一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法

技术领域

本发明涉及电力系统调度运行控制技术领域，特别是一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法。

背景技术

近年来，随着新能源发电的快速发展，业内对于新能源出力预测、电网的新能源接纳能力等都有了丰富的研究，为新能源的调控提供了基础。另一方面，自然灾害下输电线路故障概率的评估也有了大量研究，为电网安全风险评估提供了基础。但是，对于评估自然灾害下新能源的发电及其外送风险，目前还没有相关的综合性研究，因此，极端天气下新能源调控还缺少相关量化依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法，能够从源侧和网侧全面量化自然灾害对新能源集群发电及其送出的风险，为极端天气下新能源调控提供量化依据。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法，包括：

确定待分析的新能源集群及其所包含的新能源电站集合，以及风险分析周期；对应各风险分析周期，执行以下操作：

获取电网状态估计数据、新能源电站预测数据，以及与所述新能源电站集合关联的输电通道和输电通道的考核故障数据；

根据获取到的数据，对当前电网运行方式下各输电通道关联的各静态安全校核故障进行静态安全校核，得到各新能源电站有功出力对输电通道有功潮流的灵敏度以及支路开断分布因子；

根据获取到的数据，以及所述灵敏度和支路开断分布因子，求解预先构建的所述新能源电站集合的出力优化模型，得到所述新能源电站集合的出力之和的最大值及其关键受限因素；

根据所述出力之和的最大值及其关键受限因素，确定所述新能源电站集合的送出不足风险；

根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险；

根据所述新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险。

可选的，所述新能源电站预测数据包括各新能源电站在预测时刻的预测出力，以及新能源电站在预测时刻受外部灾害影响引发部分机组故障停运后的预测出力及其概率；

所述根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险，公式为：

其中，用t

可选的，所述预先构建的新能源电站集合的出力优化模型，表示为：

所述出力优化模型考虑的约束包括：输变电设备安全约束、输电通道基态安全约束和自然灾害导致预想故障下的安全约束；

输变电设备安全约束包括新能源电站出力上下限约束，表示为：P

输电通道基态安全约束包括基态下输电通道正向限额安全约束和基态下输电通道反向限额安全约束，分别表示为：

自然灾害导致预想故障下的安全约束包括预想故障下输电通道正向限额安全约束和预想故障下输电通道反向限额安全约束，分别表示为：

式中，P

可选的，所述根据出力之和的最大值及其关键受限因素，确定所述新能源电站集合的送出不足风险，包括：

判断新能源电站集合出力之和的最大值所对应的关键受限因素是否包含预想故障安全约束，若不含预想故障安全约束，则置预设标志位flag＝0，否则置flag＝1，并记录受限的输电通道集合B(B∈A)，及其关联的预想故障集合F

比较所述新能源电站集合出力之和的最大值P

若

若

若

其中，

可选的，所述根据新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险，包括：

按照公式R

第二方面，本发明提供一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析装置，包括：

分析对象确定模块，被配置用于确定待分析的新能源集群及其所包含的新能源电站集合，以及风险分析周期；

数据获取模块，被配置用于，按照所述风险分析周期，获取电网状态估计数据、新能源电站预测数据，以及与所述新能源电站集合关联的输电通道和输电通道的考核故障数据；

安全校核模块，被配置用于，根据获取到的数据，对当前电网运行方式下各输电通道关联的各静态安全校核故障进行静态安全校核，得到各新能源电站有功出力对输电通道有功潮流的灵敏度以及支路开断分布因子；

优化分析模块，被配置用于，根据获取到的数据，以及所述灵敏度和支路开断分布因子，求解预先构建的所述新能源电站集合的出力优化模型，得到所述新能源电站集合的出力之和的最大值及其关键受限因素；

送出不足风险分析模块，被配置用于，根据所述出力之和的最大值及其关键受限因素，确定所述新能源电站集合的送出不足风险；

出力不足风险分析模块，被配置用于，根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险；

出力送出不足风险确定模块，被配置用于，根据所述新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险。

可选的，所述数据获取模块获取的所述新能源电站预测数据包括各新能源电站在预测时刻的预测出力，以及新能源电站在预测时刻受外部灾害影响引发部分机组故障停运后的预测出力及其概率；

所述出力不足风险分析模块根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险，公式为：

其中，用t

可选的，所述出力不足风险分析模块根据出力之和的最大值及其关键受限因素，确定所述新能源电站集合的送出不足风险，包括：

判断新能源电站集合出力之和的最大值所对应的关键受限因素是否包含预想故障安全约束，若不含预想故障安全约束，则置预设标志位flag＝0，否则置flag＝1，并记录受限的输电通道集合B(B∈A)，及其关联的预想故障集合F

比较所述新能源电站集合出力之和的最大值P

若

若

若

其中，

可选的，所述出力送出不足风险确定模块根据新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险，包括：

按照公式R

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法。

有益效果

本发明的自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法，针对现有技术缺少极端天气情况下新能源集群出力送出风险量化评估方法的问题，从源侧和网侧全面考虑了外部自然灾害对新能源出力不足和外送不足的影响，并通过优化电网对新能源集群的接纳能力，全面量化了自然灾害对新能源集群出力及其送出风险，能够实现于调控中心处对所监控的新能源电站集群进行处理外送风险的分析，为极端天气下新能源调控提供量化依据。

附图说明

图1所示为本发明自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法的流程示意图；

图2所示为本发明自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法在一种实施例中的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

