一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择方法和系统与流程

[0001]
本发明涉及一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择方法和系统，属于柔性直流输电技术领域。


背景技术：

[0002]
在全球能源变革大背景下，能源生产和消费结构正在向更清洁、低碳转型。我国能源资源紧张，且存在资源分布和地区发展不均衡的现象。我国东部发达地区，用电负荷大，缺电严重，需要引进大量区外来电，清洁电力资源更是紧缺。国家积极推进西部水电、风火打捆清洁电力长距离外送至负荷较重区域。高压直流输电(hvdc)在远距离输电领域具有较好的应用优势。
[0003]
目前常规高压直流输电(lcc-hvdc)已被大量应用于大功率电力的远距离传输。然而，lcc可控性差、容易受接入电网故障影响导致换向失败，对落点电网的稳定性造成了冲击，而柔性直流输电 (vsc-hvdc)因其自身性能优势越来越受到重视。对于已经有lcc 落点的电网再引入区外来电时，采用柔性直流输电可以改善接入电网现有lcc换相失败问题，而采用多端柔直可灵活控制各端输送电力，达到潮流优化控制的目的。
[0004]
目前，针对多端柔直接入电网方案与常规电源规划类似，通过经验分析法，但是对于多端的柔直落点选择，往往接入方案考虑不全面，且缺乏明确的指标进行衡量，推荐方案不一定最优。


