一种确定送端新能源基地外送直流曲线的方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统规划领域，特别涉及一种确定送端新能源基地外送直流曲线的方法及系统。


背景技术：

2.随着在沙漠、戈壁、荒漠地区规划布局大型风电、光伏基地，“沙戈荒”地区将成为未来新能源基地开发建设的“主战场”。“沙戈荒”地区的特殊性为新能源大基地的建设带来了新的挑战，新能源基地送出功率曲线方案亟需优化。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种确定送端新能源基地外送直流曲线的方法及系统。对于被研究的新能源基地，基于新能源规模及出力特性，进行全时段模拟分析。综合考虑电力保供与新能源消纳因素，建立数学优化模型，求解后可以得到送出直流曲线。采用本方法能够获得到送端新能源基地外送直流曲线，为规划运行提供参考。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种确定送端新能源基地外送直流曲线的方法，包括：
6.采集被研究系统内的新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据；
7.以新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据建立以弃电量与电力不足最小为目标的数学优化模型；
8.求解数学优化模型得到直流曲线。
9.作为本发明的进一步改进，以新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据建立以弃电量与电力不足最小为目标的数学优化模型，包括：
10.建立的优化模型目标函数为：
11.min k1*ed k2*p
lossmax
12.式中，k1为搬移电量的度电成本，k2为电力不足功率年费用；ed为系统总弃电量；p
lossmax
为电力不足功率最大值；
13.考虑的约束有：
14.1)第i时刻功率平衡约束：
15.p
wind，i
*c
wind
p
solar，i
*c
solar
p
loss，i-p
d，i
＝p
zl，i
16.式中，p
wind，i
、p
solar，i
分别为第i时刻风电、光伏理论出力标幺值；c
wind
、c
solar
分别为风电、光伏的装机规模；p
loss，i
为第i时刻电力不足；p
d，i
为第i时刻弃电功率；p
zl，i
为第i时刻直流送出功率；
17.还需满足以下约束；
18.ed＝∑ip
d，i
19.20.(2)直流形状约束：
21.p
zl，i
＝xi*p
low，day
(1-xi)*p
high，day
22.式中，p
low，day
、p
high，day
分别为第day天直流送出曲线的低台阶、高台阶功率；xi为0-1变量，描述为直流曲线的状态，1为低台阶、0为高台阶。
23.x
i-1-xi≤s
start，i
24.x
i-x
i-1
≤s
close，i
25.式中，s
start，i
、s
close，i
为0-1变量，分别表示由低台阶至高台阶或由高台阶至低台阶的状态。
[0026][0027][0028]
式中，ns、nc分别为每一天高台阶、低台阶变换的次数；
[0029]
(3)总电量约束：
[0030]
∑ip
zl，i
＝e
zl
＝p
zln
*t
[0031]
式中，e
zl
为直流总电量；p
zln
为直流额定功率；t为直流利用小时数。
[0032]
作为本发明的进一步改进，若风电、光伏装机未提前给定，模型中需要考虑以下约束：
[0033]
∑i(p
wind，i
*c
wind
p
solar，i
*c
solar
)＝α*e
zl
[0034]
式中，α为新能源电量占比。
[0035]
作为本发明的进一步改进，若约束一个月的曲线固定高低台阶，则模型添加约束为：
[0036][0037][0038]
式中，第day1、day2天为第month月的任意两天。
[0039]
一种确定送端新能源基地外送直流曲线的系统，包括：
[0040]
采集模块，用于采集被研究系统内的新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据；
[0041]
建模模块，用于以新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据建立以弃电量与电力不足最小为目标的数学优化模型；
[0042]
求解模块，用于求解数学优化模型得到直流曲线。
[0043]
作为本发明的进一步改进，所述建模模块，具体用于：
[0044]
建立的优化模型目标函数为：
[0045]
min k1*ed k2*p
lossmax
[0046]
式中，k1为搬移电量的度电成本，k2为电力不足功率年费用；ed为系统总弃电量；p
lossmax
为电力不足功率最大值；
[0047]
考虑的约束有：
[0048]
1)第i时刻功率平衡约束：
[0049]
p
wind，i
*c
wind
p
solar，i
*c
solar
p
loss，i-p
d，i
＝p
zl，i
[0050]
式中，p
wind，i
、p
solar，i
分别为第i时刻风电、光伏理论出力标幺值；c
wind
、c
solar
分别为风电、光伏的装机规模；p
loss，i
为第i时刻电力不足；p
d，i
为第i时刻弃电功率；p
zl，i
为第i时刻直流送出功率；
[0051]
还需满足以下约束；
[0052]
ed＝∑ip
d，i
[0053][0054]
(2)直流形状约束：
[0055]
p
zl，i
＝xi*p
low，day
(1-xi)*p
high，day
[0056]
式中，p
low，day
、p
high，day
分别为第day天直流送出曲线的低台阶、高台阶功率；xi为0-1变量，描述为直流曲线的状态，1为低台阶、0为高台阶。
[0057]
x
i-1-xi≤s
start，i
[0058]
x
i-x
i-1
≤s
close，i
[0059]
式中，s
start，i
、s
close，i
为0-1变量，分别表示由低台阶至高台阶或由高台阶至低台阶的状态。
[0060][0061][0062]
式中，ns、nc分别为每一天高台阶、低台阶变换的次数；
[0063]
(3)总电量约束：
[0064]
∑ip
zl，i
＝e
zl
＝p
zln
*t
[0065]
式中，e
zl
为直流总电量；p
zln
为直流额定功率；t为直流利用小时数。
[0066]
作为本发明的进一步改进，所述建模模块，还用于：
[0067]
若风电、光伏装机未提前给定，模型中需要考虑以下约束：
[0068]
∑i(p
wind，i
*c
wind
p
solar，i
*c
solar
)＝α*e
zl
[0069]
式中，α为新能源电量占比。
[0070]
作为本发明的进一步改进，所述建模模块，还用于：
[0071]
若约束一个月的曲线固定高低台阶，则模型添加约束为：
[0072][0073][0074]
式中，第day1、day2天为第month月的任意两天。
[0075]
一种确定送端新能源基地外送直流曲线的设备，包括：
[0076]
存储器，
[0077]
处理器，
[0078]
所述处理器被配置为：执行所述的确定送端新能源基地外送直流曲线的方法。
[0079]
