本發(fā)明涉及風(fēng)電接入容量規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及考慮輸電通道擴展的海上風(fēng)電接入容量規(guī)劃方法、裝置以及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、海上風(fēng)電作為一種清潔、可再生能源，不僅可以提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，還能減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，降低環(huán)境污染。通過合理規(guī)劃海上風(fēng)電的接入容量，可以提升電網(wǎng)的靈活性和可靠性，優(yōu)化電力供需平衡，降低對化石能源的依賴。廣東省擁有豐富的海上風(fēng)電資源，尤其在東部和南部沿海地區(qū)，這些地區(qū)風(fēng)力資源豐富，具備大規(guī)模開發(fā)利用的潛力。此外，抽水蓄能作為目前單機容量最大、技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性好、安全性高的儲能調(diào)節(jié)手段，在含高滲透率新能源的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。

2、針對海上風(fēng)電接入容量的規(guī)劃問題，學(xué)術(shù)界已經(jīng)進行了相關(guān)研究并取得了一些成果。目前主流的方法的規(guī)劃模型未考慮輸電通道容量增容對棄風(fēng)成本和輸電通道容量增容投資成本之間權(quán)衡的影響，但在實際上，若棄風(fēng)成本低于輸電通道容量增容投資成本，增加輸電通道容量可以帶來最優(yōu)的經(jīng)濟效益。繼而導(dǎo)致目前得到的規(guī)劃結(jié)果在實際應(yīng)用中難以實現(xiàn)較高的經(jīng)濟性。

3、因此，怎樣通過平衡輸電通道容量的增容對棄風(fēng)成本和輸電通道容量增容的投資成本之間的影響，來確定風(fēng)電接入容量，實現(xiàn)較高的經(jīng)濟性是一個亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了考慮輸電通道擴展的海上風(fēng)電接入容量規(guī)劃方法、裝置以及存儲介質(zhì)，能通過平衡輸電通道容量的增容對棄風(fēng)成本和輸電通道容量增容的投資成本之間的影響，來確定風(fēng)電接入容量，實現(xiàn)較高的經(jīng)濟性。

2、本發(fā)明一實施例提供了考慮輸電通道擴展的海上風(fēng)電接入容量規(guī)劃方法，包括：

3、步驟一、獲取機組參數(shù)以及待規(guī)劃地區(qū)的歷史全年的風(fēng)電功率、光伏功率和負荷；

4、步驟二、根據(jù)上述機組參數(shù)、上述風(fēng)電功率、上述光伏功率以及上述負荷，以火電機組運行成本、新能源棄電成本以及切負荷成本之和最小為目標，構(gòu)建時序生產(chǎn)模擬模型以及時序生產(chǎn)模擬模型的約束條件；

5、步驟三、根據(jù)當前的風(fēng)電接入容量以及當前的輸電通道容量在各約束條件下對時序生產(chǎn)模擬模型進行求解，得到當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率；

6、步驟四、根據(jù)當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的風(fēng)電棄電率，將當前的風(fēng)電棄電率與預(yù)設(shè)的風(fēng)電棄電率進行比對；若小于，則根據(jù)預(yù)設(shè)風(fēng)電接入容量更新值對當前的風(fēng)電接入容量進行更新，得到更新后的風(fēng)電接入容量，并跳轉(zhuǎn)步驟三；若大于，根據(jù)最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的棄風(fēng)成本；

7、步驟五、根據(jù)當前的棄風(fēng)成本以及上一個棄風(fēng)成本之差，計算得到棄風(fēng)成本減少值；

8、步驟六、根據(jù)當前的輸電通道容量以及上一個輸電通道容量，計算得到當前的新增輸電通道成本；

9、步驟七、將上述棄風(fēng)成本減少值與上述新增輸電通道成本進行比對，若上述棄風(fēng)成本減少值大于上述新增輸電通道成本，根據(jù)預(yù)設(shè)的通道容量步長對當前的輸電通道容量進行更新，得到更新后的輸電通道容量，并跳轉(zhuǎn)至步驟三；否則將上一個輸電通道容量所對應(yīng)的最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的風(fēng)電接入容量，作為待規(guī)劃地區(qū)的海上風(fēng)電接入容量。

