考慮大型新能源發(fā)電基地接入的大電網(wǎng)規(guī)劃方法研究.pdf

1、近年來(lái)，以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為主的可再生新能源發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電主要采用“大規(guī)模開(kāi)發(fā)、集中式并網(wǎng)”的發(fā)展模式，越來(lái)越多的大型新能源發(fā)電基地(large-scale new energy power bases，LNEPBs)規(guī)劃落成，其中很多基地與負(fù)荷中心呈逆向分布，位于互聯(lián)大電網(wǎng)較為薄弱的末端，其配套接入系統(tǒng)并網(wǎng)工程以及送端主干電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)滯后，導(dǎo)致這些地區(qū)新能源棄電現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)多形態(tài)新能源發(fā)

2、電大規(guī)模集中接入條件下大電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展的需求，針對(duì)大規(guī)模新能源發(fā)電發(fā)展與送端電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，本文圍繞考慮大型新能源發(fā)電基地接入的大電網(wǎng)規(guī)劃方法課題展開(kāi)研究，旨在研究提供科學(xué)合理的規(guī)劃方法將大型基地的出力安全、經(jīng)濟(jì)地接入主網(wǎng)，并打造堅(jiān)強(qiáng)的送端電網(wǎng)以滿足多形態(tài)新能源發(fā)電基地出力的就地消納以及跨省跨區(qū)消納目標(biāo)。課題的主要研究工作歸納如下:
　　基于大規(guī)模新能源發(fā)電出力特性分析，考慮輸電工程建設(shè)成本、新能源棄電成本、輸送新能源發(fā)電

3、收益，建立了系統(tǒng)評(píng)估新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)規(guī)劃中并網(wǎng)輸電工程建設(shè)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型;并以此為目標(biāo)，考慮實(shí)際并網(wǎng)工程約束，提出了新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)規(guī)劃模型;為了能夠有效求解該模型，采用析取不等式等效線性化、匯集站選址柵格地圖離散化和新能源年棄電量分段線性化等手段，將模型轉(zhuǎn)換成混合整數(shù)線性規(guī)劃（mixed integer linear programming，MILP）模型;同時(shí)，采用成熟的商用MILP求解器對(duì)大規(guī)模MILP模型進(jìn)行求

4、解，以尋求全局最優(yōu)的接入系統(tǒng)規(guī)劃方案;通過(guò)算例仿真分析，說(shuō)明了所采用線性化手段具有很高的求解效率和精確度，并驗(yàn)證了本文所提新能源基地接入系統(tǒng)規(guī)劃方法的可行性和實(shí)用性。
　　在上述新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)規(guī)劃研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合基于場(chǎng)景法考慮新能源電站出力以及負(fù)荷波動(dòng)不確定的新能源發(fā)電并網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)架規(guī)劃（regional transmission network planning，RTNP）模型，提出了新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)及其并網(wǎng)區(qū)

5、域網(wǎng)架的雙層協(xié)調(diào)規(guī)劃模型:上層以兩者規(guī)劃的整體經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)，進(jìn)行新能源基地接入系統(tǒng)規(guī)劃決策，下層以區(qū)域網(wǎng)架規(guī)劃投資最少為目標(biāo)，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)架結(jié)構(gòu)擴(kuò)展規(guī)劃;進(jìn)而根據(jù)下層模型的庫(kù)恩—塔克(Karush-Kuhn-Tucker, KKT)最優(yōu)性條件將雙層規(guī)劃問(wèn)題重構(gòu)為含均衡約束的數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題(mathematical programming with equilibrium constraints，MPEC),進(jìn)一步將MPEC模型中的互補(bǔ)性

6、約束等效線性化，將原雙層協(xié)調(diào)規(guī)劃模型等效處理為單層MILP模型;并采用成熟的商用MILP求解器對(duì)該模型進(jìn)行求解;通過(guò)算例仿真分析，驗(yàn)證了本文所提新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)及其并網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)架協(xié)調(diào)規(guī)劃方法的合理性和可行性。
　　通過(guò)對(duì)大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定(static voltage stability,SVS)靈敏度指標(biāo)及其判據(jù)的分析，得到了考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的新能源發(fā)電匯集輸送功率極限約束;同時(shí)，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化時(shí)考慮與

7、靜態(tài)電壓穩(wěn)定相關(guān)的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)阻抗修正，提出了計(jì)及系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)阻抗修正的區(qū)域網(wǎng)架規(guī)劃的MILP模型;在此基礎(chǔ)上，建立了以新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)及其并網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)架規(guī)劃整體經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)，上層考慮新能源發(fā)電匯集輸送功率極限進(jìn)行新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)規(guī)劃決策，下層進(jìn)行計(jì)及系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)阻抗修正的區(qū)域網(wǎng)架規(guī)劃決策的雙層協(xié)調(diào)規(guī)劃模型;進(jìn)而根據(jù)雙層規(guī)劃求解方法，將該雙層協(xié)調(diào)規(guī)劃模型轉(zhuǎn)換為單層MILP模型進(jìn)行求解;通過(guò)算例仿真分析，驗(yàn)證了本文所提考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定的

8、新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)及其并網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)架協(xié)調(diào)規(guī)劃方法的合理性。
　　在根據(jù)上述協(xié)調(diào)規(guī)劃方法獲得新能源發(fā)電基地接入系統(tǒng)規(guī)劃方案和區(qū)域網(wǎng)架規(guī)劃方案的前提下，以含多形態(tài)大型新能源發(fā)電基地接入的多省區(qū)送端超高壓(ultra-high-voltage，UHV)骨干網(wǎng)架為規(guī)劃對(duì)象，建立了輸電網(wǎng)隨機(jī)雙層規(guī)劃模型:上層以電網(wǎng)規(guī)劃方案的全壽命周期成本最優(yōu)為目標(biāo)，進(jìn)行充裕性規(guī)劃方案決策;下層以失負(fù)荷最小為目標(biāo)，基于2m+1點(diǎn)估計(jì)法進(jìn)行考慮不確定因素和線