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计及海上风电不确定性的输电网两阶段鲁棒扩展规划
田书欣, 韩雪, 符杨, 苏向敬, 李振坤
上海交通大学学报    2024, 58 (9): 1400-1409.   DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.028
摘要   (1269 HTML6 PDF(pc) (1718KB)(47)  

海上风电复杂多重不确定性给输电网络结构的安全性和鲁棒性带来极大挑战.为了提升电网网架对海上风电的适应能力,提出基于Vague软集的海上风电接入下输电网两阶段鲁棒扩展规划方法.首先,引入Vague软集理论,从真隶属度函数、伪隶属度函数和未知信息测度等角度将海上风电的多重综合不确定因素转化为不确定性参数集,并采用蒙特卡罗模拟进一步构建海上风电Vague场景集;然后,建立基于Vague不确定性场景集的海上风电接入下输电网两阶段鲁棒扩展规划模型,第一阶段以海陆线路建设、网损费用等投资总费用最小为目标,第二阶段以海上风电弃风与切负荷量最小为目标,并结合基于二阶锥松弛后的交流潮流约束,利用第二阶段模型返回的弃风与切负荷期望值修改第一阶段模型的运行变量,得到迭代后的输电网鲁棒规划方案;最后,调用Gurobi数学优化引擎对Garver6节点系统与IEEE 39节点系统进行算例分析,以验证所提鲁棒扩展规划方法的有效性和可行性.



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图5 改进后的Garver 6节点系统场景4规划方案示意图
正文中引用本图/表的段落
基于以上场景进行计算,并根据海陆线路投资成本、海上风电弃风率、线路切负荷率以及综合运行成本等指标对比分析系统规划结果.由于传统Garver 6节点系统与IEEE 39节点系统均不包含海上风电机组,为了验证所提方案,在改进 Garver 6节点系统中节点6配置500和400 MW的海上风电机组;在改进IEEE 39节点系统中节点41、42分别新增400和500 MW的海上风电机组.线路造价为7.96万元/km,海底电缆造价为400万元/km,资金折现系数为10%,线路切负荷成本系数为 2.79万元/(MW·h),海上弃风成本系数为 0.069万元/(MW·h).结合式(6)~(35)中的海上风电接入下输电网鲁棒扩展规划模型,对改进的Garver 6节点系统进行求解,得到的线路扩展规划结果如表1所示.表1中Vague极限是指基于Vague软集的不确定性边界值,典型随机场景为Vague场景集内部的典型随机场景,总成本为综合考虑海陆线路投建费用与弃风、切负荷惩罚费用之后的总费用.根据扩展规划方案可知,输电网鲁棒扩展规划模型相较于常规扩展规划模型典型场景下线路投建费用增加 0.309 7亿元、Vague极限场景下线路投建费用增加 0.308 1亿元.然而由于鲁棒规划方案在海上风电弃风、切负荷量方面的优化,使得其总成本在Vague典型场景与Vague极限场景下均反而低于常规输电网扩展规划模型的总成本,分别降低6.2亿元和15.18亿元.对应场景4中Vague极限不确定性集合下改进Garver 6节点系统的输电网鲁棒规划方案如图5所示.
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