沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法及装置与流程

专利2025-06-29  4


所属的技术人员能够理解,本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此,本发明的各个方面可以具体实现为以下形式,即:完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、微代码等),或硬件和软件方面结合的实施例,这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图4来描述根据本发明的这种实施例的电子设备400。图4所示的电子设备400仅仅是一个示例,不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图4所示,电子设备400以通用计算设备的形式表现。电子设备400的组件可以包括但不限于:上述至少一个处理单元410、上述至少一个存储单元420、连接不同系统组件(包括存储单元420和处理单元410)的总线430、显示单元440。其中,所述存储单元存储有程序代码,所述程序代码可以被所述处理单元410执行,使得所述处理单元410执行本发明上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施例的步骤。例如,所述处理单元410可以执行如图2中所示的s1,基于送端地区的风光出力输出数据,分析支撑电源资源特性以及受端电网需求;s2,根据所述电源资源特性以及受端电网需求,建立包含不同电源配置的方案集合;s3,基于当前方案是否能够获取受端电网的缺电过程,调整目标函数,并基于所述目标函数建立送电曲线优化模型;s4,对所述送电曲线优化模型进行求解,得到当前方案的解,其中,所述当前方案的解包括当前方案所对应的优化送电曲线、电源配置和运行经济指标;s5,重复s3和s4,直到遍历所述方案集合的所有方案,得到所述方案集合的解集;s6,判断解集中是否存在最优解,若是,输出所述最优解;否则,返回s2。存储单元420可以包括易失性存储单元形式的可读介质,例如随机存取存储单元(ram)421和/或高速缓存存储单元422,还可以进一步包括只读存储单元(rom)423。存储单元420还可以包括具有一组(至少一个)程序模块425的程序/实用工具424,这样的程序模块425包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线430可以为表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备400也可以与一个或多个外部设备470(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信,还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信,和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口450进行。并且,电子设备400还可以通过网络适配器460与一个或者多个网络(例如局域网(lan),广域网(wan)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图所示,网络适配器460通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施例的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施例可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom,u盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本发明实施例的方法。在本发明的示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有能够实现本发明上述方法的程序产品。在一些可能的实施例中,本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式,其包括程序代码,当所述程序产品在终端设备上运行时,所述程序代码用于使所述终端设备执行本发明上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施例的步骤。参考图5所示,描述了根据本发明的实施例的用于实现上述地下管线探测方法的程序产品500,其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码,并可以在终端设备,例如个人电脑上运行。然而,本发明的程序产品不限于此,在本发明中,可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读存储介质的任意组合。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以通过任意种类的网络,包括局域网(lan)或广域网(wan),连接到用户计算设备,或者,可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。此外,上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明,而不是限制目的。易于理解,上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外,也易于理解,这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。通过以上的实施例的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施例可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom,u盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施例的方法。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施例。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由权利要求指出。应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。


背景技术:

1、加速推进以沙漠、戈壁、荒漠(简称“沙戈荒”)地区为重点,依托大规模风能与太阳能发电基地,协同周边高效节能的清洁煤电资源作为支撑体系,并借助特高压输电网络作为稳固的能源传输载体,构建新能源供应与消纳体系,是推动新能源产业高质量发展、加速新型电力系统构建的关键策略。鉴于“沙戈荒”地区得天独厚的可再生能源潜力,大规模新能源基地的建设与特高压直流输电工程的应用,对于区域资源的高效配置、提升新能源消纳能力、增加非化石能源消费比例及促进能源体系低碳转型,具有不可小觑的意义。

2、近年来,“沙戈荒”地区规划建设千万千瓦级新能源基地规模迅速扩张,但跨区域电力调配面临由新能源伴随的固有随机性与波动性、受端省份用电负荷的峰谷特性,以及新兴分时电价机制等多元因素叠加导致的更高不确定性挑战,与既往直流输电方法存在显著差异。因此,研发兼顾“送受两端”的新能源基地直流外送策略,设计能够综合考量上述复杂因素影响的动态送电规划,不仅是新能源输电通道规划的基石,也是提升通道效率、经济效益及系统稳定性的重要突破点。

3、尽管现有研究在结合新能源及调峰电源特性,并在一定程度上参考受端负荷典型日模式以制定或优化送电曲线方面取得了一定进展,且多考虑最小化弃电目标构建优化模型,然而现有策略未能充分考虑新能源出力的时间序列波动性、受端电力短缺的具体过程,以及新政策环境下基于价格机制的需求响应综合效应,尤其是在应对以风电、光伏为主的“沙戈荒”新能源基地日间峰谷结构变化带来的输电需求上,存在明显局限性。


