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）

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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.

因此,可选取不确定性因素集合E_w={e₁, e₂},其中,e₁表示海上风电场出力的不确定性;e₂表示海上风电接入网络中负荷的不确定性.计算参数集内e₁和e₂的Vague值,即利用

t_{F (e_{1})}

和

t_{F (e_{2})}

表征某海上风电场不确定性因素的真隶属度的下界;利用1-

f_{F (e_{1})}

和1-

f_{F (e_{2})}

表征某海上风电场不确定性因素的真隶属度的上界;利用

τ_{F (e_{1})}

和

τ_{F (e_{2})}

表征某海上不确定性因素的信息不完备程度.e₁属于正指标,值越大越优,其对应的Vague值计算公式为

由表2可知,在改进的IEEE 39节点系统中,输电网鲁棒扩展规划模型相较于常规扩展规划模型Vague典型场景下海陆线路投建费用增加 0.644 8亿元,Vague极限场景下线路投资成本增加 0.605 3亿元.但是同样因为大幅降低海上弃风、切负荷量,在Vague典型场景下输电网鲁棒扩展规划方案的总成本比常规扩展规划模型的总成本降低6.24亿元,Vague极限场景下降低29.01亿元.可以看出,由于鲁棒规划模型规划线路多于常规输电网规划模型的投建线路,海陆投建成本有所上升,但综合考虑海上弃风和弃负荷成本后,总成本却有所减小.对应场景4中Vague极限不确定性集合下改进IEEE 39节点系统的输电网鲁棒规划方案如图6所示.图中:G表示发电机.

由表1和表2可知,无论是算例中的常规扩展规划方案还是鲁棒扩展规划方案,都可能出现弃风切负荷的情况,而扩展规划的目的并非不计成本地全额消纳海上风电,而是综合考虑各方面指标后在海上风电以及系统负荷不确定影响下,牺牲部分经济效益,使得系统的海上弃风率、切负荷率较小,实现海陆线路投资成本与海上风电消纳之间的动态平衡.对比4个场景可以看出,改进Garver 6节点系统或改进IEEE 39节点系统的输电网鲁棒扩展规划方案都比常规扩展规划方案在线路投建成本上有所增加,目的是在一定程度上增强输电网架骨架结构,以更好地应对海上风电带来的复杂不确定性,使得扩展方案无论是典型随机场景还是Vague极限场景下都可以更好地消纳海上风电,提高应对海上风电波动的鲁棒性以及综合效果.