一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法与流程

技术特征：
1.一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构建以满足不同容量海上风电功率接入的pcc点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数的pcc点优化选择模型；2)考虑海上风电随机波动对陆上电网运行的不确定性影响，采用典型场景法并构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行计算；3)根据pcc点优化选择模型对大规模海上风电集群接入给定陆上电网的pcc点数量、位置以及接入功率进行优化，得到最优的配置方案。2.根据权利要求1所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤1)中，pcc点优化选择模型以满足不同容量海上风电功率接入的pcc点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数，则有：minf＝{f1,f2}约束条件包括：海上风电集群经海上电网互联后并网的电气互联约束：海上风电预测误差产生的功率波动约束：其中，f1与f2分别表示目标函数，f1为陆上电网为消纳各pcc点接入相应的海上风电功率所需新建的电气设备投资成本，f2为海上风电功率接入后，陆上电网年发电费用，s
pcc,i
为pcc所在节点i的额定容量，s
wind,k
为第k个海上风电场的装机容量，n
pcc
为pcc所在节点的数量，n
m
为陆上电网提供的候选pcc点的数量，p
si
、q
si
分别为pcc所在节点i处与海上风电相关的有功、无功功率，δp
i
、δq
i
分别为pcc所在节点i处由海上风电预测误差导致的有功、无功功率不平衡量，v
i
为系统节点i的电压幅值，g
ij
、b
ij
为系统节点i与系统节点j之间的线路导纳，v
pcc,i
为pcc所在节点i的电压幅值，v
pccmax
、v
pccmin
分别为pcc点的电压幅值的上下限，h为对应物理量的预设置信水平值，系统节点j为与系统节点i相连接的节点。3.根据权利要求2所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，
其特征在于，所述的pcc点优化选择模型中，陆上电网为消纳各pcc点接入相应的海上风电功率所需新建的电气设备投资成本f1包括新建或扩建的陆上变压器、线路以及开关设备成本，则有：则有：则有：c
s,i
＝a
s
b
s
u
r,i
其中，c
t,i
为pcc所在节点i处的变压器总成本，c
l,i
为pcc所在节点i相连的新建线路的单位成本，l
i
为pcc所在节点i的交流电缆长度，c
s,i
为pcc所在节点i的开关设备成本，p
r,i
为pcc所在节点i处变压器的额定容量，u
r,i
和i
r,i
分别为与pcc所在节点i相连的新建交流电缆的额定电压和额定电流，a
p
、b
p
、β、a
s
、b
s
、a
l
、b
l
和c
l
均为常数。4.根据权利要求2所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)采用蒙特卡洛法抽样得到海上风电最大并网功率和陆上负荷的分布功率样本；22)采用k均值聚类法对抽样样本进行处理，得到大规模海上风电出力与陆上电网负荷的典型场景集；23)根据典型场景集求解陆上电网年发电费用。5.根据权利要求4所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤23)中，通过构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行求解，则有：其中，t表示场景数，n
g
为常规发电机组总数，ρ
s
为场景t出现的概率值，p
gi,t
为常规发电机组所在节点i在场景t下的有功出力，a
i
、b
i
、c
i
分别为常规发电机组的成本系数。6.根据权利要求5所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的基于机会约束规划的随机最优潮流模型的约束条件包括：陆上电网的潮流平衡约束：陆上电网的潮流平衡约束：陆上电网的控制变量约束：
p
gi,min
≤p
gi,t
≤p
gi,max
,i＝1,2,
…
,n
g
q
gi,min
≤q
gi,t
≤q
gi,max
,i＝1,2,
…
,n
g
陆上电网的状态变量约束：v
i,min
≤v
i,t
≤v
i,max
,i∈n
g
功率线性约束：采用机会约束描述的节点电压波动不等式约束：其中，上标“～”表示随机变量，无上标则表示确定性变量。p
gi,t
、q
gi,t
分别为常规发电机组所在节点i的有功出力和无功出力，分别为与常规发电机组所在节点i与海上风电相关的有功功率和无功功率，v
i,t
为常规发电机组所在节点i在场景t中的电压，v
i,max
和v
i,min
为正常运行时常规发电机组所在节点i电压的上下限，为常规发电机组所在节点i和常规发电机组所在节点j之间的线路两端电压相角差，p
gi,max
和p
gi,min
分别为常规发电机组所在节点i的有功出力上下限，q
gi,max
和q
gi,min
分别为常规发电机组所在节点i的无功出力上下限，s
ij,max
和s
ij,min
为系统节点i、j之间的线路潮流的上下限，为海上风电场k在风速v下的输出功率的上限值，为系统节点i的电压幅值，v
i,t,max
、v
i,t,min
分别为系统节点i在场景t中的电压上下限，n为陆上电网节点数。7.根据权利要求6所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤23)中，采用一次二阶矩法对基于机会约束规划的随机最优潮流模型进行求解。8.根据权利要求7所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的一次二阶矩法对基于机会约束规划的随机最优潮流模型进行求解的具体步骤为：231)对机会约束进行确定性处理；232)对潮流计算中的潮流方程进行线性化；233)计算状态变量的期望值；234)求解状态变量的方差，确定状态变量的概率密度分布。9.根据权利要求7所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的步骤231)中，采用将机会约束转化为确定性约束，则节点电压波动不等式约束简化描述为：φ(x
max
)-φ(x
min
)≥h其中，x为输出状态变量，φ(x)为x的概率分布函数，x
max
、x
min
分别为输出状态变量的上下限。
10.根据权利要求7所述的一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，其特征在于，所述的232)中，考虑海上风电功率的随机性导致的并网点电压波动，潮流方程进行线性化具体为：x
(t)
＝x
0(t)
s
0(t)
δw
(t)
其中，w
(t)
为t时刻的节点注入功率，x
(t)
为系统节点状态变量的实际值，s
0(t)
为系统灵敏度矩阵，且s0＝j-1
，j为系统的雅可比矩阵，x
0(t)
为系统状态变量的均值。

技术总结
本发明涉及一种基于机会约束规划的大规模海上风电接入点优化方法，包括以下步骤：1)构建以满足不同容量海上风电功率接入的PCC点新增电气设备投资成本与陆上电网年发电费用最小为目标函数的PCC点优化选择模型；2)考虑海上风电随机波动对陆上电网运行的不确定性影响，采用典型场景法并构建基于机会约束规划的随机最优潮流模型对陆上电网年发电费用进行计算；3)根据PCC点优化选择模型对大规模海上风电集群接入给定陆上电网的PCC点数量、位置以及接入功率进行优化，得到最优的配置方案。与现有技术相比，本发明具有考虑全面实际、求解效率高、实用安全稳定等优点。实用安全稳定等优点。实用安全稳定等优点。


技术研发人员：黄玲玲 闫金涛 符杨 刘璐洁 魏书荣 贾锋
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2022/2/6