10、進一步的，上述約束條件為：

11、火電機組最小啟停時間約束：

12、

13、式中，yn(t)表示火電機組n在t時刻啟動狀態(tài)的二進制變量,zn(t)表示火電機組n在t時刻停機狀態(tài)的二進制變量，ton表示火電機組最小啟動時間，toff表示火電機組最小停機時間，j′表示時刻增加量；

14、火電機組出力約束：

15、pgmin(n)xn(t)≤pg(t,n)≤pgmax(n)xn(t)

16、qgmin(n)xn(t)≤qg(t,n)≤qgmax(n)xn(t)

17、式中，pgmin(n)表示火電機組n的最小技術(shù)出力，xn(t)表示火電機組n在t時刻運行狀態(tài)的二進制變量，pg(t,n)表示t時刻第n個火電機組的有功出力，pgmax(n)表示火電機組n的最大技術(shù)出力，qgmin(n)表示火電機組n的最小技術(shù)出力，qg(t,n)表示t時刻第n個火電機組的有功出力，qgmax(n)表示火電機組n的最大技術(shù)出力；

18、火電機組爬坡約束：

19、

20、式中，表示火電機組n允許的最大上坡速率，表示火電機組n允許的最大下坡速率；

21、火電機組狀態(tài)邏輯約束：

22、

23、定速抽水蓄能機組的抽水工況約束：

24、pconstant_pump(t)＝num1×pstorage×1.1,num1＝0,1,2,...n1

25、式中，pconstant_pump(t)表示t時刻定速抽水蓄能定速機組的抽水功率，pstorage表示每臺抽水蓄能機組抽水和發(fā)電功率的上限。num1表示第n1臺定速抽水蓄能機組，n1表示定速抽水蓄能機組臺數(shù)；

26、變速抽水蓄能機組的抽水工況約束：

27、0≤p'change_pump(t)≤n2×pstorage×1.1

28、式中，p′change_pump(t)表示t時刻變速抽水蓄能定速機組的抽水功率，n2表示變速抽水蓄能定速機組臺數(shù)；

29、抽水總功率約束：

30、ppump(t)＝pconstant_pump(t)+p'change_pump(t)

31、式中，ppump(t)表示t時刻抽水蓄能電站的抽水總功率；

32、發(fā)電工況約束：

33、0≤pgen(t)≤n'×pstorage

34、式中，pgen(t)表示t時刻抽水蓄能發(fā)電總功率，n′表示定速抽水蓄能機組與變速抽水蓄能機組的總臺數(shù)；

35、抽水蓄能機組運行狀態(tài)約束：

36、ppump(t)×pgen(t)＝0

37、抽水蓄能電量約束：

38、emax＝pstorage×n'×tgen_max

39、0≤e(t)≤emax

40、e(t+1)＝e(t)+ppump(t)×ηpump-pgen(t)

41、e(0)＝e(24)＝e(48)＝…＝e(t)

42、式中，tgen_max表示抽蓄最大發(fā)電小時數(shù)，emax表示蓄能電站的最大可存儲電量，e(t)表示t時刻抽水蓄能電站存儲電量，e(0)表示初始時刻抽水蓄能電站儲存的電量，ηpump表示抽水蓄能電站的抽水效率，t表示抽水蓄能電站運行模擬的總時間；

43、水電機組爬坡約束：

44、δph≤ph,up

45、-δph≤ph,down

46、式中，ph表示水電機組出力，ph,up表示向上爬坡速率，ph,down表示向下爬坡速率；

47、水電機組功率約束：

48、ph(t')＝9.81×ηhydro×qh(t')×hh(t')

49、ph≤ph,max·xhydro

50、ph,min·xhydro≤ph

51、σxhydro·σyhydro＝0

52、式中，ηhydro表示水電機組效率，ph(t)表示t時刻水電機組出力，qh(t)表示水電機組在t時刻內(nèi)的發(fā)電流量，hh(t)表示t時刻的發(fā)電水頭，xhydro表示水電機組的啟動狀態(tài)，yhydro表示水電機組的停機狀態(tài)，ph,max表示水電機組的最大技術(shù)出力，ph,min表示水電機組的最小技術(shù)出力；