技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题,本发明提供了一种沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法及装置。

2、根据本发明实施例的第一方面,提供一种沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,所述沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法包括:

3、s1:获取送端地区的风光出力输出数据、支撑电源资源特性以及受端电网需求;

4、s2:根据所述送端地区的风光出力输出数据、支撑电源资源特性以及受端电网需求,建立包含不同电源配置的方案集合;

5、s3:基于当前方案是否能够获取受端电网的缺电过程,调整目标函数,并基于所述目标函数建立送电曲线优化模型;

6、s4:对所述送电曲线优化模型进行求解,得到当前方案的解,其中,所述当前方案的解包括当前方案所对应的优化送电曲线、电源配置和运行经济指标;

7、s5:重复s3和s4,直到遍历所述方案集合的所有方案,得到所述方案集合的解集;

8、s6:判断解集中是否存在最优解,若是,输出所述最优解;否则,返回s2。

9、在本发明的一些示例实施例中,基于前述方案,所述s3包括:

10、判断当前方案是否能够获取受端电网的缺电过程;

11、若是,则以最小化新能源弃电量和火电燃料费、最大化送电量满足受端电网的缺电量,以及最大化送电曲线与受端电网电价和负荷变化情况的匹配程度为目标函数;

12、否则,以最小化新能源弃电量和火电燃料费、最大化送电曲线与受端电网分时电价和负荷变化情况的匹配程度为目标函数;

13、基于所述目标函数建立送电曲线优化模型。

14、在本发明的一些示例实施例中,基于前述方案,所述以最小化新能源弃电量和火电燃料费、最大化送电量满足受端电网的缺电量,以及最大化送电曲线与受端电网电价和负荷变化情况的匹配程度为目标函数时,所述目标函数为:

15、

16、其中,为时段,为第个火电站,为火电站在时段的出力;为单位燃料费及碳减排成本;为单位新能源弃电损失成本;为风电场k在时段的并网出力;为光伏电站m在时段的并网出力;为风电场k在时段的发电出力;为光伏电站m在时段的发电出力;为时段未能满足送电曲线的缺电量,为的权重参数;为时段的送电功率,为受端电网缺电量;为衡量送电曲线与受端电网缺电量匹配程度的权重;为衡量送电曲线与受端电网电价及典型日负荷变动趋势匹配程度的权重,为-1时段的送电功率。

17、在本发明的一些示例实施例中,基于前述方案,所述最小化新能源弃电量和火电燃料费、最大化送电曲线与受端电网分时电价和负荷变化情况的匹配程度为目标函数时,所述目标函数为:

18、

19、其中,为时段,为第个火电站,为火电站在时段的出力;为单位燃料费及碳减排成本;为单位新能源弃电损失成本;为风电场k在时段的并网出力;为光伏电站m在时段的并网出力;为风电场k在时段的发电出力;为光伏电站m在时段的发电出力;为时段未能满足送电曲线的缺电量,为的权重参数;为时段的送电功率;为衡量送电曲线与受端电网电价及典型日负荷变动趋势匹配程度的权重,为-1时段的送电功率。

20、在本发明的一些示例实施例中,基于前述方案,在s4之前,所述沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法还包括:

21、根据所述电源资源特性以及受端电网需求建立约束模型。

22、在本发明的一些示例实施例中,基于前述方案,所述约束模型包括基地电源出力子模型,

23、所述基地电源出力子模型包括:

24、系统约束,用于确保系统供需平衡;

25、火电站约束,用于确保火电站的运行遵守物理限制和技术限制;

26、风电站和光伏电站约束,用于确保风电和光伏电站的出力预测符合实际发电潜力;以及

27、抽水蓄能电站约束,用于确保抽水蓄能电站的水量平衡、能量转换效率以及运行模式互斥。

28、在本发明的一些示例实施例中,基于前述方案,所述约束模型还包括直流外送运行子模型,

29、所述直流外送运行子模型包括:

30、直流恒定运行时长约束,用于确保直流系统运行的稳定性和经济性;

31、直流爬坡约束,用于限制直流送电功率的调整速度;

32、直流送电通道容量限制,用于确保直流送电功率在任何时段内部超过直流通道的设计容量;

33、直流通道最小利用小时数约束,用于确保直流输电设施投资的经济效益;

