以及适应新能源快速发展具有实际的意义。近年来，化石能源储量骤减，环境状况恶化，全球积极推进新能源的利用。中国的可再生能源发电发展速度很快，然而部分地区弃水、弃风或弃光现象仍很严重，政府和行业企业采取多项措施来促进新能源电力的消纳，这些新能源具有多变性、间歇性以及受地域环境影响大等特点，源动力的不可控性及输出特性的不稳定性给输电网的安全稳定运行造成不良影响，为此，国内外很多学者都在研究如何建立一套灵活的输电网以便更好地适应新能源出力的特点，保证大规模新能源并网后输电网可保持安全可靠地运行。为保证新能源发电规模的扩大及发电可靠性，必须高度重视维持系统平衡运行及新能源利用率的问题，据统计，2015年全球风力装机总容量为432.42GW，比去年增长17％；其中，中国装机总容量为129GW，占全球总量1/4(2005年时仅占2.0％)，居世界首位；2015年中国风电产业增长速度加快，新增装机容量32.97GW，累计并网容量就高达137GW(截至2016年的上半年)。根据中国电力发展规划，预计到2020年风电装机容量将达到210GW，而且很有可能超过这一目标，随着风力发电等新能源在输电网总装机比例中的不断提升，且在输电网中以集中方式接入，新能源在中国能源战略中已占有十分重要的地位，无论是从电源形式还是从网架结构都更加多元化和复杂化。近年来对输电网规划方案评价和系统分析，侧重于评价指标体系的建立、评价指标的量化模型及综合评估方法的研究，随着新能源接入容量的不断增加，考虑规模新能源接入的大输电网规划模型和高效寻优算法是目前亟待解决的问题，研究人员提出以满足风电利用率指标为约束的含风电源输电网规划模型以及风电接入下的输电网有功和无功扩展规划方法，但这类输电网规划模型大多较为简单，最终的输电网规划存在规划不合理、输电网的运行效率和经济性难以平衡等问题。
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规划合理且能够兼顾输电网运行效率和经济性的输电网规划方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种输电网规划方法，其特征在于，包括以下内容：确定输电网每条线路的线路负载率；所述线路包括将输电网的线路根据网络结构和线路的传输特性划分后得到的电源送出线和主网架；通过输电网每条线路的线路负载率与每条线路相应的权重加权得到输电网的整体运行效率；根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本确定输电网规划方案。进一步地，电源送出线和主网架的线路负载率分别为：其中，为电源送出线的线路负载率；为主网架的线路负载率；Pm为线路年最大输送电力；Pw为线路经济输送功率；Pe为线路稳定极限功率。进一步地，输电网中不同线路(i，j)的权重ωij为：其中，Vl为所有线路节点的集合；潮流介数Fij＝δijKij；潮流系数δij＝Pij/Pijmax，Pij为线路(i，j)实际传输的有功功率；Pijmax为线路(i，j)传输的有功功率的极限值；Kij为计及有功功率因素作用的电气介数指标，Kij＝∑m∈G∑n∈L|min(Pm,Pn)cosθij(m,n)|，min(Pm,Pn)为发电机节点Gm和负荷节点Ln的有功功率相比；θij为线路两端节点i与节点j的相角差。进一步地，所述根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本确定输电网规划方案，包括：根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资和弃风损失成本建立输电网规划模型，对所述输电网规划模型求解得到输电网规划方案；所述输电网规划模型为：其中，F(x)为输电网规划方案为x时的目标函数值；η为输电网的运行效率；CI为输电网建设投资成本；CO为输电网运行成本；CWS为弃风损失成本。进一步地，输电网运行效率为：其中，NGB为输电网中所有发电机节点的集合；NB为输电网中所有节点的集合；PGe为电源送出线的稳定功率控制限额；PLe为主网架线路的经济输送功率；ωij为输电网中不同线路(i，j)的权重；Pij为线路(i，j)实际传输的有功功率。进一步地，输电网建设投资成本为：其中，m为线路的折旧年限；r0为贴现率；NB为输电网中所有节点的集合；nij为节点i、j之间新增线路数；cij为线路单位投资费用；Lij为线路长度；Zij取值为1或0表示是否需要建设第i条线路。进一步地，输电网运行成本为：其中，Ploss为输电网的有功网损；cprice为输电网电价；Δtlossi为典型场景i的损耗小时数；输电网的有功网损Ploss为：其中，rij为线路(i，j)的电阻；Sij为线路(i，j)的传输功率；UN为线路(i，j)的额定电压。