本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、隨著“雙碳”的提出，電力系統(tǒng)中風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電裝機容量逐漸增加，形成許多新能源富集地區(qū)。在新能源富集地區(qū)中，由于新能源發(fā)電存在波動性、間隙性和不確定性，加上存在新能源消納能力不足等問題，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象頻發(fā)，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來一定挑戰(zhàn)。針對上述問題，通?？梢詫π履茉锤患貐^(qū)外送通道進行拓展規(guī)劃，將不同地區(qū)的電網(wǎng)互聯(lián)互濟，利用不同地區(qū)電源和負荷的互補特性提高新能源消納能力，減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象的發(fā)生頻率。

2、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中外送通道的規(guī)劃一般以滿足用戶負荷需求為目標(biāo)，但在新能源富集地區(qū)，對輸電線路進行規(guī)劃時還需考慮對新能源的消納能力。為了提高新能源消納能力，可以利用不同地區(qū)之間電源和負荷不同的時空分布特性，最大限度地挖掘電力系統(tǒng)的新能源消納潛力，減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。因此，新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃問題的關(guān)鍵技術(shù)可以概括為：針對需要提升消納能力的新能源富集地區(qū)地區(qū)電網(wǎng)，在考慮電源和負荷分布特性的基礎(chǔ)上，選取適當(dāng)?shù)氖芏说貐^(qū)，架設(shè)新的輸電線路或者改造原有的線路，增大其容量，在考慮經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上對拓展方案進行優(yōu)化，以最大程度地提升新能源富集地區(qū)的新能源消納能力。因此，新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃問題需要考慮經(jīng)濟性和消納能力兩個互相矛盾的目標(biāo)，可采用雙層協(xié)同優(yōu)化模型協(xié)調(diào)兩個優(yōu)化目標(biāo)。

3、已有對新能源富集地區(qū)外送通道拓展規(guī)劃的研究通常側(cè)重于提升消納能力或經(jīng)濟性，少有同時實現(xiàn)外送能力的提升與良好的投資收益。因此，為了以最優(yōu)經(jīng)濟成本實現(xiàn)新能源消納能力的最大化，需要解決不同層次但互相耦合的兩個優(yōu)化問題，一是新能源富集地區(qū)外送通道拓展方案的優(yōu)化，二是新能源外送通道輸電線路參數(shù)和發(fā)電機組運行方案。為了解決這一問題，可以采用雙層協(xié)同優(yōu)化方法，在上層對新能源富集地區(qū)線路擴建方案進行優(yōu)化，保證新能源消納能力的提升，下層中對機組出力以及機組備用容量進行優(yōu)化，保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，為解決新能源富集地區(qū)新能源消納問題和電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行提供方法的參考。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要提供一種新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實施的：

3、本發(fā)明包括以下步驟：

4、s1：考慮地理環(huán)境影響因素的層級劃分和因素權(quán)重的空間量化，對線路沿線的環(huán)境因素進行量化；

5、s11：通過對線路設(shè)計的專家調(diào)研和輸電線路設(shè)計規(guī)程的歸納，建立地理信息層級結(jié)構(gòu)模型，包括避讓區(qū)域，地理環(huán)境，工程基礎(chǔ)，社會影響等因素；

6、s12：使用gps等技術(shù)采集地理信息數(shù)據(jù)，將輸電線路規(guī)劃區(qū)域地圖柵格化處理，并采用層次分析法(analytic?hierarchy?process，ahp)對各類地理環(huán)境因素進行定量比較，；

7、s13：為了能以廣度優(yōu)先搜索解決賦權(quán)有向圖或者無向圖的最短路徑問題，使用狄克斯特拉算法(dijkstra)得到備選的外送通道拓展方案。

8、s2：考慮輸電通道容量、投資成本約束條件構(gòu)建上層外送通道拓展優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，目標(biāo)函數(shù)為新能源消納水平最大化；

9、s21：將新能源消納水平最大化的作為上層外送通道拓展優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；