53、流量約束：

54、0≤qh≤qh,max

55、0≤qh,out(t')≤qh,out,max

56、qh,out＝qh+qh,c

57、式中，qh表示水電機組發(fā)電流量，qh,max表示水電機組發(fā)電流量最大值，qh,out(t)表示t時刻的出庫流量，qh,out,max表示出庫流量最大值，qh,c表示限水流量；

58、庫容約束：

59、ch(t+1)＝ch(t)+qh,in(t)-qh,out(t)

60、ch,min(t)≤ch(t)≤ch,max(t)

61、式中，ch(t+1)表示下一時刻的庫容，ch(t)表示t時刻的庫容，qh,in(t)表示t時刻的入庫流量，ch,min(t)表示t時刻的最小庫容限制，ch,max(t)表示t時刻的最大庫容限制；

62、功率平衡約束:

63、

64、ngen表示常規(guī)發(fā)電機數(shù)量，pg(t,n″)表示第n″臺常規(guī)發(fā)電機在t時刻的有功出力，pwp(t)表示電網(wǎng)在t時刻的風(fēng)電消納功率，pload(t)表示電網(wǎng)在t時刻的電力負荷，ploss(t)表示電網(wǎng)在t時刻的切負荷功率；

65、旋轉(zhuǎn)備用約束：

66、

67、式中，pgmax(n″)表示第n″臺常規(guī)發(fā)電機組的有功出力上限，ηre表示熱備用系數(shù)，p1(t)表示t時刻的系統(tǒng)負荷；

68、可再生能源輸出約束：

69、0≤ppv(t)≤psolar(t)

70、0≤pwp(t)≤pwind(t)

71、式中，ppv(t)表示電網(wǎng)在t時刻的光伏消納功率，psolar(t)表示電網(wǎng)在t時刻的光伏功率，pwind(t)表示電網(wǎng)在t時刻的風(fēng)電功率；

72、節(jié)點功率平衡約束：

73、

74、式中，gij表示節(jié)點i和節(jié)點j之間的導(dǎo)納矩陣的電導(dǎo)分量，bij表示節(jié)點i和節(jié)點j之間的導(dǎo)納矩陣的電納分量，表示節(jié)點i在時刻t的電壓幅值，表示節(jié)點j在時刻t的電壓幅值，θij(t)表示以節(jié)點i和節(jié)點j為端點的支路在時刻t的相角差，nbus表示節(jié)點個數(shù)，pwp(t,i)表示節(jié)點i的風(fēng)電機組在時刻t的出力，pload(t,i)表示節(jié)點i在時刻t的電力有功負荷，qload(t,i)表示節(jié)點i在時刻t的電力無功負荷，qg(t,i)表示節(jié)點i的常規(guī)發(fā)電機組在時刻t的無功出力，pg(t,i)表示節(jié)點i在t時刻的有功出力，ploss(t,i)表示節(jié)點i在時刻t的切負荷功率，gii表示節(jié)點i的導(dǎo)納矩陣的電導(dǎo)分量，bii表示節(jié)點i的導(dǎo)納矩陣的電納分量；

75、支路容量約束：

76、-pline(i,j)≤pij(t)≤pline(i,j)

77、式中，pij(t)表示連接i和j的支路在時刻t的有功傳輸功率，pline(i,j)表示連接節(jié)點i和j的支路的輸電通道容量；

78、節(jié)點電壓幅值約束：

79、

80、式中，表示節(jié)點i的節(jié)點電壓幅值下限，表示節(jié)點i的節(jié)點電壓幅值上限，ui(t)表示t時刻節(jié)點i的電壓幅值。

81、進一步的，上述時序生產(chǎn)模擬模型的目標函數(shù)為：

82、min(fge,ful+fge,on+fge,off+fwp,fix+fpv,fix+fload,fix)

83、式中，fge,ful表示火電機組燃料成本，fge,on表示火電機組啟動成本，fge,off表示火電機組停機成本，fwp,fix表示新能源棄風(fēng)成本，fpv,fix表示新能源棄光成本，fload,fix表示切負荷成本。