本发明的技术构思为：考虑到新能源集群出力外送不足风险主要有两方面引起，一是灾害导致源侧发电能力不足，二是灾害引发新能源外送通道故障降低了输电能力。因此本发明将新能源电站出力预测值作为评价出力外送不足风险的基准值，根据自然灾害影响并结合新能源机组状态，分析新能源机组停运概率，修正新能源出力预测值下限及其概率，计算出力不足风险；然后，根据自然灾害对新能源多级外送通道影响，评估通道故障概率及其输电能力，建立考虑多级通道安全约束的新能源集群出力最大化优化模型，计算外送不足风险；最后，综合新能源出力不足风险、外送不足风险，确定新能源集群出力外送不足风险。

实施例1

本实施例介绍一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法，参考图1，方法包括：

确定待分析的新能源集群及其所包含的新能源电站集合，以及风险分析周期；对应各风险分析周期，执行以下操作：

获取电网状态估计数据、新能源电站预测数据，以及与所述新能源电站集合关联的输电通道和输电通道的考核故障数据；

根据获取到的数据，对当前电网运行方式下各输电通道关联的各静态安全校核故障进行静态安全校核，得到各新能源电站有功出力对输电通道有功潮流的灵敏度以及支路开断分布因子；

根据获取到的数据，以及所述灵敏度和支路开断分布因子，求解预先构建的所述新能源电站集合的出力优化模型，得到所述新能源电站集合的出力之和的最大值及其关键受限因素；

根据所述出力之和的最大值及其关键受限因素，确定所述新能源电站集合的送出不足风险；

根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险；

根据所述新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险。

参考图2，以下具体介绍本实施例在进行新能源集群出力外送风险分析中的步骤。

一、方法准备

在执行本实施例的风险分析前，首先需要确定待分析的新能源集群对象及与其相关的输电通道，这些输电通道可为当前调控中心的监控对象，或可获取相关监控数据的输电通道。

为实现风险的周期性在线分析，本实施例中，将在线分析的周期记为T，在此基础上，本实施中，记新能源电站集合为N，下述分析过程以t

二、数据获取

本实施例将(t

在各风险分析周期，本实施例需要获取电网状态估计数据、新能源电站预测数据，以及与所述新能源电站集合关联的输电通道和输电通道的考核故障数据，其中新能源电站预测数据包括各新能源电站在预测时刻的预测出力，以及新能源电站在预测时刻受外部灾害影响引发部分机组故障停运后的预测出力及其概率。

三、数据分析

3.1出力不足风险分析

在这部分中，本实施例将新能源电站出力预测值作为评价出力外送不足风险的基准值，根据外部自然灾害影响并结合新能源机组状态，分析新能源机组停运概率，修正新能源出力预测值下限及其概率，计算出力不足风险。

具体即，本实施例根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险，公式为：

其中，用t

3.2送出不足风险分析

在这一部分，本实施例根据自然灾害对新能源多级外送通道影响，评估通道故障概率及其输电能力，建立考虑多级通道安全约束的新能源集群出力最大化优化模型，计算外送不足风险。

具体的，首先，本实施例根据获取到的数据，对当前电网运行方式下F

本实施例中，以新能源电站集合N中新能源出力最大化为目标，考虑输变电设备以及输电通道基态以及自然灾害导致预想故障下的安全约束、新能源电站出力上下限约束，构建的新能源电站集合的出力优化模型表示为：

所考虑的约束包括：

输变电设备安全约束包括新能源电站出力上下限约束，表示为：P

输电通道基态安全约束包括基态下输电通道正向限额安全约束和基态下输电通道反向限额安全约束，分别表示为：

自然灾害导致预想故障下的安全约束包括预想故障下输电通道正向限额安全约束和预想故障下输电通道反向限额安全约束，分别表示为：

式中，P

对上述预先构建的线性规划模型进行求解，可得到新能源电站集合N出力之和最大值P

根据新能源电站集合N出力之和最大值P

比较新能源电站集合出力之和的最大值P

若

若

若

其中，

四、出力送出不足风险的确定

在分析得到出力不足风险和送出不足风险后，根据新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，即可确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险，包括：

按照公式R

后续可转至前述第二部分并重复第二至第四部分的内容实现下一风险分析周期的新能源电站集合N的出力送出不足风险的分析。

实施例2

与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析装置，包括：

分析对象确定模块，被配置用于确定待分析的新能源集群及其所包含的新能源电站集合，以及风险分析周期；

数据获取模块，被配置用于，按照所述风险分析周期，获取电网状态估计数据、新能源电站预测数据，以及与所述新能源电站集合关联的输电通道和输电通道的考核故障数据；

安全校核模块，被配置用于，根据获取到的数据，对当前电网运行方式下各输电通道关联的各静态安全校核故障进行静态安全校核，得到各新能源电站有功出力对输电通道有功潮流的灵敏度以及支路开断分布因子；

优化分析模块，被配置用于，根据获取到的数据，以及所述灵敏度和支路开断分布因子，求解预先构建的所述新能源电站集合的出力优化模型，得到所述新能源电站集合的出力之和的最大值及其关键受限因素；

送出不足风险分析模块，被配置用于，根据所述出力之和的最大值及其关键受限因素，确定所述新能源电站集合的送出不足风险；

出力不足风险分析模块，被配置用于，根据所述新能源电站预测数据，确定所述新能源电站集合的出力不足风险；

出力送出不足风险确定模块，被配置用于，根据所述新能源电站集合的送出不足风险和出力不足风险的大小关系，确定所述新能源电站集合的出力送出不足风险。

上述各功能模块的具体功能实现参考实施例1中的相关内容，不予赘述。

实施例3

本实施例介绍一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1所述的自然灾害下新能源集群出力外送风险在线分析方法

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。