【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统安全，特别是指一种考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法。
技术介绍
1、随着生态环保和气候变化问题的日益突出，构建以风能、太阳能等新能源为主体的新型电力系统尤为关键。我国可再生能源资源丰富，但主要集中分布于“三北”及西南地区，且与负荷中心呈逆向分布。目前，大规模清洁能源基地主要依托于特高压直流线路对外远距离输送电力，有效缓解了我国负荷需求与清洁能源分布不匹配的问题。以河南电网为例，至2025年河南将通过三条特高压直流与外网相联，形成多直流密集馈入格局。在远期规划中，河南电网接纳的特高压直流数量和容量还将继续增加。
2、然而，随着直流馈入规模的增加，受端电网一部分煤电机组被替代，常规电源空心化特征凸显，电网母线的电压幅值和频率受馈入设备的影响程度提高，即电网支撑能力显著下降，安全稳定运行风险骤升。因此，在特高压直流规划建设前，需要充分考虑直流馈入后的电网支撑能力约束对直流落点进行合理规划。直流落点的选择是一个复杂的综合决策问题，涉及系统安全稳定、潮流分布、经济性、工程可实施性等多个方面。在当前的大电网规划中，通常由专业人员根据负荷需求，框定直流落点的大致区域，直接得到几种直流落点方案，在此基础上就上述多个方面的评估指标进行计算分析，通过综合比较确定最终的落点方案。这一方法在很大程度上依赖于专家经验，并且多类型评估指标计算繁重、比较过程复杂。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种考虑电网支撑能力约束的直流落点
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其步骤如下：
4、s1：收集规划年份的电网数据，包括负荷情况、各类发电机组的数据、拟投建直流线路的候选落点集合、拟投建交流线路候选集合；
5、s2：构造涵盖直流落点优化、接入方式选择以及交流网架扩建的上层规划模型，包括上层目标函数以及上层目标函数的约束条件；
6、s3：构造考虑电网支撑能力约束的下层运行校验模型，包括下层目标函数以及下层目标函数的约束条件；
7、s4：利用benders分解法对上层规划模型和下层运行校验模型进行迭代求解，得到最优的直流落点、接入方式及网架扩建方案。
8、所述上层目标函数为：
9、
10、式中：b为贴现率；yline为交流网架输电线路的全寿命周期；ωline为交流网架输电线路的集合；φline为待建设交流线路的集合；为新建第k条交流线路单位长度的投资费用；lk为第k条交流线路的长度；表示是否新建第k条交流线路的决策变量，为0-1变量，代表修建该条交流线路，则不修建该条交流线路；表示新建线路的运行费用；为直流分端馈入的建设费用；为直流单端馈入的建设费用；为直流分端馈入的决策变量，为0-1变量，代表该节点是直流的落点，代表该节点不是直流的落点；ψh为直流单端馈入的决策变量，为0-1变量，ψh＝1代表该节点是直流的落点，ψh＝0代表该节点不是直流的落点；ωdc为直流的备选落点集合。
11、所述上层目标函数的约束条件包括直流投建约束、交流网架扩建约束、多馈入短路比约束和系统相对惯量约束；
12、直流投建约束：
13、
14、
15、式中：pr为投建直流的直流容量，p'r为分端馈入方式的直流容量，pr"为单端馈入方式的直流容量，且分端馈入方式的直流容量是单端馈入方式的一半；dcmax为投建直流数量的最大值；
16、交流网架扩建约束：
17、
18、式中：xmin为i、j节点间所允许建设交流线路数量的最小值，xmax为i、j节点间所允许建设交流线路数量的最大值；
19、多馈入短路比约束：
20、
21、式中：miscrdc为直流落点为节点dc的直流多馈入短路比；udc为直流落点dc处的节点电压；pdt为节点t处的直流馈入容量，若t不属于直流馈入点集合，pdt＝0；zdct为直流落点dc与节点t之间的等值互阻抗；zdcr为直流落点dc与节点r之间的等值互阻抗；zdci为直流落点dc与节点i之间的等值互阻抗；zdcj为直流落点dc与节点j之间的等值互阻抗；zl＝[z1i-z1j…zji-zjj…zni-znj]；zti为节点t与节点i之间的等值互阻抗；ztj为节点t与节点j之间的等值互阻抗；为zl的转置矩阵；zll＝zii+zjj-2zij+zij；zij为新投建交流线路的线路阻抗；miscrmin为多馈入临界短路比；
22、系统相对惯量约束：
23、
24、式中：hdc为系统相对惯性常数；hsys为系统等效惯性常数；∑pr为直流总馈入容量；hdcmin为电力系统安全运行可容许的最小相对惯性常数。
25、所述下层目标函数为：
26、minf0(x)＝∑δpdk；
27、式中：∑δpdk为直流双极闭锁后系统为保持受端电网频率稳定需要切除的负荷量。
28、所述下层目标函数的约束条件包括交流线路潮流安全约束、有功平衡约束、机组有功出力约束、交流线路n-1故障安全约束和直流双极闭锁故障安全稳定约束；
29、交流线路潮流安全约束：
30、
31、式中：pij,k为节点i和节点j之间的第k条输电线路的有功功率；∑pgg,ij,k为交流电网各机组对输电线路有功功率的作用情况，∑pr,ij,k为各条直流对输电线路有功功率的作用情况，∑plij,k为各负荷对输电线路有功功率的作用情况；为输电线路的最大传输功率；
32、有功平衡约束：
33、∑pgg+∑pr＝∑pl；
34、式中：∑pgg为机组出力之和；∑pr为直流馈入功率之和；∑pl为有功负荷之和；
35、机组有功出力约束：
36、
37、式中：为机组g有功出力的下限；pgg为机组g的实际出力；为机组g有功出力的上限；
38、交流线路n-1故障安全约束：
39、
40、式中：为线路l发生n-1故障后节点i和节点j之间的第k条输电线路的有功功率；为线路l发生n-1故障后的支路断开分布因子；
41、直流双极闭锁故障安全稳定约束：
42、
43、
44、
45、式中：δpr,n为第n条直流双极闭锁后产生的不平衡功率；δpdk为第n条直流双极闭锁后的切负荷量；rocofmax为频率变化率的上限；fext为第n条直流双极闭锁后的极值频率；fn为电网的额定频率；d为一次调频系数；tsp为稳控措施的预置时延；rsys为一次调本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述上层目标函数为：
3.根据权利要求2所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述上层目标函数的约束条件包括直流投建约束、交流网架扩建约束、多馈入短路比约束和系统相对惯量约束；
4.根据权利要求3所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述下层目标函数为：
5.根据权利要求4所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述下层目标函数的约束条件包括交流线路潮流安全约束、有功平衡约束、机组有功出力约束、交流线路N-1故障安全约束和直流双极闭锁故障安全稳定约束；
6.根据权利要求5所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述利用Benders分解法对上层规划模型和下层运行校验模型进行迭代求解的方法为：
【技术特征摘要】
1.一种考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述上层目标函数为：
3.根据权利要求2所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定容优化规划方法，其特征在于，所述上层目标函数的约束条件包括直流投建约束、交流网架扩建约束、多馈入短路比约束和系统相对惯量约束；
4.根据权利要求3所述的考虑电网支撑能力约束的直流落点及定...
【专利技术属性】
技术研发人员：于琳琳，晏昕童，李甜甜，陈姝彧，邢鹏翔，文云峰，杨游航，严格，贾鹏，程昱明，张丽华，邵红博，吴江，袁佳佳，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。