專利名稱：一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風電裝機容量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風電裝機容量的方法。該方法用于求取地區(qū)級電網(wǎng)能夠接納的最大風電裝機容量，為規(guī)劃設計風電場提供必要依據(jù)，并能夠有效分析制約地區(qū)級電網(wǎng)接納風電功率能力的各種影響因素。
背景技術(shù)：
風力發(fā)電是目前技術(shù)最為成熟的可再生能源發(fā)電方式，但風能的隨機性和間歇性強，與傳統(tǒng)發(fā)電形式相比，風電場容量可信度低。且在現(xiàn)有的技術(shù)水平下風力發(fā)電預報精度較低，因此，風電基本上是不可調(diào)度的。隨著風力發(fā)電項目數(shù)量的增加和規(guī)模的擴大，風電場容量在電網(wǎng)中的比例不斷增加，大型風電場并網(wǎng)運行對電力系統(tǒng)的影響越來越明顯，大規(guī)模的風電并網(wǎng)運行對系統(tǒng)供電質(zhì)量和可靠性的影響也受到更多地關(guān)注。有研究表明，風電場在電網(wǎng)故障時能提供持續(xù)的短路電流，對已有設備提出更高要求；大風速擾動會使系統(tǒng)的電壓和頻率產(chǎn)生很大的變化，嚴重時可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定；風電機組的運行受制于系統(tǒng)的運行條件，當系統(tǒng)運行條件比較惡劣，如電壓水平比較低時，風電機組就很容易在系統(tǒng)擾動或風速波動下停機，從而使系統(tǒng)造成有功缺額，不僅給風電場帶來經(jīng)濟損失，也可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。且系統(tǒng)為減小風電場發(fā)電間歇性對系統(tǒng)的影響必須增加旋轉(zhuǎn)備用容量，因此會使系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性下降。因此，求取地區(qū)級電網(wǎng)能夠接納的最大風電裝機容量及制約地區(qū)級電網(wǎng)接納風電功率能力的各種影響因素成為規(guī)劃設計風電場時迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風電裝機容量的方法，其是分析制約地區(qū)級電網(wǎng)接納風電功率能力的各種影響因素的有效工具，可以為實際工程運作提供一定的理論指導。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風電裝機容量的方法，其特征在于它包括以下步驟A.數(shù)據(jù)獲取與產(chǎn)生負荷需求場景及風電輸出功率場景這些數(shù)據(jù)包括該地區(qū)電網(wǎng)的負荷統(tǒng)計值、風電場并網(wǎng)點的風資源特性、地區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、參數(shù)及線路功率上限、火電機組的技術(shù)參數(shù)、及系統(tǒng)上調(diào)及下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求；B.基于機會約束規(guī)劃建立求取地區(qū)電網(wǎng)最大裝機容量的數(shù)學模型；C.將步驟A中獲得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為B中數(shù)學模型的相關(guān)參數(shù)，采用基于隨機模擬遺傳算法進行求解，得到最大風電裝機容量。上述步驟具體為A.數(shù)據(jù)獲取與產(chǎn)生負荷需求場景及風電輸出功率場景1)數(shù)據(jù)獲取從地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃部門獲得該地區(qū)電網(wǎng)的負荷統(tǒng)計值，包括未來一段時間內(nèi)各個負荷節(jié)點預測的最大、最小負荷功率值；風電場并網(wǎng)點的風資源特性，包括風速的分布特性以及該風電場的風機參數(shù)等；地區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、參數(shù)及線路功率上限；常規(guī)火電機組的技術(shù)參數(shù)，如機組有功、無功輸出功率上下限；系統(tǒng)上調(diào)及下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求。2)產(chǎn)生負荷需求場景及風電輸出功率場景 產(chǎn)生負荷需求場景根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃部門提供的未來一段時間內(nèi)各個節(jié)點負荷的最大、最小值，并認為各個節(jié)點負荷均滿足均勻分布且相互獨立。利用均勻分布的隨機數(shù)發(fā)生器可以得到各個節(jié)點負荷的樣本值。均勻分布隨機數(shù)發(fā)生器記為μ (a, b)，其中a和b為服從均勻分布的隨機數(shù)的下限和上限，即節(jié)點負荷的最小值和最大值。產(chǎn)生服從均勻分布的隨機數(shù)的過程如下步驟1 利用計算機生成0至1之間的偽隨機數(shù)μ步驟2 返回 a+ μ X (b_a) 產(chǎn)生風電輸出功率場景絕大多數(shù)地區(qū)的年平均風速分布都可以采用Weibull分布函數(shù)來描述。
