电力系统规划与静态安全评估软件设计与实现

设计并实现了电力系统规划与静态安全评估相结合的应用软件,基于模块化的思想将系统分为电源规划、电网规划、静态电压稳定分析与安全风险评估4个功能模块。采用ORACLE数据库统一管理各模块所需数据,保证了模块之间的数据同步。在电源规划中采用改进的等备用率法进行机组检修规划,实现了多分段机组随机生产模拟技术,并考虑了水电机组和抽水蓄能机组。在电网规划中增加了N-2安全校验。在静态电压稳定分析中采用了基于π型基本回路模型的电压稳定指标。在安全风险评估中建立了能定量评估规划网络和运行网络安全状况的风险评估指标体系。华东地区某实际电力系统的仿真计算验证了该软件系统架构和算法的正确性和有效性。     

电力系统灵活性评价研究综述

针对大规模风电场、光伏电站等间歇性电源接入后电力系统的灵活性问题,从电力系统灵活性的定义、量化指标、评价方法三方面系统地总结了当前国内外电力系统灵活性评价研究的成果与进展。并在此基础上就广义的电力系统灵活性定义和内涵,电力系统设备、网络、子系统等不同组成部分和层级的灵活性量化指标,电源扩展规划、机组组合和经济调度等应用场景下的灵活性评价方法等问题进行阐述与讨论。最后,对电力系统灵活性的研究进行了展望,阐述了电力系统灵活性评价下一步研究中需要关注的问题和重点方向。     

基于遗传算法的典型日最优负荷分配方法

合理的电源负荷分配规划对提高电力系统的安全性、可靠性以及经济型有着重要的作用。对于中长期电力系统扩展建设、规划,通过合理的计算能够有效减小成本以及获得最大利益。本文采用IEEE-RTS系统已知的机组技术与经济参数、系统典型日负荷特性、机组可靠性参数,以不低于20%系统备用容量、N-1准则为约束,建立了相应约束条件下以电力系统总费用最小的模型。利用遗传算法具有求解复杂非线性问题解的优势,得到最优的电源分配规划模型。     

计及碳排放流的电力系统低碳规划

为促进电力行业实现低碳目标，合理有效的电力系统规划至关重要，需求响应参与电力系统规划是减少系统碳排放的重要手段。为此，设计了计及碳排放流和需求响应的电力系统双层低碳规划模型。上层规划模型为投资规划模型，以投资成本与运行成本之和最低为目标，内嵌全年8760 h时序运行模拟模型，采用机组聚类线性化方法对传统燃煤机组进行建模，协调优化传统机组、新能源和储能的投建容量；下层模型根据上层模型计算出的机组出力和线路潮流数据，基于碳排放流理论和负荷侧阶梯碳价机制形成需求响应模型，合理调节负荷分布以降低碳排放量及碳排放成本。最后，在改进的IEEE RTS-24节点系统上对所提模型进行了分析与验证。     

电力系统调峰电源规划优化模型探讨及其应用

针对电力系统中日益出的调峰问题，提出实用的调峰电源规划优化模型，通过由运行模拟和可靠性计算获得的各类技术经济指标和可靠性指标的比较分析，从拟定的方案中找出规划期内经济合理的调峰电源建设方案，确定系统中调峰电源的合理建设规模和装机进度，指导和安排实际电力系统调峰电源的合理建设。提出的模型已应用于某省电力系统的调峰电源规划，应用情况表明该模型是合理、实用的。     

电力系统黑启动关键技术研究综述

作为大停电事故后快速恢复电力系统的第一步,黑启动一直是电力系统领域研究的重要课题。为对电力系统黑启动研究提供指导和参考,本文总结了近年来国内外电力系统黑启动研究的重要成果,从黑启动电源选择、被启动机组选择、黑启动路径规划、负荷恢复及安全校验等5个方面系统介绍了黑启动关键技术的研究进展,然后对今后的研究方向做了展望,指出利用新能源电源实施黑启动、研究黑启动辅助决策技术、制订扩展黑启动方案以及关注黑启动实施操作是未来的发展趋势。     

