本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法和装置。
背景技术：
目前的新能源资源和电力需求呈明显的逆向分布特性，大量的新能源发电需要通过大规模、远距离输电输送到负荷中心。近几年来，新能源消纳问题变得日益突出，2016年中国弃风电量高达497亿千瓦时。随着电力技术的发展，多端柔性直流电网逐渐成为了解决新能源并网和消纳难题的一个重要技术手段。多端柔性直流电网能够独立控制有功和无功功率，运行方式灵活、安全性高，能够实现多电源的多点供电。构建多端柔性直流电网，将风、光等新能源进行多点接入，利用柔性直流电网的灵活调节能力，可以实现有功功率稳定、可控的汇集和输出。由于柔性直流电网投资建设成本较高，在给定多端柔性直流电网的新能源发电装机配置容量后，合理优化送端换流站的总容量，可以在满足新能源发电有效送出和消纳的基础上，有效降低多端柔性直流电网的建设成本。
目前，在接入新能源的多端柔性直流电网的换流站容量配置方面的研究主要采用基于典型场景的计算方式，这种方法具有两方面的不足：1)基于新能源发电的典型日曲线，难以有效反映新能源发电出力的随机波动性，更不能基于新能源发电出力对换流站配置容量进行优化；2)只能对给定的几个换流站容量配置场景进行计算，当多端柔性直流电网的送端数量增加时，需要模拟计算的场景组合方式会急剧增加，计算复杂且难度大，难以得到最优的配置容量。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中不能基于新能源发电出力对换流站配置容量进行优化以及因计算复杂且难度大导致难以得到最优的配置容量的缺陷，本发明提供一种多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法和装置，先获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量，然后根据以多端柔性直流电网中换流站总配置容量最小为目标的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，能够得到换流站的最优配置容量，且过程简单。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明提供一种多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法，包括：
获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量；
根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，并将换流站的配置容量调整为最优配置容量；
所述换流站的容量优化模型包括以多端柔性直流电网中换流站的总配置容量最小为目标构建的目标函数，所述换流站的总配置容量根据各个换流站的配置容量确定。
当对送端换流站进行容量配置时，所述目标函数如下式：
其中，f1表示送端换流站的总配置容量，
当对送端换流站进行容量配置时，所述目标函数如下式：
其中，f2表示受端换流站的总配置容量，
当对送端换流站和受端换流站进行容量配置时，所述目标函数如下式：
其中，f3表示换流站的总配置容量。
所述换流站的容量优化模型还包括约束条件，所述约束条件包括新能源发电功率约束、新能源限电率约束、线路传输安全约束、换流站配置容量约束和换流站容量规格约束。
所述新能源发电功率约束如下式：
其中，
所述新能源限电率约束如下式：
其中，δ表示新能源的限电率，t表示周期；
所述线路传输安全约束如下式：
其中，pl(t)表示多端柔性直流电网中线路l在t时刻的传输功率，
所述换流站配置容量约束包括送端换流站配置容量约束和受端换流站配置容量约束；
所述送端换流站配置容量约束如下式：
所述受端换流站配置容量约束如下式：
所述换流站容量规格约束包括送端换流站容量规格约束和受端换流站容量规格约束；
所述送端换流站容量规格约束如下式：
其中，δ表示正整数，ni表示第i个送端换流站的最小容量规格；
所述受端换流站容量规格约束如下式：
其中，nj表示第j个受端换流站的最小容量规格。
所述根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量包括：
采用规划优化软件求解换流站的容量优化模型，得到换流站的最优配置容量。
另一方面，本发明还提供一种多端柔性直流电网中换流站的容量配置装置，包括：
获取模块，用于获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量；
确定模块，根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，并将换流站的配置容量调整为最优配置容量；所述换流站的容量优化模型包括以多端柔性直流电网中换流站的总配置容量最小为目标构建的目标函数，所述换流站的总配置容量根据各个换流站的配置容量确定。