84、進一步的，上述根據(jù)當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的風(fēng)電棄電率，包括：

85、根據(jù)以下式子以及上述當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率，計算得到上述當前的風(fēng)電棄電率：

86、

87、式中，λ表示風(fēng)電棄電率，pwp(t)表示t時刻的實際風(fēng)電發(fā)電功率，pwind(t)表示t時刻的理論風(fēng)電發(fā)電功率。

88、進一步的，上述根據(jù)最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的棄風(fēng)成本，包括：

89、獲取單位電量的電價；

90、根據(jù)以下式子、當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率以及上述電價，計算得到當前的棄風(fēng)成本：

91、

92、式中，fwp表示棄風(fēng)成本，pwind(t)表示t時刻的理論風(fēng)電發(fā)電功率，pwp(t)表示t時刻的實際風(fēng)電發(fā)電功率，φ表示單位電量的電價。

93、進一步的，上述根據(jù)當前的輸電通道容量以及上一個輸電通道容量，計算得到當前的新增輸電通道成本，包括：

94、獲取當前的輸電通道容量的單位長度投資成本以及輸電通道總長度；

95、根據(jù)以下式子、上述當前的輸電通道容量、上一個輸電通道容量、上述單位長度投資成本以及上述輸電通道總長度，計算得到當前的新增輸電通道成本：

96、δfline＝(pline2-pline1)/pline1×μ×l；

97、式中，δfline表示當前的新增輸電通道成本，pline2表示上述當前的輸電通道容量，pline1表示上述上一個輸電通道容量，μ表示上述當前的輸電通道容量的單位長度投資成本，l表示上述輸電通道總長度。

98、進一步的，上述根據(jù)預(yù)設(shè)的通道容量步長對當前的輸電通道容量進行更新，得到更新后的輸電通道容量，包括：

99、根據(jù)以下式子、預(yù)設(shè)的通道容量步長以及當前的輸電通道容量，計算得到更新后的輸電通道容量：

100、pline2′＝pline2×(1+δ)；

101、式中，δ表示上述通道容量步長，pline2′表示上述更新后的輸電通道容量。

102、在上述方法項實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對應(yīng)提供了裝置項實施例；

103、本發(fā)明提供了考慮輸電通道擴展的海上風(fēng)電接入容量規(guī)劃裝置，包括：

104、數(shù)據(jù)獲取模塊、模型構(gòu)建模塊、模型求解模塊、風(fēng)電棄電率計算模塊、棄風(fēng)成本減少值計算模塊、新增輸電通道成本計算模塊以及接入容量確定模塊；

105、上述數(shù)據(jù)獲取模塊，用于步驟一、獲取機組參數(shù)以及待規(guī)劃地區(qū)的歷史全年的風(fēng)電功率、光伏功率和負荷；

106、上述模型構(gòu)建模塊，用于步驟二、根據(jù)上述機組參數(shù)、上述風(fēng)電功率、上述光伏功率以及上述負荷，以火電機組運行成本、新能源棄電成本以及切負荷成本之和最小為目標，構(gòu)建時序生產(chǎn)模擬模型以及時序生產(chǎn)模擬模型的約束條件；

107、上述模型求解模塊，用于步驟三、根據(jù)當前的風(fēng)電接入容量以及當前的輸電通道容量在各約束條件下對時序生產(chǎn)模擬模型進行求解，得到當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率；

108、上述風(fēng)電棄電率計算模塊，用于步驟四、根據(jù)當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的風(fēng)電棄電率，將當前的風(fēng)電棄電率與預(yù)設(shè)的風(fēng)電棄電率進行比對；若小于，則根據(jù)預(yù)設(shè)風(fēng)電接入容量更新值對當前的風(fēng)電接入容量進行更新，得到更新后的風(fēng)電接入容量，并跳轉(zhuǎn)步驟三；若大于，根據(jù)最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的棄風(fēng)成本；

109、上述棄風(fēng)成本減少值計算模塊、用于步驟五、根據(jù)當前的棄風(fēng)成本以及上一個棄風(fēng)成本之差，計算得到棄風(fēng)成本減少值；