考虑风电的电源电网协调规划

由于风电具有间歇性、波动性和随机性等特性,充足的灵活可调节电源是电力系统消纳大规模风电的必要条件,因此,在电源电网协调规划中需要考虑风电、灵活可调节电源和普通常规燃煤电源的合理比例。采用区间数表示风电和负荷的不确定性,建立基于区间优化方法的能够同时考虑风电、燃气发电和燃煤发电的动态电源电网协调规划数学模型。该模型以规划期内投资成本和运行成本综合最小为目标函数,以电力系统运行安全为约束条件。为了体现燃气发电机组对风电和负荷不确定性的灵活调节作用,采用简化的机组组合模型模拟电力系统中各类型机组的调度运行。所建立的数学模型是一个混合整数线性规划模型,在GAMS上实现编程并调用CPLEX求解器进行求解,IEEE-30节点算例验证了所提方法的有效性。     

基于约束序优化算法的电源扩展规划方法

合理的电源规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提和基础,在满足各项电力系统技术性指标和电力需求的前提下降低电源建设成本,对于我国电力系统的可持续发展具有重要意义。深入分析了电源规划年值效益、单阶段电源规划问题的建模与求解方法。首先,将电源规划的可靠性效益和环境效益归算到经济效益,进而构建统筹考虑投资运行成本、可靠性成本、环境成本的经济性电源规划模型;然后,利用约束序优化算法对模型进行求解,并与常规的求解方法形成对比;最后,基于仿真算例验证了所提方法的准确性和有效性。研究结果表明,所提方法能够大幅度提升电源规划模型的求解精度与求解效率。     

电力系统规划建模问题探讨

电力系统规划的基础是建立模型 ,论述并探讨电力系统规划中的电源规划、维修规划、水火电运行规划及起停规划建模问题 ,其内容主要包括 :各类规划模型的目标函数建模、约束条件设定及其意义、模型求解方法等。     

基于博弈理论的电力系统扩展规划方法研究

随着我国电力建设的加强以及对电力系统研究的不断深入,如何根据电力市场中不同投资主体的优势和特点研究最合理的电力系统扩展规划方案,对于我国电力系统的可持续发展具有重要意义。提出了一种基于合作博弈的电力系统扩展规划方法。首先,根据电力市场下各主体的投资和收入情况,分别建立相对应的经济规划模型,进而,基于发电公司和电网公司之间的影响机理以及博弈行为分析,构建电力系统中不同投资主体间的合作博弈规划模型;然后,利用迭代搜索法对模型进行求解;最后,基于仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

广东广西2020年长远电源扩展规划研究

根据广东、广西的能源资源分布特点和预测的负荷水平，采用在北美广泛应用的电力系统规划方法，利用ＭＩＰＰＳ程序对广东、广西两省区长远电源规划进行了研究，提出了今后２５年的能源开发政策和各类电源的建设规划及建设时序。本文是对中国－加拿大合作项目华南电力系统研究《Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｓ（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ＆ Ｇｕａｎｇｘｉ）》的概括和总结。     

HELP模型及其在水电优化开发和电力系统电源优选中的应用

ＨＥＬＰ是为水电优化研究及电力系统扩展电源选择而研制的动态规划和线性规划相结合的模型。主要功能是电源优选、水电规划（含梯级开发方案、开发时序及电厂水能参数选择）、电厂项目评估及电力系统电厂群运行优化。     

低碳经济下基于排放轨迹约束的电力系统电源扩展规划模型

电力行业低碳化是应对全球气候变暖、实现我国社会经济可持续发展的关键,而电源规划将在其中发挥至关重要的作用。本文深入揭示了低碳经济相关要素及其对电源规划的影响,并结合基于总额度约束的CO2排放轨迹,建立了低碳经济下基于排放轨迹约束的电力系统电源扩展规划模型。该模型在传统模型的基础上将低碳电力技术成本、碳交易费用以及碳排放超过排放轨迹额度的惩罚费用加入目标函数,将CO2减排目标引入约束条件,从而更全面地反映低碳经济以及国家不同减排模式下的电源规划费用。利用该模型对某省级电网的电源扩展规划进行了研究,结果验证了所提出模型的正确性和有效性。     

电力市场环境下的输电网扩展规划

随着电力体制改革的深入和电力市场化的发展,大量非电力系统电源要求接入系统运行,由于传统的电网规划和建设中没有考虑到该因素,因此系统运行的可靠性和经济性上存在着隐患。针对这种情况,提出了一种基于多场景下系统运行最优化的电网扩展规划方法,不仅可以得出一个有较好适应性的规划方案,而且通过对非电力系统电源的不同出力下限的讨论,可在求得最经济的电网扩展规划方案的同时得出非电力系统电源的最大允许出力下限。算例证明了本文算法的可行性和有效性。     

