一种面向新型电力系统电源规划模型的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统电源规划模型的方法，该方法包括：获得系统数据，在从方层次对所有发电公司和输电公司进行扩建规划，并将各自规划提交给主体层次，检查规划期内的所有限制条件，在发电公司扩建规划中，将风电场和光伏电站的不确定性建模为标准概率分布函数，并采用蒙特卡罗方法处理，在输电公司扩建规划中，利用粒子群优化算法求解该优化问题，在主体层次，独立系统运营商通过备用余量和可靠性等约束条件检查系统的安全运行状况。本发明专利技术以市场经济环境和国家能源政策为约束，提出电力市场背景下考虑激励相容约束的电源动态规划方法，使发电公司和输电公司的利润最大化。使发电公司和输电公司的利润最大化。使发电公司和输电公司的利润最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种面向新型电力系统电源规划模型的方法


[0001]本专利技术涉及规划及电力市场
，尤其涉及一种面向新型电力系统电源规划模型的方法。

技术介绍

[0002]发电和输电系统是电力系统的两个重要组成部分，是电网扩建时考虑的主要方面。发电系统扩建规划与能源生产投资相关，确定安装新电厂的规模、地点、技术和时间，从而满足规划期内给定可靠性标准内的预测负荷。输电系统扩建规划是电力系统中的另一个重要规划，在考虑负荷增长和可靠性下，确定应在何时、何地以及安装多少条线路，从而确保向客户提供优质能源。
[0003]从数学建模的角度来看，发电系统扩建规划和输电系统扩建规划是约束、非线性、混合整数、复杂的优化问题，不易求解。因此，通常需要采用高级算法来求解这些问题。在这方面，通常使用数学和元启发式优化方法来求解这些问题。输电系统扩建规划中已经广泛应用线性规划、非线性规划、混合整数规划等数学方法以及蚁群、混沌、遗传算法和粒子群优化等元启发式方法。而发电系统扩建规划中也使用了动态规划、混合整数规划、线性规划等数学方法以及蚁群、遗传算法和粒子群优化等元启发式方法进行求解。
[0004]在非自由化电力市场中，发电系统扩建规划和输电系统扩建规划旨在最小化成本，而在自由化电力系统中；发电公司和输电公司的目标是利润最大化。发电系统扩建规划和输电系统扩建规划在非自由化电力系统中具有垂直顺序；但在自由化电力系统中，指令不是垂直的，并且引入了反馈信号。
[0005]在自由化电力市场中，人们从不同的角度研究了输电系统扩建规划问题，如考虑节点价格和社会福利、负荷削减费用和输电阻塞费用。在电力市场中，发电系统扩建规划主要出现在联营市场中；其中，发电系统扩建规划分为两个层次：主体和从方。在主体层次，独立系统运营商(Independent System Operator，ISO)检查约束；在从方层次，得到了各发电公司利润最大化的最优解。
[0006]近年来，风电场和光伏电站作为低成本清洁能源广泛安装在电力系统中，发电公司倾向于投资风电场和光伏电站。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0008]为此，本专利技术的目的在于提出一种面向新型电力系统电源规划模型的方法，适用于主体和从方两个层次。在从方层次，本专利技术方法提出了一种优化规划，以使各发电公司和输电公司的利润最大化，利用粒子群优化算法求解该优化问题。风电场和光伏电站的不确定性被建模为标准概率分布函数，并采用蒙特卡罗方法处理。然后，在主体层次，独立系统运营商通过备用余量和可靠性等约束条件检查系统的安全运行状况。
[0009]为达上述目的，本专利技术提出了一种面向新型电力系统电源规划模型的方法，包括：
[0010]S1，获取系统数据；其中，所述系统数据包括：输配电价、发电边际成本和和额外收入因数；S2，基于所述系统数据生成初始群体，通过风力、光伏发电机组出力模型使用蒙特卡罗算法计算第一目标函数，通过粒子群算法进行发电公司扩建规划，使所述发电公司的利润最大化；以及，S3，根据所述系统数据生成初始种群，基于所述初始种群进行最优功率流计算，并计算第二目标函数，通过所述粒子群算法进行输电公司扩建规划，使所述发电公司的利润最大化，完成从方层次扩建规划；S4，基于所述从方层次扩建规划，分别将所述发电公司和所述输电公司的扩建规划提交到主体层次，通过所述主体层次检查电力系统的约束条件。
[0011]本专利技术实施例的面向新型电力系统电源规划模型的方法，在从方层次，本专利技术方法提出了一种优化规划，以使各发电公司和输电公司的利润最大化，利用粒子群优化算法求解该优化问题。风电场和光伏电站的不确定性被建模为标准概率分布函数，并采用蒙特卡罗方法处理。然后，在主体层次，独立系统运营商通过备用余量和可靠性等约束条件检查系统的安全运行状况。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]传统电源规划往往以规划期内总成本最小化为目标函数，其总成本通常包括机组建设投资成本以及与机组规划期内实际出力相关的运行成本，其约束通常包括峰荷约束、电量平衡约束、资源约束等。本专利技术方法以发电公司和输电公司的利润最大化为优化目标，将能源变量变化关系、供需结构等进行量化表达，将风电场和光伏电站的不确定性建模为标准概率分布函数，并采用蒙特卡罗方法处理，构建以新能源为主体的电力系统电源规划模型。以市场经济环境和国家能源政策为约束，提出电力市场背景下考虑激励相容约束的电源动态规划方法。
