一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法技术

一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，所述方法首先建立含风电的交直流系统连续潮流模型并计算考虑随机性的不均衡区域负荷增长系数、建立风电装机容量优化模型，然后利用由极限学习机和少参数多目标骨干粒子群算法结合而成的混合智能算法对模型进行求解，并比较计算了不同风电接入点和送出线路阻抗下的风电装机容量。本发明专利技术考虑了系统静态电压稳定，计及了计算系统负荷裕度过程中的负荷增长方向的随机性，并提出了风电装机容量优化模型的目标函数，同时利用混合智能算法求解，得到了在交直流背景下的考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量，为风电场的规划设计提供一定参考。供一定参考。供一定参考。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，属于风电场规划领域。

技术介绍

[0002]近年来，风力发电和直流输电技术获得了较快发展，交直流混联系统越来越多地出现，然而，由于风能的随机性和间歇性，风电的接入会引发系统潮流的改变，给当前电网带来许多安全稳定方面的问题，因此，在保证交直流混联系统安全稳定运行的前提下确定风电装机容量成为风电场规划设计必须考虑的问题。
[0003]大型风电场一般都远离负荷中心，当风电场的有功出力增加时，其升压变压器和送出线路上的无功损耗增加，会降低系统的静态电压稳定性，因此，在计算风电装机容量时，需要考虑系统静态电压稳定性。
[0004]连续潮流是计算系统静态电压稳定的常见方法，在计算过程中，目前大多数研究认为负荷按等比例方式增长，实际上，各地区的负荷特性不同，负荷增长方向也是不同的。因此，在计算静态电压稳定的过程中考虑负荷增长方向的不同及其随机性，可以得到更贴合实际的计及系统静态电压稳定的风电装机容量。