技术实现要素：

[0005]
本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择方法和系统，采用明确的多个指标进行衡量，得到最优受端接入方案变电站方案，可为柔性直流输电的规划、建设及其在实际电网中的落点选择提供参考。
[0006]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择方法，包括以下步骤：
[0007]
甄选受端电网中符合柔性直流输电接入条件的若干个关键电网片区；
[0008]
将每个关键电网片区中具备接入条件的变电站甄选为备选变电站，形成与各关键电网片区相对应的备选变电站集合；
[0009]
一个所述备选变电站集合中选取任意一所备选变电站为一个柔性直流输电受端电网接入方案，选取各备选变电站集合中任意一所备选变电站进行组合形成一个多端柔性直流输电受端电网接入方案；
[0010]
计算和统计多端柔性直流输电受端电网接入方案新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵；
[0011]
将新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵输入构建好的多端柔性直流输电受端电网接入方案的目标函数中，求解得到多端柔性直流输电受端电网接入方案的最佳备选变电站组合方案。
[0012]
进一步的，关键电网片区甄选规则如下：
[0013]
根据电网片区的电力缺口大小，甄选电力缺口最大的前z个电网片区作为关键电网片区；
[0014]
其中，电力缺口δp
j
的计算方法如下：
[0015]
δp
j
＝p
power j-p
load j
，p
powerj
为第j片电网片区中的电源提供的最大功率，p
load j
为第j片电网片区中的最大负荷；δp
j
为第j片电网片区的电力盈亏值，δp
j
的正值表示存在电力盈余，δp
j
的负值表示存在电力缺口，负值越小，电力缺口越大，j>z。
[0016]
进一步的，步骤2中，具备接入条件的变电站为有备用间隔或有预留场地扩建间隔的变电站，每个关键电网片区内备选变电站集合分别为a1～a
z
,a
z
为第z个关键电网片区内备选变电站集合；
[0017]
多端柔性直流输电受端电网接入方案总数为a
1a
*a
2b
…
*a
zm
；
[0018]
式中：a
1a
、a
2b
…
a
zm
分别为1～z关键电网片区备选变电站集合内备选变电站个数；
[0019]
进一步的，计算多端柔性直流输电受端电网接入方案的新建线路路径长度矩阵l、网损矩阵s和最大短路电流矩阵i的方法分别为：
[0020][0021]
其中，n＝a
1a
*a
2b
…
*a
zm
；新建线路路径长度矩阵l由统计而来，网损s和最大短路电流矩阵i由潮流和短路计算以及统计而来；
[0022]
ln为第n个多端柔性直流输电受端电网接入方案需新建的线路路径总长度；
[0023]
sn为第n个多端柔性直流输电受端电网接入方案的网损值；
[0024]
in为第n个多端柔性直流输电受端电网接入方案的最大短路电流值。
[0025]
进一步的，所述方法还包括对新建线路路径长度矩阵l、网损矩阵s和最大短路电流矩阵i分别进行归一化处理，归一化处理后的新建线路路径长度矩阵l'、网损矩阵s'、最大短路电流矩阵i'为：
[0026][0027]
式中，li为接入i个关键电网片区时，多端柔性直流输电受端电网接入方案需新建线路路径长度，
[0028]
si为接入i个关键电网片区时，多端柔性直流输电受端电网接入方案的网损值，
[0029]
ii为接入i个关键电网片区时，多端柔性直流输电受端电网接入方案的最大短路电流值，
[0030]
ln
′
为接入n个备选变电站时，多端柔性直流输电受端电网接入方案需新建线路路径长度归一化矩阵，
[0031]
i＝1，2，3
…
n；
[0032]
sn
′
接入n个备选变电站时，多端柔性直流输电受端电网接入方案网损值归一化矩阵，
[0033]
in
′
为接入n个备选变电站时，多端柔性直流输电受端电网接入方案最大短路电流值归一化矩阵。
[0034]
进一步的，所述多端柔性直流输电受端电网接入方案的目标函数构建如下：
[0035][0036]
其中，α+β+γ＝1，α,β,γ为权重系数。
[0037]
进一步的，求解得到多端柔性直流输电受端最佳备选变电站组合方案，具体为，淘汰不满足所述约束条件的备选变电站接入点；根据归一化矩阵中接入不同备选变电站后的指标值，对目标函数f进行求解计算，排序得到f的最小值为多端柔性直流输电受端接入的最优位置，说明该接入系统方案经济性、潮流分布、安全裕度综合最优，即对应方案为多端柔性直流输电受端电网接入方案的最佳备选变电站组合方案。
[0038]
一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择系统，包括，
[0039]
关键电网片区甄选模块：用于甄选受端电网中符合柔性直流输电接入条件的若干个关键电网片区；
[0040]
关键电网片区甄选模块：用于甄选受端电网中符合柔性直流输电接入条件的若干个关键电网片区；
[0041]
备选变电站甄选模块：用于将每个关键电网片区中具备接入条件的变电站甄选为备选变电站，形成与各关键电网片区相对应的备选变电站集合；
[0042]
选取模块：用于选取各备选变电站集合中任意一所备选变电站进行组合形成一个多端柔性直流输电受端电网接入方案；
[0043]
矩阵计算模块：用于计算和统计多端柔性直流输电受端电网接入方案新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵；
[0044]
求解模块：用于将新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵输入构建好的多端柔性直流输电受端电网接入方案的目标函数中，求解得到多端柔性直流输电受端电网接入方案的最佳备选变电站组合方案。
[0045]
有益效果：本发明中多端柔性直流输电受端电网接入方案考虑全面，采用明确的多个指标进行衡量，同时兼顾经济性及安全性，新建线路路径长度与投资基本成正比关系，统计各接入系统方案新建线路路径长度形成l矩阵作为对比各方案经济性的指标；潮流分布越优化，对应的网损越小，统计各接入方案网损形成网损s矩阵作为对比各方案潮流分布优劣的指标；接入方案对应的短路电流越小，电网安全裕度越高，统计各接入方案最大短路电流形成短路电流i矩阵作为对比各方案安全裕度的指标，得到最优接入系统变电站方案，可为柔性直流输电的规划、建设及其在实际电网中的落点选择提供参考。