34、新能源电量占比约束,用于确保新能源发电的总电量占比不低于预设比例;以及

35、最大允许缺电率约束,用于限制基地相对于送电曲线的缺电量比率。

36、根据本发明实施例的第二方面,提供一种沙戈荒新能源基地外送曲线优化装置,所述沙戈荒新能源基地外送曲线优化包括:

37、数据获取模块,所述数据获取模块用于获取送端地区的风光出力输出数据、支撑电源资源特性以及受端电网需求;

38、方案建立模块,所述方案建立模块用于根据所述送端地区的风光出力输出数据、支撑电源资源特性以及受端电网需求,建立包含不同电源配置的方案集合;

39、模型建立模块,所述模型建立模块用于基于当前方案是否能够获取受端电网的缺电过程,调整目标函数,并基于所述目标函数建立送电曲线优化模型;

40、模型求解模块,所述模型求解模块用于对所述方案集合中所有的送电曲线优化模型进行求解,得到方案集合的解集,其中,所述方案集合的解集包括方案集合中所有当前方案的解,当前方案的解包括当前方案所对应的优化送电曲线、电源配置和运行经济指标;

41、判断模块,所述判断模块用于判断所述解集中是否存在最优解。

42、根据本发明实施例的第三方面,提供一种电子设备,包括:处理器;以及存储器,所述存储器上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现第一方面中的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法。

43、根据本发明实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法。

44、本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:

45、1、提高能源利用效率和经济性:本发明一方面通过细致分析送端风光能源输出特性和受端电网的实际需求,能够更精准地匹配供给与需求,减少过剩或短缺现象,从而提升能源的整体利用效率;另一方面,送电曲线优化模型的引入考虑了运行经济指标,确保外送策略在满足供电安全的同时,也追求成本效益最大化,促进新能源基地的经济效益;

46、2、增强电网稳定性和可靠性:本发明通过建立并优化送电曲线,能够确保在不同的时间段内,满足受端电网缺电需求,能够有效调度各种电源配置,以平滑输出,增强电网的稳定性和可靠性,减少因可再生能源的间歇性对电网造成的影响;

47、3、促进清洁能源消纳:本发明考虑了风光能源的高效外送,因而有助于解决沙戈荒地区因本地消纳受限导致的清洁能源利用问题,加速实现能源结构的清洁转型;

48、4、灵活性与适应性:本发明通过建立包含多种电源配置的方案集合,并进行迭代优化,从而具备高度的灵活性和适应性,因而无论是面对短期的供需波动还是长期的能源规划,都能迅速调整策略,以适应不断变化的市场和技术条件。

49、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。


技术特征:

1.一种沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,所述沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法包括:

2.根据权利要求1所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,所述s3包括:

3.根据权利要求2所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,所述以最小化新能源弃电量和火电燃料费、最大化送电量满足受端电网的缺电量,以及最大化送电曲线与受端电网电价和负荷变化情况的匹配程度为目标函数时,所述目标函数为:

4.根据权利要求2所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,所述以最小化新能源弃电量和火电燃料费、最大化送电曲线与受端电网分时电价和负荷变化情况的匹配程度为目标函数时,所述目标函数为:

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,在建立送电曲线优化模型之前,所述沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法还包括:

6.根据权利要求5所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,所述约束模型包括基地电源出力子模型,

7.根据权利要求5所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法,其特征在于,所述约束模型还包括直流外送运行子模型,

8.一种沙戈荒新能源基地外送曲线优化装置,其特征在于,所述沙戈荒新能源基地外送曲线优化装置包括:

9.一种电子设备,包括:

10.一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,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法。


技术总结
本发明提供一种沙戈荒新能源基地外送曲线优化方法及装置,属于电力系统规划技术领域,为了解决沙戈荒地区的复杂性输电需求,方法包括:S1:获取送端地区的风光出力输出数据、支撑电源资源特性以及受端电网需求;S2:根据S1,建立包含不同电源配置阈值的方案集合;S3:基于当前方案是否能够获取受端电网的缺电过程,调整目标函数,并基于目标函数建立送电曲线优化模型;S4:对送电曲线优化模型进行求解,得到当前方案的解;S5:重复S3和S4,直到遍历方案集合的所有方案,得到方案集合的解集;S6:判断解集中是否存在最优解,若是,输出最优解;否则,返回S2。本发明能够提高能源利用效率和经济性。

技术研发人员:王筱,姜梦妍,王社亮,董闯,周恒,益波,程龙
受保护的技术使用者:中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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