10、s22：構(gòu)建輸電線路容量等約束條件的數(shù)學(xué)模型；

11、s23：構(gòu)建功率平衡約束、火電機組出力約束、節(jié)點電壓約束的數(shù)學(xué)模型。

12、s3：考慮線路運行狀態(tài)約束和系統(tǒng)運行約束構(gòu)建下層電力系統(tǒng)運行優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，目標(biāo)函數(shù)為區(qū)域年總成本最?。?/p>

13、s31：將區(qū)域年總成本最小作為下層電力系統(tǒng)運行優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；

14、s32：構(gòu)建系統(tǒng)潮流相關(guān)的約束，主要包括節(jié)點功率平衡、線路功率上下限、相位角上下限、直流潮流約束等；

15、s33：構(gòu)建機組出力的相關(guān)約束，主要包括火電機組上下限約束、旋轉(zhuǎn)備用約束等。

16、s4：上下層優(yōu)化過程相互依賴，通過參數(shù)傳遞進行層間的信息交互，采用雙層迭代混合粒子群算法對模型進行求解。

17、s41：初始化輸入待規(guī)劃輸電網(wǎng)絡(luò)原始數(shù)據(jù)，進行初始潮流計算，獲得初始支路潮流和節(jié)點電壓數(shù)據(jù)，初始化算法參數(shù)；

18、s42：根據(jù)上層規(guī)劃決策變量的取值范圍，初始化粒子群的速度、位置、個體最優(yōu)值和群體最優(yōu)值，設(shè)置當(dāng)前迭代次數(shù)k＝0；

19、s43：更新上層粒子的速度和位置，判斷更新后的速度和位置是否滿足約束條件，并更新迭代次數(shù)k＝k+1；

20、s44：將上層優(yōu)化中確定的外送通道拓展方案作為參數(shù)傳遞到下層優(yōu)化中，輸出優(yōu)化結(jié)果并傳遞到上層優(yōu)化；

21、s45：計算各個粒子的適應(yīng)度，更新上層粒子群的個體最優(yōu)位置、個體最優(yōu)適應(yīng)度、群體最優(yōu)位置和群體最優(yōu)適應(yīng)度；

22、s46：判斷迭代次數(shù)是否達到上限，若未達到上限，則返回步驟s43，否則輸出外送通道拓展優(yōu)化方案。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、本發(fā)明是一種新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙層協(xié)同優(yōu)化方法，在上層對新能源富集地區(qū)線路擴建方案進行優(yōu)化，保證新能源消納能力的提升，下層中對機組出力以及機組備用容量進行優(yōu)化，保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，為解決新能源富集地區(qū)新能源消納問題和電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行提供方法的參考。

25、本發(fā)明采用雙層迭代混合粒子群算法對雙層協(xié)同優(yōu)化模型進行求解，對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的模型沒有特殊要求、可調(diào)整的參數(shù)少、算法收斂速度快并且具有隨機性和擴充性，在求解雙層規(guī)劃模型時不需要對原雙層規(guī)劃模型進行任何轉(zhuǎn)化，也不需要目標(biāo)函數(shù)滿足一些特殊的條件，可快速有效地獲取新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化的最優(yōu)方案。

技術(shù)特征：

1.一種新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s1具體包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s2具體包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s3具體包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟s4具體包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種新能源富集地區(qū)外送通道擴展規(guī)劃的雙層協(xié)同優(yōu)化方法，通過對線路沿線的環(huán)境因素進行量化；構(gòu)建上層外送通道拓展優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建下層電力系統(tǒng)運行優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，通過參數(shù)傳遞進行層間的信息交互，采用雙層迭代混合粒子群算法對模型進行求解。本發(fā)明采用雙層協(xié)同優(yōu)化方法，在上層對新能源富集地區(qū)線路擴建方案進行優(yōu)化，保證新能源消納能力的提升，下層中對機組出力以及機組備用容量進行優(yōu)化，保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，為解決新能源富集地區(qū)新能源消納問題和電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行提供方法的參考。

技術(shù)研發(fā)人員：馮智慧,張軍,王濤,陸軍,妥建軍,高輝,崔炎
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2