附图说明
[0046]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0047]
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0048]
如图1所示的一种实施例：一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择方法，包括以下步骤：
[0049]
甄选受端电网中符合柔性直流输电接入条件的若干个关键电网片区；
[0050]
将每个关键电网片区中具备接入条件的变电站甄选为备选变电站，形成与各关键电网片区相对应的备选变电站集合；
[0051]
一个所述备选变电站集合中选取任意一所备选变电站为一个柔性直流输电受端电网接入方案，选取各备选变电站集合中任意一所备选变电站进行组合形成一个多端柔性直流输电受端电网接入方案；
[0052]
计算和统计多端柔性直流输电受端电网接入方案新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵；
[0053]
将新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵输入构建好的多端柔性直流输电受端电网接入方案的目标函数中，求解得到多端柔性直流输电受端电网接入方案的最佳备选变电站组合方案。
[0054]
关键电网片区甄选规则如下：
[0055]
根据电网片区的电力缺口大小，甄选电力缺口最大的前z个电网片区作为关键电网片区；
[0056]
其中，电力缺口δp
j
的计算方法如下：
[0057]
δp
j
＝p
power j-p
load j
，p
powerj
为第j片电网片区中的电源提供的最大功率，p
load j
为第j片电网片区中的最大负荷；δp
j
为第j片电网片区的电力盈亏值，δp
j
的正值表示存在电力盈余，δp
j
的负值表示存在电力缺口，负值越小，电力缺口越大，j>z。
[0058]
步骤2中，具备接入条件的变电站为有备用间隔或有预留场地扩建间隔的变电站，每个关键电网片区内备选变电站集合分别为a1～a
z
, a
z
为第z个关键电网片区内备选变电站集合；
[0059]
多端柔性直流输电受端电网接入方案总数为a
1a
*a
2b
…
*a
zm
；
[0060]
式中：a
1a
、a
2b
…
a
zm
分别为1～z关键电网片区备选变电站集合内备选变电站个数；
[0061]
计算多端柔性直流输电受端电网接入方案的新建线路路径长度矩阵l、网损矩阵s和最大短路电流矩阵i的方法分别为：
[0062][0063]
其中，n＝a
1a
*a
2b
…
*a
zm
；新建线路路径长度矩阵l由统计而来，网损s和最大短路电流矩阵i由潮流和短路计算以及统计而来；
[0064]
ln为第n个多端柔性直流输电受端电网接入方案需新建的线路路径总长度；
[0065]
sn为第n个多端柔性直流输电受端电网接入方案的网损值；
[0066]
in为第n个多端柔性直流输电受端电网接入方案的最大短路电流值。
[0067]
所述方法还包括对新建线路路径长度矩阵l、网损矩阵s和最大短路电流矩阵i分别进行归一化处理，归一化处理后的新建线路路径长度矩阵l'、网损矩阵s'、最大短路电流矩阵i'为：
[0068][0069]
式中，li为接入i个关键电网片区时，多端柔性直流输电受端电网接入方案需新建线路路径长度，
[0070]
si为接入i个关键电网片区时，多端柔性直流输电受端电网接入方案的网损值，
[0071]
ii为接入i个关键电网片区时，多端柔性直流输电受端电网接入方案的最大短路电流值，
[0072]
ln
′
为接入n个备选变电站时，多端柔性直流输电受端电网接入方案需新建线路路径长度归一化矩阵，
[0073]
i＝1，2，3
…
n；
[0074]
sn
′
接入n个备选变电站时，多端柔性直流输电受端电网接入方案网损值归一化矩阵，
[0075]
in
′
为接入n个备选变电站时，多端柔性直流输电受端电网接入方案最大短路电流值归一化矩阵。
[0076]
所述多端柔性直流输电受端电网接入方案的目标函数构建如下：
[0077][0078]
其中，α+β+γ＝1，α,β,γ为权重系数。
[0079]
求解得到多端柔性直流输电受端最佳备选变电站组合方案，具体为，淘汰不满足所述约束条件的备选变电站接入点；根据归一化矩阵中接入不同备选变电站后的指标值，对目标函数f进行求解计算，排序得到f的最小值为多端柔性直流输电受端接入的最优位置，说明该接入系统方案经济性、潮流分布、安全裕度综合最优，即对应方案为多端柔性直流输电受端电网接入方案的最佳备选变电站组合方案。
[0080]
一种多端柔性直流输电受端电网接入点选择系统，包括，
[0081]
关键电网片区甄选模块：用于甄选受端电网中符合柔性直流输电接入条件的若干
个关键电网片区；
[0082]
备选变电站甄选模块：用于将每个关键电网片区中具备接入条件的变电站甄选为备选变电站，形成与各关键电网片区相对应的备选变电站集合；
[0083]
选取模块：用于选取各备选变电站集合中任意一所备选变电站进行组合形成一个多端柔性直流输电受端电网接入方案；
[0084]
矩阵计算模块：用于计算和统计多端柔性直流输电受端电网接入方案新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵；
[0085]
求解模块：用于将新建线路路径长度矩阵、网损矩阵、最大短路电流矩阵输入构建好的多端柔性直流输电受端电网接入方案的目标函数中，求解得到多端柔性直流输电受端电网接入方案的最佳备选变电站组合方案。
[0086]
本发明中多端柔性直流输电受端电网接入方案考虑全面，采用明确的多个指标进行衡量，同时兼顾经济性及安全性，新建线路路径长度与投资基本成正比关系，统计各接入系统方案新建线路路径长度形成l矩阵作为对比各方案经济性的指标；潮流分布越优化，对应的网损越小，统计各接入方案网损形成网损s矩阵作为对比各方案潮流分布优劣的指标；接入方案对应的短路电流越小，电网安全裕度越高，统计各接入方案最大短路电流形成短路电流i矩阵作为对比各方案安全裕度的指标，得到最优接入系统变电站方案，可为柔性直流输电的规划、建设及其在实际电网中的落点选择提供参考。
[0087]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。