计及送端新能源和受端负荷相关性的特高压直流有功优化调度方法

摘要

本发明公开了一种计及送端新能源和受端负荷相关性的特高压直流有功优化调度方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明基于皮尔森相关系数，结合特高压直流送端新能源和受端负荷的日前或短期预测，考虑送、受端系统备用、线路容量、断面稳定限额及直流本体设备容量约束，得出特高压直流有功调整量及调整时间范围。本发明为特高压直流的有功优化调度提供了技术支撑，为我国特高压直流送端电网新能源最大化消纳，受端电网备用调峰不足的解决提供了技术方向，使我国特高压系统运行更加灵活优化。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种计及送端新能源和受端负荷相关性的特高压直流有功优化调度方法。

背景技术

受自身的能源与负荷中心逆向分布和外部倡导的低碳环保、利用清洁能源的强烈需求，我国在风、光新能源富足的“三北”地区建设了大规模的发电场站并通过多条特高压直流远距离输送至华东、华中等负荷中心，极大提高了我国利用清洁能源的水平。

在当前我国“国-网-省”三级调度运行模式下，跨区特高压直流联络线的运行方式是跟踪日前固定的计划曲线，借助人工联络沟通方式，在确定送受两端电网开机方式、调峰需求等信息的基础上，制定联络线调度计划，且在不检修的运行方式下，特高压直流联络线的有功调度计划曲线基本保持不变。这种方式未很好的考虑送端新能源和受端负荷的相关性，直流联络线的快速灵活调节能力未得到充分利用，一方面增加了直流两端电网的调峰压力，另一方面也不利于新能源的远距离最大化消纳。因此，亟需对此提高跨区直流联络线调度的自动化技术水平。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术的不足，提供一种计及送端新能源和受端负荷相关性的特高压直流有功优化调度方法。该方法能够实现新能源跨区特高压送出直流的有功优化调度，提高其灵活性和自动化程度，减轻直流送受端电网的调峰压力和实现新能源的远距离最大化消纳。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：

1)通过特高压直流送端电网的调度端预测数据网及特高压直流受端电网的调度端预测数据网，获取关于未来时间段T₀内n个采样时刻t₁、t₂…t_n的特高压直流送端电网的新能源发电预测有功出力特高压直流送端电网的预测有功负荷特高压直流受端电网的预测有功负荷按照下面公式计算不同采样时刻计及特高压直流送端新能源随机性和受端负荷的皮尔森相关系数：

式中，γ_i为t_i时刻计及特高压直流送端新能源随机性和受端负荷的皮尔森相关系数，x_i为t_i时刻特高压直流送端电网相关因子，y_i为t_i时刻特高压直流受端电网相关因子，

2)筛选持续时间超过预设值ζ且皮尔森相关系数超过预设门槛定值ε的时间段作为直流有功调整候选时间段，将该时间段记为T；

3)计算直流有功调整候选时间段T内特高压直流送端电网相关因子及受端电网相关因子变化的单调性，如果均为单调上升，则直流有功调整方向为增加直流有功功率，如果均为单调下降，则直流有功调整方向为减少直流有功功率；否则，直流有功功率不可调整；

4)在步骤3)的基础上，依次迭代计算出考虑特高压直流送端系统及特高压直流受端系统的备用约束、线路容量约束、断面稳定限额约束及直流设备容量约束的直流最大有功调整量，其中若直流有功调整方向为增加直流有功功率时，则直流最大有功调整量为最大上调调整量，若直流有功调整方向为减少直流有功功率时则最大有功调整量为最大下调调整量。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)具体步骤如下：

3-1)按下式分别计算特高压直流送端电网相关因子变化斜率k_s与特高压直流受端电网相关因子变化斜率k_a：

式中，分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s和终点采样时刻t_e的特高压直流送端电网相关因子，分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s和终点采样时刻t_e的特高压直流受端电网相关因子；

3-2)如果k_s、k_a均大于0，则直流有功调整方向为增加直流有功功率，如果k_s、k_a均小于0，则直流的调整方向为减少直流有功功率；否则，直流有功功率不可调整。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)的具体步骤如下：

4-1)按以下方式计算考虑送、受端电网备用约束下时间段T内不同采样时刻t_j的直流最大有功调整量，其中j≥2：

若时间段T内的直流调整方向为增加直流有功功率，则t_j时刻的最大上调调整量若时间段T内的直流调整方向为减少直流有功功率，则t_j时刻的最大下调调整量

公式中：分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s送端电网的备用最大可上调量和下调量，分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s受端电网的备用可上调量、下调量；为t_j时刻送端电网相对的发电有功增量，并有其中，分别为送端电网运行点t_j时刻的预测新能源有功出力、有功负荷，分别为候选时间段T内送端电网t_j-1时刻的新能源有功出力、有功负荷；为t_j时刻受端电网相对的负荷增量，并有其中，为受端电网运行点t_j时刻的预测有功负荷，为候选时间段T内受端电网t_j-1时刻的有功负荷；

