基于安全经济综合优化的电网靶向规划设计方法

摘要

传统的电网规划方法不易得到在静态安全域内优化的扩容方案，且电网扩容成本优化的经济效益远小运行成本（即发电成本和网损）优化的效益。本发明“基于安全经济综合优化的电网靶向规划设计方法”，基于前期研究基础（发明专利：发输电经济及电网安全综合优化的建模方法，CN104103023A），利用该综合优化模型且放开静态安全性边界进行优化；再根据优化后的潮流和安全性边界，寻找需要扩容的线路和无功补偿节点（即标靶），并进行“靶向扩容设计”。IEEE39节点系统算例验证了本发明方法寻找“标靶”的合理性。该方法可得到满足电力系统安全经济优化运行的电网扩容方案。

主权项

一种基于安全经济综合优化的电网靶向规划设计方法，该方法特征在于，包括如下步骤：1)构建发输电经济及电网安全综合优化模型，目标函数为minf＝αf_G+β·μE_LΣ，潮流等式约束为$B_{\mathrm{ii}}{\theta }_i+\underset{j\ne s}{\underset{\mathrm{jwi}}{\Sigma }}{B}_{\mathrm{ij}}{\theta }_j-P_{\mathrm{Gi}}+P_{\mathrm{Di}}=0$或$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{Gi}}-P_{\mathrm{Gi}}=U_i\underset{j\in i}{\Sigma }{U}_j(G_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}+B_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}})\\ Q_{\mathrm{Gi}}-Q_{\mathrm{Di}}=U_i\underset{j\in i}{\Sigma }{U}_j(G_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}}-B_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}})\end{array}\right.,$机组有功出力上下限约束为P_Gimin≤P_Gi≤P_Gimax，线路有功潮流约束为P_ij≤P_ijmax，节点电压幅值上下限约束为U_imin≤U_i≤U_imax；2)步骤1)中，f_G为连接主网所有机组的总发电成本，E_LΣ为主网的映射弹性势能，α、β为权重因子，根据不同电网的实际情况设置，满足α+β＝1，0≤α≤1，0≤β≤1，系数μ使f_G、μE_LΣ具有相同的数量级；3)步骤1)中，B_ii和B_ij分别为自导纳和互导纳；P_Di、Q_Di为节点i的负荷；P_Gimin和P_Gimax分别为机组i的有功出力上、下限；P_imax为线路i的有功上限；U_i、U_j为节点i、j的电压幅值；U_imin、U_imax分别为节点i的电压幅值上、下限；4)步骤1)中，P_Gi、a_i、b_i、c_i分别为机组i的有功出力和经济参数，E_Li为第i条线路的映射弹性势能，n_g、n分别为发电机和线路的数量；5)利用步骤1)中的目标函数、潮流等式约束和机组出力上下限约束进行综合优化，得到优化潮流；6)将优化潮流中的支路有功P_iIop、节点电压U_iIop与相应的安全边界值P_imax、U_imin和U_imax逐一比较，以越限或逼近安全边界的线路和节点为标靶，进行电网的靶向规划设计；7)若优化后的线路有功功率P_ijIop大于或逼近P_ijmax，则表明该线路需要扩容，或连接该线路的次级电压等级的电网需要扩容；8)若优化后的节点电压U_iIop小于或逼近U_imin，则表明该节点无功补偿容量需扩容；9)若优化后的节点电压若U_iIop大于或逼近U_imax，则表明该节点需增设并联电抗。