[0014]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0015]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0016]图1为根据本专利技术实施例的面向新型电力系统电源规划模型的方法的流程图；
[0017]图2为根据本专利技术实施例的发电系统扩建规划求解流程图；
[0018]图3为根据本专利技术实施例的输电系统扩建规划求解流程图；
[0019]图4为根据本专利技术实施例的以新能源为主体的电力系统电源规划模型示意图。
具体实施方式
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0021]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范
围。
[0022]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的面向新型电力系统电源规划模型的方法。
[0023]图1是本专利技术一个实施例的面向新型电力系统电源规划模型的方法的流程图。
[0024]如图1所示，该方法包括但不限于以下步骤：
[0025]S1，获取系统数据；其中，系统数据包括：输配电价、发电边际成本和和额外收入因数。
[0026]S2，基于系统数据生成初始群体，通过风力、光伏发电机组出力模型使用蒙特卡罗算法计算第一目标函数，通过粒子群算法进行发电公司扩建规划，使发电公司的利润最大化；以及，
[0027]S3，根据系统数据生成初始种群，基于初始种群进行最优功率流计算，并计算第二目标函数，通过粒子群算法进行输电公司扩建规划，使发电公司的利润最大化，完成从方层次扩建规划；
[0028]S4，基于从方层次扩建规划，分别将发电公司和所述输电公司的扩建规划提交到主体层次，通过主体层次检查电力系统的约束条件。
[0029]下面结合附图对本专利技术实施例做详细阐述。
[0030]风力发电机组出力模型：
[0031]风力发电机组(Wind Turbine Generato本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向新型电力系统电源规划模型的方法，其特征在于，所述方法，包括以下步骤：S1，获取系统数据；其中，所述系统数据包括：输配电价、发电边际成本和和额外收入因数；S2，基于所述系统数据生成初始群体，通过风力、光伏发电机组出力模型使用蒙特卡罗算法计算第一目标函数，通过粒子群算法进行发电公司扩建规划，使所述发电公司的利润最大化；以及，S3，根据所述系统数据生成初始种群，基于所述初始种群进行最优功率流计算，并计算第二目标函数，通过所述粒子群算法进行输电公司扩建规划，使所述发电公司的利润最大化，完成从方层次扩建规划；S4，基于所述从方层次扩建规划，分别将所述发电公司和所述输电公司的扩建规划提交到主体层次，通过所述主体层次检查电力系统的约束条件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机组出力模型的输出功率表示为：所述光伏发电机组出力模型的概率密度函数为：其中，P是风力发电机组单元的输出功率，P
rate
是风力发电机组单元的额定输出功率，W是风速，W
ci
是切入风速，W
rate
是额定风速，W
co
是切出风速，P
max
＝S
max
·
A
·
η为光伏电站最大出力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一目标函数为：其中，LMP是t阶段的本地边际价格，是发电公司在t阶段的总装机总量，是在t阶段的技术投资费用d，是发电公司在t阶段因为技术投资费用d增加的容量，是在t阶段因为技术投资费用d的运行费用，α
t
是在t阶段的额外收入因数，T是规划期内的阶段数量，M是候选技术数量；所述第一目标函数的限制条件：
t＝1,2,
…
,T；d＝1,2,
…
,M；(10)其中，CIT
th
是发电公司在t阶段的对于每项技术所允许的最大装机容量，是发电公司在t阶段的最大装机容量，是发电公司在t阶段的最大资本费用。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数为:其中，FMP是t阶段的输配电边际价格，是输电公司在t阶段通过候选线路传输的电能，ML是候选线路的数量，是在t阶段的线路f的投资费用，是输电公司在t阶段安装的候选线路f，是在t阶段的线路f的运行和维护费用。5.根据权利要求4所述的海方法，其特征在于，所述第二目标函数的限制条件：P(V,Θ,n)
‑
P
G
+P
D
＝0(12)Q(V,Θ,n)
‑
Q
G
+Q
D
＝0(13)(13)|V
min
|≤|V|≤|V
max
|(16)(N+N0)S
from
≤(N+N0)S
max
(17)(N+N0)S
to
≤(N+N0)S
max
(18)0≤n≤n
max
(19)其中，V是电压向量的幅值，Θ是电压向量角度，P
G
和P
D
分别是发电有功功率向量和需求有功功率向量，Q
G
和Q
D
分别是发电无功功率向量和需求无功功率向量，和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，蔡超，吴强，谢珍建，孙文涛，张艳，蒋维勇，侯孟希，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：