一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，依據(jù)電力平衡的原則確立受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)地區(qū)；以靜態(tài)電壓穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)穩(wěn)定性指標(biāo)，對步驟一確立的直流落點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的全部500kV節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算分析，得出直流可行落點(diǎn)；選擇電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本兩個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本之和即為落點(diǎn)經(jīng)濟(jì)總成本，從直流可行落點(diǎn)中選擇落點(diǎn)經(jīng)濟(jì)總成本最小對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)即為經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的落點(diǎn)。本發(fā)明提出的受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)選擇方法能夠在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，選擇出經(jīng)濟(jì)效益最好的落點(diǎn)。這樣即保證了安全可靠為用戶供電，又保證了電網(wǎng)公司的利益，對電網(wǎng)規(guī)劃中受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇具有重要的指導(dǎo)作用。
【專利說明】一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流輸電具有輸送容量大、損耗小、有效限制短路電流、適用于區(qū)域間聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在我國電網(wǎng)發(fā)展中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。對于直流受端電網(wǎng)而言，直流落點(diǎn)的選擇對于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、降低網(wǎng)絡(luò)損耗具有非常重要的意義，本申請中的直流落點(diǎn)選擇指的是直流換流站500kV交流母線的選擇。
[0003]目前，大多數(shù)文獻(xiàn)都是研究選定直流落點(diǎn)后交直流系統(tǒng)的相互影響，研究直流落點(diǎn)選擇方面的文獻(xiàn)并不多。文獻(xiàn):一種兼顧穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性的直流落點(diǎn)選擇方法，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011,35(24):73-78.，考慮有效短路比(Effective Short Circuit Ratio,ESCR),靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)(VSI)和有功功率損耗(ΛΡ)三個(gè)因素，通過線性加權(quán)法來選取最優(yōu)落點(diǎn)。
[0004]電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是安全、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的為用戶供電。在這其中，首先是保證電力系統(tǒng)的安全，然后是保證電能質(zhì)量，最后是要盡量爭取電力系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。對于同一個(gè)直流工程，無論落點(diǎn)于何處，保證電能質(zhì)量所付出的代價(jià)大致是相同的。對于直流工程對電網(wǎng)的影響而言，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，主要包括保證電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性。靜態(tài)電壓穩(wěn)定性主要是指受端交流電網(wǎng)對直流系統(tǒng)的電壓支撐能力。暫態(tài)穩(wěn)定性是指當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，直流系統(tǒng)能夠快速從波動(dòng)中恢復(fù)，電網(wǎng)不發(fā)生功角失穩(wěn)。
[0005]一種兼顧穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性的直流落點(diǎn)選擇方法在直流落點(diǎn)的選擇上存在以下幾個(gè)可以改進(jìn)的方面:
[0006]一是在電網(wǎng)規(guī)劃中，直流落點(diǎn)選擇首先應(yīng)做電力平衡，選擇電力缺額最大的地區(qū)作為直流落點(diǎn)選擇地區(qū)。這樣使得直流工程直接深入負(fù)荷中心，為當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電。
[0007]二是在直流落點(diǎn)選擇考慮因素上，應(yīng)有明確的主次順序。即首先考慮穩(wěn)定因素，當(dāng)滿足穩(wěn)定條件時(shí)，再考慮經(jīng)濟(jì)因素。
[0008]三是在穩(wěn)定因素的考慮上，有效短路比和靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)均反映的是受端交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的電壓支撐能力，可以只考慮一個(gè)。另外需進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，校核受端交流系統(tǒng)故障時(shí)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0009]四是經(jīng)濟(jì)性分析應(yīng)包括工程造價(jià)分析和網(wǎng)絡(luò)損耗分析。其中網(wǎng)絡(luò)損耗計(jì)算的覆蓋范圍為設(shè)備的全壽命周期。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，首先通過電力平衡選擇直流落點(diǎn)地區(qū)；然后選擇靜態(tài)電壓穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)穩(wěn)定性指標(biāo)，對各落點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算分析，得出直流可行落點(diǎn)；最后選擇電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本兩個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，從可行落點(diǎn)中選擇出最優(yōu)落點(diǎn)。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0012]一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一:依據(jù)電力平衡的原則確立受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)地區(qū)；
