风电集群接入系统规划的混合整数线性模型

发布时间：2019-10-01 22:36

【摘要】：作为大规模风电集中并网的首要环节,风电集群接入系统研究方面缺乏有效可靠的规划方法。在风电集群并网输电工程各项费用建模的基础上,以规划的整体经济性最优为目标,综合考虑各风电场年出力特性及工程规划实际情况,结合等效重构、栅格地图、分段线性化等方法,提出了风电集群接入系统规划的混合整数线性规划模型。该模型能够对实际大型风电基地工程中风电集群的划分、并网输电工程的容量配置、汇集升压站的优化选址和风电场公共连接点的选取等方面的决策进行综合协调优化配置,获取整体经济效益最优的方案。为增强模型的实用性,提出了汇集升压站局部选址优化方法,使得在提升模型精度的同时,缩短模型求解的时间。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。
【图文】：

示意图,风电,接入系统,风电场

66)kV及以上电压等级线路与电力系统连接的新建或扩建风电场的技术要求［20］。本文的风电集群接入系统规划的研究范围与规定保持一致，即研究含多个出口电压等级为110(66)kV及以上的风电场的风电集群接入系统规划。为简化分析，本文研究暂不考虑输电工程建设周期以及时序问题。由于大规模风电集群一般远离负荷中心，大部分风电场经风电场群的汇集升压站升压后，由更高电压等级(220kV/330kV及以上)的输电工程接入并网区域电网;部分距离电网比较近的风电场直接由出口电压等级(110kV)的输电线路直接接入电网，如图1所示。其中，经同一个汇集升压站并网的风电场构成一个风电场群，直接并网的风电场不属于任何一个风电场群。图1风电集群接入系统示意图Fig.1Diagramofwindfarmintegrationsystem在已知风电场选址及备选风电场公共连接点(风电场与公共电网连接的第一落点［20］)位置坐标的前提下，风电集群接入系统规划拟解决的问题主要包含7个方面:①风电场直接并网与否及风电场群的划分;②风电场变电站的容量配置;③风电场群内部汇集输电线路的容量配置;④风电场群汇集升压站的选址定容;⑤汇集升压站并网输电线路的容量配置;⑥直接并网风电场输电线路的容量配置;⑦风电场/风电场群公共连接点的选龋1.2优化目标综合考虑接入系统的建设成本和运行收益，风电集群接入系统规划以输电工程的整体经济性最优为规划的目标。从成本角度分析，整体经济性最优亦可表166

曲线,风电场,曲线,风电

点的线路长度，其取决于汇集升压站的选址坐标(xk，yk);标量Lw，i为风电场直接并网的线路长度;r为基准折现率;Y为输电工程的服役年限;pcur为弃风补偿电价;Ecurw为风电场年弃风电量;FLS(SLSw)、FLL(SLLw)、FHS(SHSk)、FHL(SHLk，i)分别为风电场变电站、风电场输出线路、汇集升压站、升压站并网输电线路的单位建设成本函数。考虑到相同电压等级输电工程的单位建设成本主要取决于输电容量S［18］，因此本文将这些成本表达为关于输电容量的阶梯函数。图2为某个装机容量为100MW风电场的年持续出力曲线，记为Pdurw(t)。当风电场的出力受限于输出线路的有功功率限制PLLw时，风电场出力大于PLLw的部分将无法送出。图中TLLw的物理意义为风电场出力不小于PLLw的年累积持续时间。因此，图2中阴影部分面积即为风电场受输电功率PLLw限制而引起的弃风电量Ecurw，而空白部分面积则为风电场年实际所发电量Ew［16］，两部分面积之和为该风电场年可发电量。图2风电场持续出力曲线Fig.2Annualoutputdurationcurveofawindfarm因此，，风电场的年弃风电量可表示为Ecurw=0PLLw≥Pdur，maxw∫TLLw0Pdurw(t)dt－PLLwTLLw0≤PLLw＜Pdur，max{w(9)考虑资金的时间价值，式(1)中接入系统输电工程传输风电收益的净现值可描述为BTW=∑wpTWEw［(1+r)Y－1］/［r(1+r)Y］(10)式中，pTW为接入系统输电工程输送风电的价格;Ew为风电场年实际发电量。Ew=Ecur0w－Ecurw=∫87600Pdurw(t)dt－Ecurw(1
【作者单位】：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学);国网浙江省电力公司经济技术研究院;
【基金】：国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA050208) 国家自然科学基金项目(51177043) 高等学校学科创新引智计划(B08013)资助
【分类号】：TM614

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