權(quán)利要求
1.一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風電裝機容量的方法，其特征在于，它包括以下步驟A.數(shù)據(jù)獲取與產(chǎn)生負荷需求場景及風電輸出功率場景這些數(shù)據(jù)包括該地區(qū)電網(wǎng)的負荷統(tǒng)計值、風電場并網(wǎng)點的風資源特性、地區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、參數(shù)及線路功率上限、火電機組的技術(shù)參數(shù)、及系統(tǒng)上調(diào)及下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求；B.基于機會約束規(guī)劃建立求取地區(qū)電網(wǎng)最大裝機容量的數(shù)學模型；C.將步驟A中獲得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為B中數(shù)學模型的相關(guān)參數(shù)，采用基于隨機模擬遺傳算法進行求解，得到最大風電裝機容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A具體為(1)數(shù)據(jù)獲取
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B具體為 基于機會約束規(guī)劃的求取地區(qū)電網(wǎng)最大裝機容量的數(shù)學模型如下 目標函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C具體為求解B中建立的基于機會約束規(guī)劃的求取地區(qū)電網(wǎng)最大裝機容量的數(shù)學模型，其詳細計算過程如下所示(1)將A中獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為B中數(shù)學模型的相關(guān)參數(shù)，包括機組有功、無功輸出功率上下限、線路功率上限、母線電壓上下限、系統(tǒng)上調(diào)及下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求以及潮流方程中的相關(guān)參數(shù)；(2)確定遺傳算法的主要控制參數(shù)包括群體規(guī)模P0p_siZe、算法執(zhí)行的最大代數(shù) Gen、選擇率Ps、交叉率P。、變異率Pm參數(shù)，設定各約束條件的置信水平；(3)根據(jù)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)及線路參數(shù)形成節(jié)點導納矩陣；(4)讀入步驟A中獲得的負荷需求及風電輸出功率場景；(5)選取火電機組的有功出力和風電場的裝機容量構(gòu)成染色體，采用十進制編碼，隨機產(chǎn)生可行的初始群體；(6)計算群體中每個個體的目標函數(shù)值，并根據(jù)目標函數(shù)值計算每個個體的適應度；(7)通過旋轉(zhuǎn)賭輪，選擇個體；(8)對選擇的個體應用交叉和變異算子產(chǎn)生新一代群體；(9)判斷是否滿足停止準則，如果滿足，則執(zhí)行9，否則返回5，繼續(xù)計算；(10)把當前代中出現(xiàn)的最好個體指定為計算結(jié)果，這個結(jié)果就表示原優(yōu)化問題的最優(yōu)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風電裝機容量的方法，該方法的實現(xiàn)步驟如下首先根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃部門提供的關(guān)于該電網(wǎng)的負荷情況及風能資源統(tǒng)計值等基礎數(shù)據(jù)，產(chǎn)生該地區(qū)未來可能出現(xiàn)的負荷需求場景及風電輸出功率場景；然后根據(jù)提供的地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)的常規(guī)火電機組裝機情況、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及可能的風電并網(wǎng)點，建立以最大化地區(qū)電網(wǎng)風電裝機容量為目標，以電網(wǎng)潮流方程、母線電壓幅值、電網(wǎng)線路輸送能力、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用需求及火電機組輸出功率上下限為約束的數(shù)學模型；最后采用基于隨機模擬的遺傳算法求取地區(qū)電網(wǎng)的最大風電裝機容量。
文檔編號H02J3/46GK102510108SQ20111035500
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者張冰, 李新, 武誠, 王亮, 王小波, 雷鳴 申請人:山東電力調(diào)度中心