一种考虑风电接入的低负荷运行日输电网结构优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109888775A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201910166718.0H02J3/16(2006.01)(22)申请日2019.03.06(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号申请人国网江苏省电力有限公司电力科学研究院(72)发明人赵博石胡泽春周前张宁宇(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人廖元秋(51)Int.Cl.H02J3/00(2006.01)H02J3/38(2006.01)H02J3/46(2006.01)H02J3/12(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图1页(54)发明名称一种考虑风电接入的低负荷运行日输电网结构优化方法(57)摘要本发明提出一种考虑风电接入的低负荷运行日输电网结构优化方法，属于电力系统安全运行技术领域。该方法首先在系统低负荷运行特性的基础上，对交流潮流模型的有功功率及无功功率的潮流方程做线性化处理；考虑风电出力的预测偏差，令传统机组对风电预测偏差保留备用，并考虑双馈风机的无功出力参与调压；在线性化潮流模型的基础上对低负荷运行日建立输电网结构与机组组合联合优化模型；对优化结果进行是否产生孤岛和交流可行性的校验，直到优化结果安全可行。本发明将输电网结构与机组组合联合优化，用于低负荷运行日的电压越限控制，并考虑风电接入的不确定性和风电参与调压，保证了系统的运行安全。CN109888775ACN109888775A权利要求书1/4页1.一种考虑风电接入的低负荷运行日输电网结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立风电场无功出力限值与有功出力关系的表达式；具体步骤如下：1-1)双馈风机的无功出力的下、上限与有功出力关系如表达式(1)、(2)所示：其中，和分别是双馈机组无功出力的最小值和最大值；Us和Xs分别是风机定子电压幅值和定子电抗；Xm是定子励磁电抗，Imax是转子电流上限；Pw是双馈风机的有功出力；将式(1)和式(2)在直角坐标系绘制出对应的两段圆弧曲线；1-2)对式(1)和式(2)分别对应的曲线进行线性化，得到风机无功出力范围的线性化表达，如式(3)所示：cwPwt+dw≤Qwt≤awPwt+bw(3)其中，aw、bw、cw和dw为两条直线的系数，cw和dw对应式(1)曲线线性化的直线，aw和bw对应式(2)曲线线性化的直线；1-3)根据风机数量对式(3)进行倍乘得到风场无功出力限值与风场有功出力的关系表达式并作为风场无功出力约束；2)建立低负荷运行日的输电网结构与机组组合联合优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：2-1)确定优化模型的目标函数，如式(4)所示：其中，G为传统发电机集合，T为时段集合；fg(·)是发电机出力的成本函数，Pgt为发电机g在时段t的有功出力；Ugt表示传统发电机是否进行启动的0/1变量，Dgt表示传统发电机是否进行停止的0/1变量；SUg表示传统发电机的启动成本，SDg表示传统发电机的停止成本；2-2)确定优化模型的约束条件；具体如下：2-2-1)线性化潮流约束；具体如下：2-2-1-1)无功支路潮流方程如式(5)和(6)所示：2Q(i,j)＝ViB(i,j)+ViVjG(i,j)sinθ(i,j)-ViVjB(i,j)cosθ(i,j)(5)其中，式(5)是支路无功潮流方程，式(6)是支路充电无功方程；其中Q(i,j)和分别表示支路i-j的无功功率潮流和在支路i-j在节点i的等效充电无功功率；Vi为节点i的电压幅值；θ(i,j)为节点i和j间的电压相角差；G(i,j)和B(i,j)分别为节点导纳矩阵对应元素的电导和电纳，为支路i-j的充电电纳；2对二次项Vi和ViVj进行如下式(7)和(8)的泰勒展开：2CN109888775A权利要求书2/4页2Vi＝2Vi-1(7)ViVj＝Vi+Vj-1(8)将式(7)和(8)代入式(5)和(6)，得搭配无功潮流的线性化等式如式(9)和(10)所示：Q(i,j)＝(Vi-Vj)B(i,j)(9)2-2-1-2)含线路开断变量的线性化支路潮流约束，如式(11)-(15)所示：P(i,j)t+(θit-θjt)b(i,j)+(1-z(i,j))M(i,j)≥0(11)P(i,j)t+(θit-θjt)b(i,j)-(1-z(i,j))M(i,j)≤0(12)Q(i,j)t+(Vit-Vjt)B(i,j)+(1-z(i,j))M(i,j)≥0(13)Q(i,j)t+(Vit-Vjt)B(i,j)-(1-z(i,j))M(i,j)≤0(14)其中，P(i,j)t、Q(i,j)t和分别表示时段t支路i-j的有功功率、无功功率和在节点i的