[0014]步驟二:以靜態(tài)電壓穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)穩(wěn)定性指標(biāo)，對步驟一確立的直流落點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的全部500kV節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算分析，得出直流可行落點(diǎn)；
[0015]步驟三:選擇電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本兩個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本之和即為落點(diǎn)經(jīng)濟(jì)總成本,從直流可行落點(diǎn)中選擇落點(diǎn)經(jīng)濟(jì)總成本最小對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)即為經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的落點(diǎn)。
[0016]所述步驟一中，具體過程為:首先預(yù)測各個(gè)地區(qū)直流工程投運(yùn)年的負(fù)荷，然后統(tǒng)計(jì)投運(yùn)年各個(gè)地區(qū)內(nèi)的電廠裝機(jī)容量，負(fù)荷與裝機(jī)容量之差即為該地區(qū)直流工程投運(yùn)年的功率缺額，選擇功率缺額最大的地區(qū)作為直流落點(diǎn)地區(qū)。
[0017]所述步驟二中，對直流落點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的全部500kV節(jié)點(diǎn)均進(jìn)行穩(wěn)定校核，首先進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的校核，靜態(tài)電壓穩(wěn)定性主要是校核受端交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的電壓支撐能力，用ESCR來表示，ESCR的計(jì)算公式如下:
[0018]ESCR= (Sac-QJ/PdN
[0019]式中，Sac表示換流站交流母線的短路容量；(^Ν為當(dāng)換流站交流母線電壓取額定電壓時(shí)，由交流濾波器、同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器等設(shè)備產(chǎn)生的無功功率Ttffl表示直流的額定輸送功率。
[0020]所述步驟二中，根據(jù)計(jì)算出的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性ESCR，在直流輸電系統(tǒng)中，劃分受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度，選擇ESCR大于等于3的節(jié)點(diǎn)稱為剩余節(jié)點(diǎn)，并對剩余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定校核。
[0021]所述在直流輸電系統(tǒng)中，劃分受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度的方法如下:ESCR>5高；ESCR =3~5中等；ESCR = 2~3低；ESCR〈2極低，受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度即受端交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)電壓支撐能力。
[0022]所述暫態(tài)穩(wěn)定校核的過程為:每一個(gè)靜態(tài)電壓穩(wěn)定校核后的剩余節(jié)點(diǎn)均進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，暫態(tài)穩(wěn)定約束條件如下:
[0023]Δ 5max< 180°
[0024]上式中，Λ δ max為系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機(jī)間的最大功角差；
[0025]暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果不滿足上述約束條件的，則相應(yīng)節(jié)點(diǎn)便不能作為直流落點(diǎn)選擇的可行節(jié)點(diǎn)，應(yīng)排除，滿足上述約束條件的，則相應(yīng)節(jié)點(diǎn)作為直流落點(diǎn)選擇的可行節(jié)點(diǎn)。
[0026]所述暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算是針對直流工程落點(diǎn)于剩余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的，暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的故障形式包括線路永久性短路故障、線路無故障開斷以及發(fā)電機(jī)因故障停運(yùn)三種形式。
[0027]所述暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下突然受到大干擾后，能夠經(jīng)過暫態(tài)過程達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)或者恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這里的大擾動(dòng)，一般指短路故障、突然斷開線路或者發(fā)電機(jī)等。
[0028]所述步驟三中，所述電網(wǎng)建設(shè)成本為換流站建設(shè)成本與線路建設(shè)成本之和，計(jì)算每個(gè)直流可行落點(diǎn)對應(yīng)換流站建設(shè)成本與線路建設(shè)成本，繼而得到每個(gè)直流可行落點(diǎn)對應(yīng)的電網(wǎng)建設(shè)成本。[0029]所述步驟三中，網(wǎng)絡(luò)損耗成本當(dāng)年值的計(jì)算過程:對直流可行落點(diǎn)，計(jì)算該直流可行落點(diǎn)對應(yīng)的受端交流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功率損耗，用最大負(fù)荷時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)功率損耗乘以年損耗利用小時(shí)數(shù)，即得到年網(wǎng)絡(luò)電量損耗，最后用年網(wǎng)絡(luò)電量損耗乘以購電電價(jià)即得到網(wǎng)絡(luò)損耗成本當(dāng)年值。
[0030]所述受端交流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功率損耗的計(jì)算公式為:
[0031 ]
【權(quán)利要求】