一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由处理器执行时，使得处理器能够执行所述的确定送端新能源基地外送直流曲线的方法。
[0080]
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
[0081]
本发明提出了一种确定送端新能源基地外送直流曲线的方法。对于被研究的新能
源基地，基于新能源规模及出力特性，进行全时段模拟分析。综合考虑电力保供与新能源消纳因素，建立数学优化模型，求解后可以得到送出直流曲线。采用本方法能够获得到送端新能源基地外送直流曲线，为规划运行提供参考。本发明的方法能够定量计算新能源基地送出曲线，具有计算方便、快捷的特点。本方法综合考虑电力保供与新能源消纳，建立优化数学模型，求解直流曲线。采用本方法后，可优化求解外送直流的送电曲线，为规划运行提供参考。
附图说明
[0082]
图1是本发明的策略流程图；
[0083]
图2为典型周示意图；
[0084]
图3为本发明一种确定送端新能源基地外送直流曲线的系统结构示意图；
[0085]
图4为本发明一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
[0086]
下面是对某一新能源基地直流外送曲线拟定的实例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是实例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0087]
如图1所示，本发明第一个目的是提供一种确定送端新能源基地外送直流曲线的方法，包括以下步骤：
[0088]
采集被研究系统内的新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据；
[0089]
以新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据建立以弃电量与电力不足最小为目标的数学优化模型；
[0090]
求解数学优化模型得到直流曲线。
[0091]
以下结结合具体实施例和附图对本发明的方法进行详细说明。
[0092]
本方法的具体操作步骤如下：
[0093]
(1)采集被研究系统内的新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数等数据；
[0094]
新能源装机规模为风电400万千瓦、光伏900万千瓦。采集新能源理论出力8760标幺值。直流额定功率为800万千瓦。直流利用小时数为4000小时。
[0095]
(2)建立以弃电量与电力不足最小为目标的数学优化模型；
[0096]
建立的优化模型目标函数为：
[0097]
min k1*ed k2*p
lossmax
[0098]
式中，d为系统总弃电量；p
lossmax
为电力不足功率最大值。k1取0.5元/kwh；k2暂按抽蓄年费用，700元/kw处理。
[0099]
考虑的约束有：
[0100]
1)第i时刻功率平衡约束：
[0101]
p
wind
，i*c
eind
p
solar
，i*c
solar
p
loss，i-p
d，i
＝p
zl，i
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0102]
式中，p
wind
，i、p
solar
，i分别为第i时刻风电、光伏理论出力标幺值；
loss，i
为第i时刻电力不足；p
d，i
为第i时刻弃电功率；
[0103]
p
zl，i
为第i时刻直流送出功率。
[0104]cwind
、c
solar
分别为风电、光伏的装机规模，400万、900万千瓦；
[0105]
还需满足以下约束。
[0106]
ed＝∑ip
d，i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0107][0108]
2)直流形状约束：
[0109]
p
zl，i
＝xi*p
low，day
(1-xi)*p
high，day
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0110]
式中，p
low，day
、p
high，day
分别为第day天直流送出曲线的低台阶、高台阶功率；xi为0-1变量，描述为直流曲线的状态，1为低台阶、0为高台阶。
[0111]
x
i-1-xi≤s
start
，iꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0112]
x
i-x
i-1
≤s
close
，iꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0113]
式中，s
start
，i、s
close
，i为0-1变量，分别表示由低台阶至高台阶或由高台阶至低台阶的状态。
[0114][0115][0116]
式中，ns、nc分别为每一天高台阶、低台阶变换的次数。
[0117]
3)总电量约束：
[0118]
∑ip
zl，i
＝e
zl
＝p
zln
*t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0119]
式中，e
zl
为直流总电量；p
zln
为直流额定功率，800万千瓦；t为直流利用小时数，4000小时。
[0120]
4)日间约束
[0121]
若约束一个月的曲线固定高低台阶，则模型添加约束为：
[0122][0123][0124]
(3)求解上述模型得到直流送出曲线。
[0125]
第一个月直流高台阶为6337mw，低台阶为2364mw。典型周示意图如下。
[0126]
如图3所示，本发明还提供一种确定送端新能源基地外送直流曲线的确定系统，包括：
[0127]
采集模块，用于采集被研究系统内的新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据；
[0128]
建模模块，用于以新能源装机规模、新能源出力特性、直流额定功率、直流利用小时数数据建立以弃电量与电力不足最小为目标的数学优化模型；
[0129]
求解模块，用于求解数学优化模型得到直流曲线。
[0130]
如图4所示，本发明的另一目的在于提出确定送端新能源基地外送直流曲线的设备，包括：
[0131]
存储器，
[0132]
处理器，
[0133]
所述处理器被配置为：执行所述的确定送端新能源基地外送直流曲线的方法。
[0134]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器执行时，使得处理器能够执行确定送端新能源基地外送直流曲线的方法。
[0135]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0136]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0137]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0138]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0139]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。