技术实现思路

[0005]本专利技术是以交直流混联系统为背景并在计及系统静态电压稳定前提下，提出一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法。
[0006]本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：
[0007]一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，所述方法首先建立含风电的交直流系统连续潮流模型并计算考虑随机性的不均衡区域负荷增长系数、建立风电装机容量优化模型，然后利用由极限学习机(ELM)和少参数多目标骨干粒子群算法结合而成的混合智能算法对模型进行求解，并计算和比较了不同风电接入点和送出线路阻抗下的风电装机容量。
[0008]上述考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，所述方法首先建立含风电的交直流系统连续潮流模型并计算考虑随机性的不均衡区域负荷增长系数的具体方法如下：
[0009]含风电系统的连续潮流方程为：
[0010](1+k
Gi
)P
Gi0
+P
Wi-(1+k
PLi
)P
Li0
＝P
i
(x)
[0011]Q
Gi0
+Q
Wi-(1+k
QLi
)Q
Li0
＝Q
i
(x)
[0012]式中，P
i(x)
、Q
i(x)
代表注入节点i的有功和无功功率；k
Gi
表示表示发电机的增长系数；k
PLi
和k
QLi
分别表示负荷的有功和无功增长系数；P
Gi0
和P
Li0
分别表示节点i的基态发电机有功功率和有功负荷；P
wi
和Q
wi
分别表示风电场接入交直流系统的有功与无功功率；Q
Gi0
和Q
Li0
分别表示节点i对应的基态发电机的无功功率与无功负荷。
[0013]考虑随机性的不均衡区域负荷增长增长系数定义，定义如下：
[0014]在连续潮流计算中，各负荷增长系数k
PLi
和k
QLi
构成了负荷增长方向，由于增长系数具有随机性，所以负荷增长方向具有随机性。
[0015]上述考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，建立风电装机容量优化模型，具体如下：
[0016]1)模型的目标函数
[0017]a.风电装机容量最大
[0018][0019]式中，j代表系统接入的风电场的编号；N
wj
为风电场j中的风机台数；p
r
为单台风机的额定容量。
[0020]b.系统负荷裕度期望值最大
[0021]max f2＝E(λ)
[0022]式中，E(*)表示求期望值函数。
[0023]c.系统负荷裕度标准差倒数值最大
[0024]max f3＝1/Std(λ)
[0025]式中，Std(*)表示求标准差的函数。
[0026]2)模型的约束条件
[0027]考虑的约束条件有等式约束条件和不等式约束条件。等式约束条件为系统潮流方程。不等式约束条件包括常规发电机有功出力约束、线路潮流约束、系统上下旋转备用约束。
[0028]上述考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，利用由极限学习机和少参数多目标骨干粒子群算法结合而成的混合智能算法对模型进行求解，具体步骤如下：
[0029]a.随机产生1个粒子，即系统的控制变量：
[0030](N
W1
，...，N
Wm
，C
W1
，...C
Wm
，P
G1
，...P
Gi
)
[0031]其中，N
W1
，...，N
Wm
为各风电场风机台数；C
W1
，...，C
Wm
为风电场汇集母线处的并联电容组数；P
G1
，...，P
Gi
为参与优化的常规机组有功出力大小。
[0032]对其进行随机模拟校验，如果该粒子满足约束条件，则保留该粒子，否则重新产生，直到产生能够满足约束条件的N个粒子，将其作为初始种群。
[0033]b.利用经过训练的ELM计算各个粒子的适应度函数，计算各个粒子的个体引导者，并通过比较函数值找出初始非劣解，由此形成外部储备集，进而计算粒子的全局引导者。
[0034]c.由高斯采样公式更新某粒子的位置，并依据变异概率对粒子进行一定的变异处理，形成新的粒子的位置，对新形成的粒子进行随机模拟校验，对不满足随机校验的粒子重复更新n次，如果n次更新后粒子仍不满足约束条件，则保留粒子的位置不变。
[0035]d.由ELM估算出新粒子的适应度函数值f2和f3。继续更新粒子的个体引导者，并更新粒子的外部储备集和全局引导者，直至满足一定的迭代次数，得到优化计算结果。
[0036]本专利技术在交直流系统背景下，考虑接入风电场后的系统静态电压稳定，计及了计算负荷裕度过程中的负荷增长方向的随机性，建立了以风电场装机容量最大、负荷裕度期望值最大和负荷裕度标准差倒数值最大作为目标函数的风电装机容量优化模型，并通过混
合智能算法对模型进行求解，并计算和比较了不同风电接入点和送出线路阻抗下的风电装机容量，从为风电场规划提供参考。
附图说明
[0037]下面结合附图对本专利技术作进一步详述。
[0038]图1是改进的IEEE30节点系统示意图；
[0039]图2是考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法流程图；
[0040]图3是极限学习机(ELM)估算目标函数示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，其特征是，所述方法首先建立含风电的交直流连续潮流模型并计算考虑随机性的不均衡区域负荷增长系数、建立风电装机容量优化模型，然后利用由极限学习机和少参数多目标骨干粒子群算法结合而成的混合智能算法对模型进行求解，并计算和比较了不同风电接入点和送出线路阻抗下的风电装机容量。2.根据权利要求1所述的一种考虑负荷增长方向随机性的风电装机容量计算方法，其特征是，建立含风电系统的交直流连续潮流模型，系统的连续潮流方程为：(1+k
Gi
)P
Gi0
+P
Wi-(1+k
PLi
)P
Li0
＝P
i
(x)Q
Gi0
+Q
Wi-(1+k
QLi
)Q
Li0
＝Q
i
(x)式中，P
i(x)
、Q
i(x)
代表注入节点i的有功和无功功率；k
Gi
表示表示发电机的增长系数；k
PLi
和k
QLi
分别表示负荷的有功和无功增长系数；P
Gi0
和P
Li0
分别表示节点i的基态发电机有功功率和有功负荷；P
wi
和Q
wi
分别表示风电场接入交直流系统的有功与无功功率；Q
Gi0
和Q
Li0
分别表示节点i对应的基态发电机的无功功率与无功负荷。连续潮流计算过程中需要计算系统的潮流，对于交直流混联系统，使用交替迭代法计算其潮流，将换流站等效为交流系统母线上的一个可变负荷，即P
L
＝-P
S
，Q
L
＝-Q
S
，其中，P
L
为换流站经交流母线注入系统的有功功率，Q
L
为换流站经交流母线注入系统的无功功率。在连续潮流计算中，各负荷增长系数k
PLi
和k
QLi
构成了负荷增长方向。假设有m个区域，假定每个区域内负荷增长方向相同，则第j个区域负荷增长系数为：其中K
A，j
为第j个区域的负荷增长系数期望值，假定同一区域内的负荷增长系数相同；P
A，j
为区域j预测得到经过规划年后的所有节点的总负荷P
A，j，0
为区域j当前总负荷。对于分区后的负荷节点，考虑到负荷增量的波动，将各区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑焕坤，韩超超，吕婷婷，孙耀斌，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：