專利名稱：一種交直流輸電適用范圍的獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸電適用范圍的選取方法，尤其是涉及一種交直流輸電適用范圍的獲取方法。
背景技術(shù)：
特高壓直流和交流具有遠(yuǎn)距離、大容量輸電的技術(shù)優(yōu)勢，有利于節(jié)約輸電走廊、降低線路損耗、提高輸電能力，能夠適應(yīng)未來我國大規(guī)模跨區(qū)輸電要求。交流輸電和直流輸電具有不同的技術(shù)特點(diǎn)。交流具有網(wǎng)絡(luò)功能，可以靈活的匯集、輸送和分配電力，需要各電壓等級協(xié)調(diào)配合；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越堅(jiān)強(qiáng)，輸送能力越大。直流是點(diǎn)對點(diǎn)輸電方式，需要依據(jù)輸電容量和輸電距離合理選擇電壓等級，必須依托堅(jiān)強(qiáng)交流網(wǎng)架才能發(fā)揮作用。包括特高壓在內(nèi)的交直流輸電方式和電壓等級的選擇與具體送電需求、電網(wǎng)系統(tǒng)條件、受端電網(wǎng)承載能力、經(jīng)濟(jì)性等因素均有關(guān)系，尤其是與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平密切相關(guān)。目前國內(nèi)有很多交直流輸電范圍方面的研究，并取得了一定的成果，對于我國電網(wǎng)建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義，但也存在缺乏方法系統(tǒng)化、結(jié)論不明確等缺點(diǎn)。有的研究按照經(jīng)濟(jì)輸電距離分析，提出了特高壓交流、特高壓直流和超高壓交流的適用范圍，考慮因素較為單一；有文獻(xiàn)從宏觀上提出特高壓交流主要定位于近距離大容量輸電和更高一級電壓等級的網(wǎng)架建設(shè)，特高壓直流主要定位于送受關(guān)系明確的遠(yuǎn)距離大容量輸電以及部分大區(qū)、省網(wǎng)之間的互聯(lián)，兩者相輔相成，互為補(bǔ)充，具有一定指導(dǎo)意義，但結(jié)論不明確，未能提出有效的評估方法，無法指導(dǎo)未來具體的電網(wǎng)輸電方式的規(guī)劃選擇問題。隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，目前急需采用一套考慮多因素影響的交直流輸電方式的評價(jià)方法，建立各電網(wǎng)條件下滿足輸電需求的交直流輸電模型，評估各電壓等級交直流輸電的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)越性，從而總結(jié)得到交直流輸電適用范圍，可指導(dǎo)未來電網(wǎng)中不同輸電需求下，輸電方式以及輸電電 壓等級的選擇，充分發(fā)揮不同輸電方式、各電壓等級輸電的優(yōu)勢，為電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)決策提供支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟I,給定一個輸電距離和輸電容量已知的輸電情景,分別建立基于交、直流輸電方式的兩個經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)交直流輸電模型；步驟2，為了比較步驟I中得到的兩種輸電方式及電壓等級輸電模型的優(yōu)劣性，根據(jù)交直流輸電特性，獲取反映各電壓等級交、直流輸電特性的技術(shù)參數(shù)，篩選出影響交直流輸電適用范圍的評價(jià)參數(shù)；步驟3，對步驟I所得到的兩種輸電模型進(jìn)行步驟2所述參數(shù)的計(jì)算，得到該交、直流輸電模型的各評價(jià)參數(shù)值；步驟4，綜合步驟2所提出的評價(jià)參數(shù)對步驟I中得到的兩種輸電模型進(jìn)行綜合優(yōu)選，得到該輸電情景下經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)的輸電模型；步驟5，擬定多組典型的輸電情景，在各輸電情景下，重復(fù)步驟1-4，優(yōu)選出各輸電情景下經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)的交直流輸電模型，進(jìn)而獲取交直流輸電適用范圍。在上述的一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，所述的步驟I中，具體操作方法是:步驟1.1，基于交流輸電系統(tǒng)等值的數(shù)學(xué)模型，多回輸電線路及不同串補(bǔ)度的輸電線路參數(shù)按式一到式三進(jìn)行修改:
權(quán)利要求