电力市场环境下的输电网扩展规划

随着电力体制改革的深入和电力市场化的发展,大量非电力系统电源要求接入系统运行,由于传统的电网规划和建设中没有考虑到该因素,因此系统运行的可靠性和经济性上存在着隐患.针对这种情况,提出了一种基于多场景下系统运行最优化的电网扩展规划方法,不仅可以得出一个有较好适应性的规划方案,而且通过对非电力系统电源的不同出力下限的讨论,可在求得最经济的电网扩展规划方案的同时得出非电力系统电源的最大允许出力下限.算例证明了本文算法的可行性和有效性.     

考虑能源可持续发展的电力系统多目标扩展规划

揭示了能源可持续发展标准对电力系统规划的影响,在该标准的基础上,建立综合考虑电力系统投资运行成本、温室气体排放量和能源多元化的多目标电力系统扩展规划模型。将低碳电力技术成本、碳排放成本以及需求侧管理成本加入成本目标函数,通过建立多目标规划的折中模型寻找不同目标之间的最优方案。利用该模型对某地区的电力系统扩展规划进行研究,并阐述了研究结果。     

多元电力系统中抽水蓄能的经济性问题研究

提出了从多元电力系统的角度对抽水蓄能进行经济性分析的方法。基于混合整数规划构建了含火电、CCGT、水电、风电、核电、抽水蓄能等各类电源的多元电力系统机组组合模型。采用该模型计算抽水蓄能单位容量的收益现值,并与单位容量的投资成本比较以分析其经济性。算例测试的结果证明了模型和方法的可行性。在此基础上,进一步研究了负荷侧的峰谷差率、电源侧的风电容量、水火电比例、核电容量和火电调节范围变化对抽水蓄能经济性的影响。算例结果显示,水火电比例、风电容量以及核电容量的变化对抽水蓄能的经济性的影响较大。     

大规模可再生能源并网条件下天然气机组调峰空间估算

风能等可再生能源在系统中的占比逐步增大,对电力系统调峰提出了新的挑战。系统调峰容量的不足将严重影响系统安全稳定运行,同时也在很大程度上限制了可再生能源的消纳。鉴于天然气机组良好的调峰优势,主张燃机适合作为电网主要的调峰电源之一。建立燃气机组调峰空间估算模型,考虑风电等可再生能源发电和负荷的随机性对电力系统调峰需求的影响,引入条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)理论对电力系统调峰容量的不确定性进行较好的风险控制。最后计及其他各类电源调峰能力,实现系统调峰容量的合理配置。通过对中国某地区系统实际情况进行算例分析,表明该模型能有效求出一定置信水平和调峰裕度下的燃气机组调峰空间,为电源规划提供参考。     

考虑碳约束的区域电源多阶段双层扩展规划方法

能源电力行业占据碳排放的比例较大,其中以新能源为主的电源结构调整是重要手段。提出了一种考虑碳约束的区域电源多阶段双层扩展规划方法,该方法适用于多区域电力系统协调可再生能源拓展规划与电网建设的多阶段决策,实现考虑碳约束和可再生能源出力不确定的双层优化。在上层模型中,分别计算每个区域的扩展成本和碳排放量。在下层模型中,将上层得到的总扩展成本和碳排放量作为多区域扩展规划中的约束,对区域发电和跨区输电进行同步扩容。所提双层规划模型可避免某地区在没有补偿的情况下承担额外的扩展成本,并为多区域电力系统扩展中的参与地区提供积极互动。应用算例表明了所提长期规划模型的可行性和有效性。     

计及火电机组灵活性改造的电源扩展弱鲁棒规划

风电出力的不确定性给电力系统规划与优化运行带来较大挑战。对火电机组进行灵活性改造能有效提升电力系统的灵活性、促进风电的消纳。文中利用盒式约束与1-范数约束对不确定风电出力进行建模,考虑火电机组的灵活性改造技术优势和经济耗费,从电力系统价值整体提升的角度出发,建立了以投资费用与系统运行成本之和最小为优化目标的电源弱鲁棒优化规划模型。所提模型改善了传统鲁棒规划模型的保守度,提升了规划方案的经济性。以改进的IEEE-RTS24节点系统与区域电网实际系统对所提模型进行仿真分析,算例结果验证了所提模型的鲁棒性与经济性。