110、上述新增輸電通道成本計算模塊，用于步驟六、根據(jù)當前的輸電通道容量以及上一個輸電通道容量，計算得到當前的新增輸電通道成本；

111、上述接入容量確定模塊，用于步驟七、將上述棄風(fēng)成本減少值與上述新增輸電通道成本進行比對，若上述棄風(fēng)成本減少值大于上述新增輸電通道成本，根據(jù)預(yù)設(shè)的通道容量步長對當前的輸電通道容量進行更新，得到更新后的輸電通道容量，并跳轉(zhuǎn)至步驟三；否則將上一個輸電通道容量所對應(yīng)的最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的風(fēng)電接入容量，作為待規(guī)劃地區(qū)的海上風(fēng)電接入容量。

112、在上述方法項實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對應(yīng)提供了一存儲介質(zhì)項實施例；

113、本發(fā)明提供了一種存儲介質(zhì)，包括處理器、存儲器以及存儲在上述存儲器中且被配置為由上述處理器執(zhí)行的計算機程序，上述處理器執(zhí)行上述計算機程序時實現(xiàn)本發(fā)明任意一實施例上述的考慮輸電通道擴展的海上風(fēng)電接入容量規(guī)劃方法。

114、本發(fā)明的實施例，具有如下有益效果：

115、本發(fā)明提供了考慮輸電通道擴展的海上風(fēng)電接入容量規(guī)劃方法、裝置以及存儲介質(zhì)上述方法，步驟一、獲取機組參數(shù)以及待規(guī)劃地區(qū)的歷史全年的風(fēng)電功率、光伏功率和負荷；步驟二、根據(jù)上述機組參數(shù)、上述風(fēng)電功率、上述光伏功率以及上述負荷，以火電機組運行成本、新能源棄電成本以及切負荷成本之和最小為目標，構(gòu)建時序生產(chǎn)模擬模型以及時序生產(chǎn)模擬模型的約束條件；步驟三、根據(jù)當前的風(fēng)電接入容量以及當前的輸電通道容量在各約束條件下對時序生產(chǎn)模擬模型進行求解，得到當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率；步驟四、根據(jù)當前的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的風(fēng)電棄電率，將當前的風(fēng)電棄電率與預(yù)設(shè)的風(fēng)電棄電率進行比對；若小于，則根據(jù)預(yù)設(shè)風(fēng)電接入容量更新值對當前的風(fēng)電接入容量進行更新，得到更新后的風(fēng)電接入容量，并跳轉(zhuǎn)步驟三；若大于，根據(jù)最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的實際風(fēng)電發(fā)電功率計算當前的棄風(fēng)成本；步驟五、根據(jù)當前的棄風(fēng)成本以及上一個棄風(fēng)成本之差，計算得到棄風(fēng)成本減少值；步驟六、根據(jù)當前的輸電通道容量以及上一個輸電通道容量，計算得到當前的新增輸電通道成本；步驟七、步驟七、將上述棄風(fēng)成本減少值與上述新增輸電通道成本進行比對，若上述棄風(fēng)成本減少值大于上述新增輸電通道成本，根據(jù)預(yù)設(shè)的通道容量步長對當前的輸電通道容量進行更新，得到更新后的輸電通道容量，并跳轉(zhuǎn)至步驟三；否則將上一個輸電通道容量所對應(yīng)的最小的風(fēng)電棄電率對應(yīng)的風(fēng)電接入容量，作為待規(guī)劃地區(qū)的海上風(fēng)電接入容量。因此本發(fā)明在確定風(fēng)電接入容量的過程中，通過計算當前的輸電通道容量對應(yīng)的棄風(fēng)成本以及上一個輸電通道容量對應(yīng)的棄風(fēng)成本之差，得到當前的棄風(fēng)成本的減少值，再通過計算當前的輸電通道容量以及上一個輸電通道容量，得到當前的新增輸電通道成本，最后通過比較當前的棄風(fēng)成本的減少值與當前的新增輸電通道成本之間的關(guān)系，得到風(fēng)電接入容量，使得這一方案考慮了輸電通道容量的擴展對棄風(fēng)成本和輸電通道容量增容的投資成本之間的影響，使規(guī)劃結(jié)果具有較高的經(jīng)濟性。