1.一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，給定一個輸電距離和輸電容量已知的輸電情景，分別建立基于交、直流輸電方式的兩個經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)交直流輸電模型； 步驟2，為了比較步驟I中得到的兩種輸電方式及電壓等級輸電模型的優(yōu)劣性，根據(jù)交直流輸電特性，獲取反映各電壓等級交、直流輸電特性的技術(shù)參數(shù)，篩選出影響交直流輸電適用范圍的評價(jià)參數(shù)； 步驟3，對步驟I所得到的兩種輸電模型進(jìn)行步驟2所述參數(shù)的計(jì)算，得到該交、直流輸電模型的各評價(jià)參數(shù)值； 步驟4，綜合步驟2所提出的評價(jià)參數(shù)對步驟I中得到的兩種輸電模型進(jìn)行綜合優(yōu)選，得到該輸電情景下經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)的輸電模型； 步驟5，擬定多組典型的輸電情景，在各輸電情景下，重復(fù)步驟1-4，優(yōu)選出各輸電情景下經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)的交直流輸電模型，進(jìn)而獲取交直流輸電適用范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，所述的步驟I中，具體操作方法是: 步驟1.1，基于交流輸電系統(tǒng)等值的數(shù)學(xué)模型，多回輸電線路及不同串補(bǔ)度的輸電線路參數(shù)按式一到式三進(jìn)行修改:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，所述步驟2中的具體步驟是:在交直流輸電特性的研究基礎(chǔ)上，獲取反映各電壓等級交、直流輸電特性的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，篩選出影響交直流輸電模型比選的評價(jià)參數(shù)，構(gòu)建用于交直流輸電適用范圍研究的評價(jià)參數(shù):包括功率傳輸特性參數(shù)、經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、可靠性參數(shù)、電磁環(huán)境參數(shù)四個一級參數(shù)，進(jìn)而分為功率傳輸特性的最大傳輸功率、單回線故障損失功率、經(jīng)濟(jì)性參數(shù)的投資成本、輸電損耗、運(yùn)維費(fèi)用、可靠性參數(shù)的強(qiáng)迫停運(yùn)率、能量可用率以及電磁環(huán)境參數(shù)的可聽噪聲、無線電干擾、輸電走廊10個二級參數(shù)，各參數(shù)原始值的計(jì)算方法如下:步驟2.1，功率傳輸特性參數(shù)包含最大傳輸功率和單回線故障損失功率；交流的最大傳輸功率是采用熱穩(wěn)定、電壓降落限制、靜態(tài)穩(wěn)定限制等計(jì)算步驟1.1中得到的交流輸電模型的極限傳輸功率；直流的最大傳輸功率則是采用額定容量乘以1.1的因子；交流的單回線故障損失功率是將步驟1.1中得到的交流輸電模型的線路回?cái)?shù)減I后，采用熱穩(wěn)定、電壓降落限制、靜態(tài)穩(wěn)定限制等計(jì)算其極限傳輸功率與給定輸電容量之差；直流輸電模型的單回線故障損失功率，即計(jì)算其單級運(yùn)行時的最大傳輸功率與給定輸電容量之差； 步驟2.2，經(jīng)濟(jì)性參數(shù)包含投資成本、輸電損耗費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；投資成本是參考工程案例，對交直流輸電模型進(jìn)行投資成本的估算，交流輸電模型的投資成本包含輸電模型的送、受端變電站、中間開關(guān)站、串補(bǔ)、線路的建設(shè)費(fèi)用，直流輸電模型的投資成本包含輸電模型的換流站和線路投資費(fèi)用；交、直流輸電模型的輸電損耗費(fèi)用是仿真計(jì)算交直流輸電模型的線路損耗后，按式五計(jì)算線損費(fèi)用；交、直流輸電模型的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用則按式六計(jì)算運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用: 線損費(fèi)用=上網(wǎng)電價(jià)X線損電量X (I 一電廠利潤率)式五 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)=固定資產(chǎn)原值X運(yùn)行維護(hù)費(fèi)率式六； 步驟2.3，電磁環(huán)境參數(shù)包含可聽噪聲、無線電干擾和輸電走廊；可聽噪聲按照工程設(shè)計(jì)規(guī)范，取交直流各電壓等級的可聽噪聲的分貝數(shù)；無線電干擾取交直流各電壓等級的無線電干擾限制值；輸電走廊則按照環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和建筑規(guī)范進(jìn)行取值； 步驟2.4，可靠性參數(shù)包含強(qiáng)迫 停運(yùn)時間和能量可用率；交流輸電的強(qiáng)迫停運(yùn)時間按各關(guān)鍵設(shè)備的統(tǒng)計(jì)平均停運(yùn)時間進(jìn)行累計(jì)，直流輸電的強(qiáng)迫停運(yùn)時間則取九個直流輸電系統(tǒng)的平均值；交流系統(tǒng)的能量可用率按I減去線路、斷路器、母線、隔離開關(guān)、變壓器的不可用系數(shù)之和得到，直流系統(tǒng)的能量可用率則取9個直流輸電系統(tǒng)的能量可用率的平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，所述步驟3中的具體操作方法是: 