1.一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一:依據(jù)電力平衡的原則確立受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)地區(qū)； 步驟二:以靜態(tài)電壓穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩個(gè)穩(wěn)定性指標(biāo)，對步驟一確立的直流落點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的全部500kV節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算分析，得出直流可行落點(diǎn)； 步驟三:選擇電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本兩個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，電網(wǎng)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)損耗成本之和即為落點(diǎn)經(jīng)濟(jì)總成本，從直流可行落點(diǎn)中選擇落點(diǎn)經(jīng)濟(jì)總成本最小對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)即為經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的落點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述步驟一中，具體過程為:首先預(yù)測各個(gè)地區(qū)直流工程投運(yùn)年的負(fù)荷，然后統(tǒng)計(jì)投運(yùn)年各個(gè)地區(qū)內(nèi)的電廠裝機(jī)容量，負(fù)荷與裝機(jī)容量之差即為該地區(qū)直流工程投運(yùn)年的功率缺額，選擇功率缺額最大的地區(qū)作為直流落點(diǎn)地區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述步驟二中，對直流落點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的全部500kV節(jié)點(diǎn)均進(jìn)行穩(wěn)定校核，首先進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的校核，靜態(tài)電壓穩(wěn)定性主要是校核受端交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的電壓支撐能力，用ESCR來表示，ESCR的計(jì)算公式如下:
ESCR= (Sac-QJ/Ptffl 式中，Sa。表示換流站交流母線的短路容量…。,為當(dāng)換流站交流母線電壓取額定電壓時(shí)，由交流濾波器、同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器等設(shè)備產(chǎn)生的無功功率；PdN表示直流的額定輸送功率。
4.如權(quán)利要求3所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述步驟二中，根據(jù)計(jì)算出的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性ESCR，在直流輸電系統(tǒng)中，劃分受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度，選擇ESCR大于等于3的節(jié)點(diǎn)為剩余節(jié)點(diǎn)，并對剩余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定校核。
5.如權(quán)利要求4所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述在直流輸電系統(tǒng)中，劃分受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度的方法如下:ESCR>5高；ESCR = 3~5中等；ESCR = 2~3低；ESCR〈2極低，受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度即受端交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)電壓支撐能力。
6.如權(quán)利要求1所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述步驟三中，所述電網(wǎng)建設(shè)成本為換流站建設(shè)成本與線路建設(shè)成本之和,計(jì)算每個(gè)直流可行落點(diǎn)對應(yīng)換流站建設(shè)成本與線路建設(shè)成本，繼而得到每個(gè)直流可行落點(diǎn)對應(yīng)的電網(wǎng)建設(shè)成本。
7.如權(quán)利要求1所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述暫態(tài)穩(wěn)定校核的過程為:每一個(gè)靜態(tài)電壓穩(wěn)定校核后的剩余節(jié)點(diǎn)均進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，暫態(tài)穩(wěn)定約束條件如下:
Δ δω3Χ< 180° 上式中，Λ δ_為系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機(jī)間的最大功角差； 暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果不滿足上述約束條件的，則相應(yīng)節(jié)點(diǎn)便不能作為直流落點(diǎn)選擇的可行節(jié)點(diǎn)，應(yīng)排除，滿足上述約束條件的，則相應(yīng)節(jié)點(diǎn)作為直流落點(diǎn)選擇的可行節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述步驟三中，網(wǎng)絡(luò)損耗成本當(dāng)年值的計(jì)算過程:對直流可行落點(diǎn)，計(jì)算該直流可行落點(diǎn)對應(yīng)的受端交流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功率損耗，用最大負(fù)荷時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)功率損耗乘以年損耗利用小時(shí)數(shù)，即得到年網(wǎng)絡(luò)電量損耗，最后用年網(wǎng)絡(luò)電量損耗乘以購電電價(jià)即得到網(wǎng)絡(luò)損耗成本當(dāng)年值。
9.如權(quán)利要求8所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述受端交流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功率損耗的計(jì)算公式為:
10.如權(quán)利要求1所述的一種受端電網(wǎng)直流落點(diǎn)的選擇方法，其特征是，所述網(wǎng)絡(luò)損耗成本值的計(jì)算，對于每一個(gè)直流可行落點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)損耗成本當(dāng)年值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)損耗成本現(xiàn)值，然后將每一年對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)損耗成本現(xiàn)值進(jìn)行加和，即得到直流落點(diǎn)于該節(jié)點(diǎn)在全壽命周期內(nèi)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗成本現(xiàn)值之和； 所述將每一年對應(yīng)的年網(wǎng)絡(luò)損耗成本轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)損耗成本現(xiàn)值的方式為:假設(shè)年網(wǎng)絡(luò)損耗成本為第P年的值，則其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)損耗成本現(xiàn)值為: 網(wǎng)絡(luò)損耗成本現(xiàn)值=網(wǎng)絡(luò)損耗成本當(dāng)年值/(Hi)H 上式中，I為折現(xiàn)率。
【文檔編號】H02J3/36GK103986180SQ201410239756
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉曉明, 吳健, 王浩, 牛新生, 張學(xué)凱, 劉倩, 王鵬, 汪湲, 安鵬, 張 杰, 張?zhí)鞂? 李利生 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院