所述确定模块包括：
第一确定单元，用于根据换流站的配置容量确定换流站的容量优化模型；
求解模块，用于采用规划优化软件求解换流站的容量优化模型，得到换流站的最优配置容量，并将换流站的配置容量调整为最优配置容量。
所述第一确定单元具体用于：
当对送端换流站进行容量配置时，确定如下式的目标函数：
其中，f1表示送端换流站的总配置容量，pibin表示第i个送端换流站的配置容量，i＝1,2,…,iin，iin表示送端换流站总数；
当对送端换流站进行容量配置时，确定如下式的目标函数：
其中，f2表示受端换流站的总配置容量，
当对送端换流站和受端换流站进行容量配置时，确定如下式的目标函数：
其中，f3表示换流站的总配置容量。
所述换流站的容量优化模型还包括约束条件，所述约束条件包括新能源发电功率约束、新能源限电率约束、线路传输安全约束、换流站配置容量约束和换流站容量规格约束。
所述新能源发电功率约束如下式：
其中，
所述新能源限电率约束如下式：
其中，δ表示新能源的限电率，t表示周期；
所述线路传输安全约束如下式：
其中，pl(t)表示多端柔性直流电网中线路l在t时刻的传输功率，
所述换流站配置容量约束包括送端换流站配置容量约束和受端换流站配置容量约束；
所述送端换流站配置容量约束如下式：
所述受端换流站配置容量约束如下式：
所述换流站容量规格约束包括送端换流站容量规格约束和受端换流站容量规格约束；
所述送端换流站容量规格约束如下式：
其中，δ表示正整数，ni表示第i个送端换流站的最小容量规格；
所述受端换流站容量规格约束如下式：
其中，nj表示第j个受端换流站的最小容量规格。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法中，先获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量，然后根据以多端柔性直流电网中换流站总配置容量最小为目标的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，能够得到换流站的最优配置容量，过程简单，且难度较小；
本发明提供多端柔性直流电网中换流站的容量配置装置包括用于获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量的获取模块以及用于根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量的确定模块，最终通过换流站的容量优化模型能够得到换流站的最优配置容量，过程简单，且难度较小；
本发明提供的技术方案中所提到的约束条件包括新能源发电功率约束、新能源限电率约束、送端换流站配置容量约束、受端换流站配置容量约束、线路传输安全约束、送端换流站容量规格约束和受端换流站容量规格约束，能够基于新能源发电出力对换流站配置容量进行优化，尽可能的减小因新能源发电出力的随机波动性对换流站配置容量的影响；
本发明提供的技术方案不仅能够对送端换流站和受端换流站独立进行容量配置，还能同时对送端换流站和受端换流站进行容量配置；
本发明提供的技术方案通过换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，降低了多端柔性直流电网的建设成本，且能够提高新能源消纳能力。
附图说明
图1是本发明实施例中多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法，容量配置方法的具体流程图如图1所示，具体过程如下：
s101：获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量；
s102：根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，并将换流站的配置容量调整为最优配置容量；
其中，换流站的容量优化模型包括以多端柔性直流电网中换流站的总配置容量最小为目标构建的目标函数，且上述的约束条件根据s101中获取的多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量确定。
在s101的获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量之前，还可以先读取当前多端柔性直流电网的拓扑结构，并确定送端换流站的节点位置信息、受端换流站的节点位置信息以及线路连接端点。
本发明实施例提供的多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法不仅可以适用于送端换流站或受端换流站独立的容量配置，还可以适用于对送端换流站和受端换流站同时进行容量配置。因此，目标函数分为如下三种情况：