對給定輸電需求下步驟I所建立的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)交、直流輸電模型進(jìn)行步驟2所述參數(shù)的計(jì)算，得到該交、直流輸電模型的各評價(jià)參數(shù)原始值，為了消除各評價(jià)參數(shù)之間在量綱和級別上的差異，對各參數(shù)原始值按式七和式八進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即計(jì)算相對優(yōu)屬度，如下:對于越大越優(yōu)評價(jià)參數(shù)，其相對優(yōu)屬度為_ ,、rU - ~ 式七 ^ /max 對于越小越優(yōu)評價(jià)參數(shù)，其相對優(yōu)屬度為 式八 Λ 其中，Xij> rij為第j個方案的第i個參數(shù)的原始值和標(biāo)準(zhǔn)值，Ximax> Ximin為各方案中第i個參數(shù)的最大值、最小值，參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值按式九進(jìn)行歸一化處理，如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，為了綜合步驟2所提出的評價(jià)參數(shù)體系對步驟I中得到的兩種輸電模型進(jìn)行綜合優(yōu)選時，需要確定各參數(shù)的相對重要程度，因此采用參數(shù)的權(quán)系數(shù)來反映各參數(shù)的重要程度，步驟4分別采用主客觀賦權(quán)法確定各參數(shù)的權(quán)系數(shù)后，進(jìn)一步采用基于矩估計(jì)理論的最優(yōu)組合賦權(quán)方法得到交直流輸電模型的各評價(jià)參數(shù)的最優(yōu)組合權(quán)重，最終對兩種輸電模型進(jìn)行綜合優(yōu)選，得到經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)輸電模型，所述步驟4中的具體操作方法是: 步驟4.1，采用主觀賦權(quán)法，改進(jìn)Gl法和改進(jìn)AHP法，得到兩個主觀權(quán)重；改進(jìn)Gl法是根據(jù)用戶需求，對各評價(jià)參數(shù)進(jìn)行二元比較，確定評價(jià)參數(shù)的序關(guān)系，并建立評價(jià)參數(shù)的定量標(biāo)度與語氣算子之間的對應(yīng)關(guān)系，最終確定各參數(shù)與第一個參數(shù)的重要性程度之比，歸一化后得到各參數(shù)所占權(quán)重；改進(jìn)AHP法則是建立一種新的指數(shù)標(biāo)度，對各參數(shù)進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣A= CaijOnxn,計(jì)算該矩陣的特征值及特征向量，對最大特征值所對應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化，即得到各參數(shù)的權(quán)重； 采用客觀賦權(quán)法，熵權(quán)法以及標(biāo)準(zhǔn)差和平均差賦權(quán)法，以評價(jià)參數(shù)值為數(shù)據(jù)信息，得到兩個客觀權(quán)重；熵權(quán)法的計(jì)算方法為: 令方案Ai對參數(shù)&的參數(shù)值記為ru，對各評價(jià)參數(shù)按如下公式進(jìn)行信息熵的計(jì)算:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，其特征在于，步驟I到步驟4是對于在給定輸電需求時，完成了輸電模型的建立以及輸電方式和輸電電壓等級的優(yōu)選，步驟5的主要內(nèi)容為，步驟5.1，擬定交直流輸電適用范圍研究的96種輸電情景，考慮1000千伏變壓器容量，1000千伏變壓器容量以及直流各電壓等級的額定容量，輸電容量選取280萬千瓦、440萬千瓦、580萬千瓦、700萬千瓦、800萬千瓦、860萬千瓦；輸電距離則選為100公里 1600公里； 步驟5.2，對步驟5.1中擬定的96種輸電情景進(jìn)行步驟I到步驟4的交直流輸電綜合優(yōu)選，分別計(jì)算出交流和直流輸電模型的綜合評價(jià)值，比較兩值大小，進(jìn)而獲取交流輸電適用范圍與直流輸電適用范圍，然后獲取 各輸電情景下的輸電模型的輸電方式和電壓等級，即得到交流各電壓等級和直流各電壓等級的輸電適用范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交直流輸電適用范圍的獲取方法，它能夠在給定的輸電距離和輸電容量下建立從電源到受端電網(wǎng)的各高電壓等級交直流輸電模型。在此基礎(chǔ)上，建立了考慮功率傳輸特性、電磁環(huán)境特性、經(jīng)濟(jì)性等多因素的交直流輸電方式的綜合評價(jià)指標(biāo)體系，同時采用基于最優(yōu)組合權(quán)重的綜合優(yōu)選方法，結(jié)合交直流輸電模型，對多組典型輸電情景進(jìn)行交直流輸電方式的綜合優(yōu)選，總結(jié)得到了交直流輸電方式適用范圍。該方法對于未來電網(wǎng)建設(shè)具有較大的參考價(jià)值，特別是為各大能源基地外送輸電方式的選擇提供參考依據(jù)。
文檔編號G06Q50/06GK103236023SQ20131009734
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者鄧永輝, 劉建琴, 彭曉濤, 夏俊麗, 高藝, 羅金山, 王丹 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 武漢大學(xué)