4-2)在步骤4-1)的基础上，依次按下式(1)、(2)校验4-1)计算的直流最大有功调整量是否满足送受端系统线路容量约束及直流设备容量约束，若发现任何一约束不满足，则按逐步调减直流最大有功调整量，直至全部满足以上约束为止：

(2)P+ΔP_j+≤P_E

约束式(1)中，A_l表示直流注入功率与第l条线路的传输功率之间的转移分布因子，为t_j时刻第l条线路的初始功率，为第l条线路的最大传输功率，B_r为送受端系统支路总数；ΔP_j为t_j时刻的直流最大有功调整量；

约束式(2)中，P_E为直流额定有功功率，P为初始直流运行有功功率；

4-3)针对T时间段内求取的不同采样时刻的直流最大有功调整量，选择其中最小的值作为此时间段T内的最终直流有功调整值。

本发明的有益效果如下：本发明结合皮尔森相关系数和电力系统安全运行约束，给出适应送端新能源有功和受端负荷随机变化的新能源跨区特高压外送直流有功调整量和保持的时间范围，能够提高类似跨区特高压直流有功调度的自动化水平和灵活性，减少人工压力，减轻送受端系统的调峰压力，实现新能源的远距离最大化消纳。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作具体描述。

图1中步骤1描述的是关于计及特高压直流送端新能源随机性和受端负荷的皮尔森相关系数计算，具体：

通过特高压直流送端电网的调度端预测数据网及特高压直流受端电网的调度端预测数据网，获取关于未来时间段T₀内n个采样时刻t₁、t₂…t_n的特高压直流送端电网的新能源发电预测有功出力特高压直流送端电网的预测有功负荷特高压直流受端电网的预测有功负荷按照下面公式计算不同采样时刻计及特高压直流送端新能源随机性和受端负荷的皮尔森相关系数：

式中，γ_i为t_i时刻计及特高压直流送端新能源随机性和受端负荷的皮尔森相关系数，x_i为t_i时刻特高压直流送端电网相关因子，y_i为t_i时刻特高压直流受端电网相关因子，

图1中步骤2描述的是关于特高压直流有功调整候选时间段的筛选，具体：

根据相关系数曲线，筛选持续时间超过预设值ζ(一般以小时计)且皮尔森相关系数超过预设门槛定值ε(大于0，一般可取0.7≤ε≤1)的时间段作为直流有功调整候选时间段，将该时间段记为T。

图1中步骤3描述的是关于特高压直流有功调整候选时间段T内特高压直流有功调整方向的判定，具体：

1)按下式分别计算特高压直流送端电网相关因子变化斜率k_s与特高压直流受端电网相关因子变化斜率k_a：

式中，分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s和终点采样时刻t_e的特高压直流送端电网相关因子，分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s和终点采样时刻t_e的特高压直流受端电网相关因子。

2)如果k_s、k_a均大于0，则直流有功调整方向为增加直流有功功率，如果k_s、k_a均小于0，则直流的调整方向为减少直流有功功率；否则，直流有功功率不可调整。

图1中步骤4描述的是关于计及特高压直流送、受端系统备用约束、电力平衡约束、网络约束、直流设备容量约束的的直流最大有功调整量(最大上调或下调的调整量)的计算，具体：

1)按以下方式计算考虑送、受端电网备用约束下时间段T内不同采样时刻t_j的直流最大有功调整量，其中j≥2：

若时间段T内的直流调整方向为增加直流有功功率，则t_j时刻的最大上调调整量若时间段T内的直流调整方向为减少直流有功功率，则t_j时刻的最大下调调整量

公式中：分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s送端电网的备用最大可上调量和下调量，分别为候选时间段T内起始采样时刻t_s受端电网的备用可上调量、下调量；为t_j时刻送端电网相对的发电有功增量，并有其中，分别为送端电网运行点t_j时刻的预测新能源有功出力、有功负荷，分别为候选时间段T内送端电网t_j-1时刻的新能源有功出力、有功负荷；为t_j时刻受端电网相对的负荷增量，并有其中，为受端电网运行点t_j时刻的预测有功负荷，为候选时间段T内受端电网t_j-1时刻的有功负荷。

2)在步骤1)基础上，依次按下式(1)、(2)校验4-1)计算的直流最大有功调整量是否满足送受端系统线路容量约束及直流设备容量约束，若发现任何一约束不满足，则按逐步调减直流最大有功调整量，直至全部满足以上约束为止：

(2)P+ΔP_j+≤P_E

约束式(1)中，A_l表示直流注入功率与第l条线路的传输功率之间的转移分布因子，为t_j时刻第l条线路的初始功率，为第l条线路的最大传输功率，B_r为送受端系统支路总数；ΔP_j为t_j时刻的直流最大有功调整量；

约束式(2)中，P_E为直流额定有功功率，P为初始直流运行有功功率。

3)针对T时间段内求取的不同采样时刻的直流最大有功调整量，选择其中最小的值作为此时间段T内的最终直流有功调整值。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。