[发明专利]考虑最小弃风的风电场接入电网的位置和容量的控制方法

摘要

本发明涉及一种考虑最小弃风的风电场接入电网的位置和容量的控制方法，属于电网规划技术领域。本发明首先提出考虑电网调峰裕度及电网传输线路传输功率约束的风电场弃风容量计算方法，并在此基础之上，提出基于蒙特卡洛模拟法的风电场弃风概率及风电场期望弃风容量指标计算方法，最终提出考虑最小弃风的风电场接入电网的位置和容量的控制方法。本发明控制方法可充分考虑电网对风电的接纳能力，从电网调峰裕度及电网传输线路传输容量约束两方面分析风电场弃风机理，以风电场最小弃风为目标对风电场接入电网的位置和容量的进行控制，最终得到的风电场接入方案可以使电网更大限度接纳风电，有效提高新能源利用效率。

主权项

一种考虑最小弃风的风电场接入电网的位置和容量的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)根据电网的可靠性要求，设定电网的发电备用为Preserve，设定电网的高峰负荷和低谷负荷分别为PLmax与PLmin，从电网规划数据中获取电网自备电源量Pauxiliary、电网供热机组容量Pthermal、电网联络线的传输功率计划Ptie和电网中抽水蓄能装机容量Ppump，根据上述参数进行以下计算，得到考虑电网调峰裕度的风电场接纳能力：电网内部机组在负荷高峰时的有功功率PGmax和负荷低谷时的有功功率PGmin为：PGmax＝PLmax‑PtiePGmin＝PLmin+Ppump‑λ1Ptie上式中，λ1为电网联络线的传输功率调整参数，λ1在负荷高峰时的取值为1.0，在负荷低谷时为0.5；电网内部调峰机组在负荷高峰时的实际有功功率和负荷低谷时的实际有功功率为：Pregmax=PGmax-Pauxiliary-λ2Pthermal]]>Pregmin=PGmin-Pauxiliary-λ2Pthermal]]>上式中，λ2为电网中供热机组在供热期间的有功功率调整参数，有功功率调整参数在供热期间为0.78，在非供热期间为1；电网内部调峰机组的最大有功功率和最小有功功率Pcommitmax=Pregmax+Preserve]]>Pcommitmin=λ3Pcommitmax]]>上式中，λ3为电网调峰机组的调峰深度，取值为0.4；得到考虑电网调峰裕度的风电场接纳能力Pwind为：Pwind=Preg-Pcommitmin;]]>考虑电网调峰裕度的风电场弃风容量为：根据风电场接纳能力Pwind，得到考虑电网调峰裕度的风电场弃风容量为：Pwindcurtail,capacity=max(0,Pwindoutput-pwind),]]>其中，Preg为调峰机组实际出力，为风力发电实际出力；(2)当电网传输线路的传输功率大于电网传输线路的额定传输功率时，根据传输线路的实际与额定传输功率的差值，设定传输线路的传输功率调整量ΔPij；对电网中的风电容量进行判断，若电网中无风电，则进行步骤(3)，若电网中有风电，则计算风电有功功率利用电网的潮流灵敏度矩阵，调整风电的有功功率，得到考虑电网传输线路容量约束的弃风容量，具体过程如下：(2‑1)利用电网直流潮流公式：P＝B0θ，B0为以1/xij为电网支路导纳建立的导纳矩阵，xij为电网中节点i到节点j之间的支路电抗，θ为电网功角，若电网中的节点k的有功功率的变化值为ΔPk，电网的其它节点的有功功率不变，则有：Δθ＝B0‑1ΔP其中，ΔP为一个单位向量，向量中的第k个元素为ΔPk，向量中的其他元素为0，B0‑1是常数矩阵，并设：B0‑1＝[aij]n×naij为常数矩阵B0‑1中第i行第j列个元素，n为电网中的总节点数；(2‑2)利用电网直流潮流支路功率计算公式：Pij＝(θi‑θj)/xij其中xij是电网传输线路电抗，i和j是传输线路L的起始节点和终止节点序号，θi为节点i处的电网功角，θj为节点j处的电网功角；得到传输线路有功功率对节点k的有功功率灵敏度SLk为传输线路有功功率增量ΔPij与节点k的有功功率增量ΔPk的比值：SLk=ΔPijΔPk=Δθi-ΔθjxijΔPk=aik-ajkxij]]>式中L是传输线路序号，k是注入功率变化的节点序号，潮流灵敏度矩阵S是常数矩阵，Δθi为节点i处的电网功角变化值，Δθj为节点j处的电网功角变化值；(2‑3)根据电网传输线路有功功率对节点注入功率的灵敏度定义，得到注入节点k的有功功率调整量大小为：ΔPk=ΔPijSLk]]>得到考虑线路传输容量约束的风电场弃风容量为：Pwindcurtail,overload=min(Pregwind,ΣlΔPk)]]>其中l为电网传输线路中传输功率大于额定传输功率的越限线路；(3)采用非时序蒙特卡罗模拟方法，计算风电场弃风指标，具体过程如下：(3‑1)从风电场历史运行数据中获取风电场有功功率概率分布，从电网历史运行数据中获取电网内部所有机组的停运概率、电网传输线路的停运概率和电网负荷的时序曲线，采用非时序蒙特卡罗模拟方法，对电网内部所有机组的有功功率、风电场的有功功率以及电网传输线路的传输功率进行状态抽样，计算每一状态下风电弃风容量Pwind,icurtail=Pwindcurtail,capacity+Pwindcurtail,overload]]>上式中，为考虑线路传输容量约束的风电场弃风容量；(3‑2)根据上述每一状态下风电弃风容量计算风电场弃风指标如下：风电场弃风概率指标为：Pcurtail=1NΣi=1NIi]]>式中Ii的含义为：Ii=1Pwind,icurtail≠00Pwind,icurtail=0]]>风电场期望弃风容量指标为：Ecurtail=1NΣi=1NPwind,icurtail]]>上式中，N为风电场风机数；(4)考虑风电场最小弃风，对风电场接入电网的位置和容量进行控制，具体过程如下：(4‑1)设定风电场的接入容量为Pw，建立一个风电场接入电网位置的目标函数如下：minr(Ecurtail,Pw)]]>求解上述目标函数，得到风电场装机容量为Pw时，风电场接入电网的位置r，使得期望弃风容量Ecurtail最小；(4‑2)在上述确定风电场接入电网的位置r后，建立一个风电场的接入容量目标函数如下：minp(Ecurtail,r)]]>s.t.minpLOLP]]>式中，LOLP为电网的电力不足概率指标，LOLP=Σmpmtm]]>式中tm为电网有功功率不能满足负荷状态m的时间，pm为该状态的概率，求解上述目标函数，得到风电场的接入电网的位置r处的接入容量p。