进一步地，弃风损失成本为：其中，cw为风电上网电价；EWAP为弃风现象导致的电能损失；Pwi(t)为典型场景i下风电出力曲线；PT为线路传输容量限制；Δti为典型场景i下存在弃风现象的持续时间，典型场景i包括夏大、夏小、冬大和冬小。进一步地，所述对所述输电网规划模型求解得到输电网规划方案，包括：1)对建立的输电网规划模型进行编码，将输电网的网架信息转化为粒子信息，确认计算变量的维度并随机选取满足要求的粒子；2)根据适应度取值，确定初始化中的局部最优粒子、全局最优粒子及其取值；3)引入小生境算法，确认个体间的亲密程度，动态调节小生境半径，计算共享适应度；4)根据共享适应度值，淘汰寻优过程中不适应的粒子，对种群的位置和速度进行更新；5)计算更新种群的适应度值，更新局部最优点和全局最优点；6)进行基因的交叉操作，检查所得粒子的连通性，对所得粒子进行连通性校验，如果满足连通性校验，则保留局部最优点和全局最优点；如果不满足连通性校验，则采用图论修复方法，对不连通的粒子进行处理，检验最小生成树的存在性，将不连通的粒子修复成连通粒子，重新计算局部最优点和全局最优点并进行更新；7)重复进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电网规划方法，其特征在于，包括以下内容：确定输电网每条线路的线路负载率；所述线路包括将输电网的线路根据网络结构和线路的传输特性划分后得到的电源送出线和主网架；通过输电网每条线路的线路负载率与每条线路相应的权重加权得到输电网的整体运行效率；根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本确定输电网规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种输电网规划方法，其特征在于，包括以下内容：确定输电网每条线路的线路负载率；所述线路包括将输电网的线路根据网络结构和线路的传输特性划分后得到的电源送出线和主网架；通过输电网每条线路的线路负载率与每条线路相应的权重加权得到输电网的整体运行效率；根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本确定输电网规划方案。2.如权利要求1所述的一种输电网规划方法，其特征在于，电源送出线和主网架的线路负载率分别为：其中，为电源送出线的线路负载率；为主网架的线路负载率；Pm为线路年最大输送电力；Pw为线路经济输送功率；Pe为线路稳定极限功率。3.如权利要求1所述的一种输电网规划方法，其特征在于，输电网中不同线路(i，j)的权重ωij为：其中，Vl为所有线路节点的集合；潮流介数Fij＝δijKij；潮流系数δij＝Pij/Pijmax，Pij为线路(i，j)实际传输的有功功率；Pijmax为线路(i，j)传输的有功功率的极限值；Kij为计及有功功率因素作用的电气介数指标，Kij＝Σm∈GΣn∈L|min(Pm,Pn)cosθij(m,n)|，min(Pm,Pn)为发电机节点Gm和负荷节点Ln的有功功率相比；θij为线路两端节点i与节点j的相角差。4.如权利要求1所述的一种输电网规划方法，其特征在于，所述根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本确定输电网规划方案，包括：根据输电网的整体运行效率、输电网建设投资成本、输电网运行成本和弃风损失成本建立输电网规划模型，对所述输电网规划模型求解得到输电网规划方案；所述输电网规划模型为：其中，F(x)为输电网规划方案为x时的目标函数值；η为输电网的运行效率；CI为输电网建设投资成本；CO为输电网运行成本；CWS为弃风损失成本。5.如权利要求4所述的一种输电网规划方法，其特征在于，输电网运行效率为：其中，NGB为输电网中所有发电机节点的集合；NB为输电网中所有节点的集合；PGe为电源送出线的稳定功率控制限额；PLe为主网架线路的经济输送功率；ωij为输电网中不同线路(i，j)的权重；Pij为线路(i，j)实际传输的有功功率。6.如权利要求4所述的一种输电网规划方法，其特征在于，输电网建设投资成本为：

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳明，李晖，王智冬，刘斯伟，王帅，齐芳，金一川，刘自发，于寒霄，卓然群，
申请(专利权)人：国网北京经济技术研究院，国家电网公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11