1、当对送端换流站进行容量配置时，目标函数如下式：
其中，f1表示送端换流站的总配置容量，pibin表示第i个送端换流站的配置容量，i＝1,2,…,iin，iin表示送端换流站总数；
2、当对送端换流站进行容量配置时，目标函数如下式：
其中，f2表示受端换流站的总配置容量，
3、当对送端换流站和受端换流站进行容量配置时，目标函数如下式：
其中，f3表示换流站的总配置容量。
在确定换流站的容量优化模型的约束条件之前，需要先获取送/受换流站的风电功率上限、送/受换流站的光伏发电功率上限、新能源的限电率、送端换流站上网功率对线路的功率传输分布因子、受端换流站下网功率对线路的功率传输分布因子以及线路的最大传输功率等边界条件信息，约束条件包括新能源发电功率约束、新能源限电率约束、线路传输安全约束、换流站配置容量约束和换流站容量规格约束。
其中的换流站配置容量约束包括送端换流站配置容量约束和受端换流站配置容量约束；
其中的换流站容量规格约束包括送端换流站容量规格约束和受端换流站容量规格约束。
下面对上述约束条件进行详细介绍：
1)新能源发电功率约束如下式：
其中，
2)新能源限电率约束如下式：
其中，δ表示新能源的限电率，t表示周期；
3)线路传输安全约束如下式：
其中，pl(t)表示多端柔性直流电网中线路l在t时刻的传输功率，
4)送端换流站配置容量约束如下式：
5)受端换流站配置容量约束如下式：
6)送端换流站容量规格约束如下式：
其中，δ表示正整数，ni表示第i个送端换流站的最小容量规格；
7)受端换流站容量规格约束如下式：
其中，nj表示第j个受端换流站的最小容量规格。
上述s102中，根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量的具体过程如下：
采用规划优化软件求解换流站的容量优化模型，得到换流站的最优配置容量。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种多端柔性直流电网中换流站的容量配置装置，这些设备解决问题的原理与上述的多端柔性直流电网中换流站的容量配置方法相似，本发明实施例提供的多端柔性直流电网中换流站的容量配置装置包括获取模块和确定模块，下面分别对上述两个模块的功能进行说明：
其中的获取模块，用于获取多端柔性直流电网中各个换流站的配置容量；
其中的确定模块，根据满足约束条件的换流站的容量优化模型确定换流站的最优配置容量，并将换流站的配置容量调整为最优配置容量；其中换流站的容量优化模型包括以多端柔性直流电网中换流站的总配置容量最小为目标构建的目标函数，换流站的总配置容量根据各个换流站的配置容量确定。
所述确定模块包括：
第一确定单元，用于根据换流站的配置容量确定换流站的容量优化模型；
求解模块，用于采用规划优化软件求解换流站的容量优化模型，得到换流站的最优配置容量，并将换流站的配置容量调整为最优配置容量。
本发明实施例提供的多端柔性直流电网中换流站的容量配置装置不仅适用于送端换流站和受端换流站独立的容量配置，还适用于对送端换流站和受端换流站同时进行容量配置。因此，第一确定单元确定的目标函数分为如下三种情况：
1、当对送端换流站进行容量配置时，目标函数如下式：
其中，f1表示送端换流站的总配置容量，pibin表示第i个送端换流站的配置容量，i＝1,2,…,iin，iin表示送端换流站总数；
2、当对送端换流站进行容量配置时，目标函数如下式：
其中，f2表示受端换流站的总配置容量，
3、当对送端换流站和受端换流站进行容量配置时，目标函数如下式：
其中，f3表示换流站的总配置容量。
在确定换流站的容量优化模型的约束条件之前，需要先获取送/受换流站的风电功率上限、送/受换流站的光伏发电功率上限、新能源的限电率、送端换流站上网功率对线路的功率传输分布因子、受端换流站下网功率对线路的功率传输分布因子以及线路的最大传输功率等边界条件信息，约束条件包括新能源发电功率约束、新能源限电率约束、线路传输安全约束、换流站配置容量约束和换流站容量规格约束。
其中的换流站配置容量约束包括送端换流站配置容量约束和受端换流站配置容量约束；
其中的换流站容量规格约束包括送端换流站容量规格约束和受端换流站容量规格约束。
下面对上述约束条件进行详细介绍：
1)新能源发电功率约束如下式：
其中，
2)新能源限电率约束如下式：
其中，δ表示新能源的限电率，t表示周期；
3)线路传输安全约束如下式：
其中，pl(t)表示多端柔性直流电网中线路l在t时刻的传输功率，
4)送端换流站配置容量约束如下式：
5)受端换流站配置容量约束如下式：
6)送端换流站容量规格约束如下式：
其中，δ表示正整数，ni表示第i个送端换流站的最小容量规格；
7)受端换流站容量规格约束如下式：
其中，nj表示第j个受端换流站的最小容量规格。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。