海上风电场并网点优化选择方法

摘要

本发明公开了一种海上风电并网点优化选择方法，结合风电场出力特性和并网点、区域电网负荷特性、电网网架结构及电源出力约束，确定计算周期内(如：一年)区域电网的充裕性、安全性，用以比较分析不同并网点下区域电网对海上风电的消纳能力并初步筛选较优的并网点。对于初步筛选的并网点，形成网架加强方案集合，针对每种网架加强方案，将初筛计算中不满足区域电网充裕性、安全性的时间断面重新计算，以满足电网充裕性、安全性的约束条件，最后以投资最小为目标，得到海上风电场的最佳并网点。本发明以投资费用最小化为目标，综合考虑海上风电并网后对电网的影响以及电网网架加强方案，得到海上风电的最佳并网点。

主权项

海上风电场并网点优化选择方法，步骤如下：(a)模拟风电场出力特性及调研区域电网负荷特性：根据回归滑动平均ARMA模型得到风电场周期内的出力特性曲线；收集风电场所在区域的电网在所述周期内的负荷特性曲线；(b)对海上风电场在区域电网中的并网点进行初筛：将所述周期精确到小时单位，并针对不同的并网点，根据所述风电场的所述出力特性曲线、所述区域电网的所述负荷特性曲线、风力发电机组出力约束以及网架结构对每个小时单位的时间断面进行潮流计算，统计每个时间断面电网的充裕性和安全性，所述充裕性体现在线路最大负载率，所述安全性体现在电网N‑1通过率；通过对比电网的所述充裕性和所述安全性指标，初步筛选出较优3‑4个并网点；(c)生成区域电网网架加强方案集和故障集：根据步骤(b)，找到电网的薄弱环节并生成相应的区域电网网架加强方案集，以满足电网的所述充裕性和所述安全性要求；针对加强后的网架结构，生成电网故障集，用以分析电网的暂态稳定性；(d)建立海上风电场并网点优化选择模型：根据步骤(b)中所述区域电网网架加强方案和所述故障集，对海上风电场并网点进行优化选择，函数的数学表达式为：min C_sum＝C_{wind_line}+C_{strong_line}式中，C_sum为投资费用；C_{wind_line}为风电场至并网点的线路投资费用；C_{strong_line}为区域电网网架加强方案的投资费用，包括变电站间隔投资；约束条件为：s.t.$\begin{array}{cc}{P}_{Gi}\left(t\right)-P_{Di}\left(t\right)=U_i\left(t\right)\stackrel{N}{\Sigma }{U}_j\left(t\right)[G_{ij}\cos \left({\theta }_{ij}\right(t\left)\right)+B_{ij}\sin \left({\theta }_{ij}\right(t\left)\right)]& i\in S_B\end{array}---\left(1\right)$$\begin{array}{cc}{Q}_{Gi}\left(t\right)-Q_{Di}\left(t\right)=U_i\left(t\right)\stackrel{N}{\Sigma }{U}_j\left(t\right)[B_{ij}\cos \left({\theta }_{ij}\right(t\left)\right)-G_{ij}\sin \left({\theta }_{ij}\right(t\left)\right)]& i\in S_B\end{array}---\left(2\right)$P_Gimin≤P_Gi(t)≤P_Gimax  (3)U_min≤U_i≤U_max  (4)Load_i≤α  (5)β_N‑1≥β  (6)β_Sia＝100％  (7)公式(1)、公式(2)为功率平衡等式约束，其中P_Gi、P_Di分别为发电机节点和负荷节点的有功，Q_Gi、Q_Di分别为发电机节点和负荷节点的无功，U_i为节点电压，G_ij、B_ij为支路的导纳和阻抗；S_B为计算区域的节点集合；公式(3)为区域电网内电源的出力约束；公式(4)为电网节点电压约束；公式(5)为电网充裕性约束，即线路最大负载率不超过α；公式(6)为区域电网的N‑1通过率，应超过β；α和β可根据区域供电公司的要求取值；公式(7)为电网暂态稳定性，在给定故障集合下，应能100％保证电网稳定；(e)求解并得到海上风电场最优并网点：根据所述网架加强方案集和所述故障集，针对初筛的并网点进行计算，验证其是否满足步骤(d)中的约束条件，若不满足则将该并网点对应的网架加强方案从方案集中删除；若满足约束条件，则将该方案置入备选方案集中；按优化目标的费用计算公式计算备选方案集各个方案的投资费用，选择投资最小的为海上风电场的最优并网点。