市场环境下基于最优潮流的输电网规划

电力市场环境下,扩展或加强输电系统对满足发电公司和用户的需求、减缓输电系统阻塞、促进市场的公平竞争具有重要作用。文中首先以Pool市场模式为背景,基于最优潮流(OPF)的输电网边际定价模型,提出一个计及多场景的综合性系统阻塞指标作为评估规划网络可靠性的经济指标;然后建立了阻塞指标约束下的输电网静态规划模型,并用IEEE-24RTS实验系统进行了验证。与传统的输电网规划相比,该模型由市场条件下的OPF确定系统最优经济运行状况,能更科学地进行输电网规划决策,有效减缓系统阻塞发生,提高规划系统经济性能,易于扩展从而计及电网规划中的各种不确定性因素。     

市场环境下计及阻塞集中度指标的输电网扩展规划

与传统的输电网规划相比,电力市场环境下的输电网扩展规划不仅要满足市场用户的需求,还对减缓输电系统阻塞、抑制市场力的滥用和提高社会效益起着重要作用。对于因网络充裕度不足造成的长期输电阻塞,首先参考市场集中度监管指标Lerner指数的定义,提出了新的阻塞集中度指标作为评估输电网络充裕度的指标;然后从市场运营的实际情况出发,以阻塞集中度指标作为约束条件来抑制网络的垂直市场力,构造了将阻塞收益用于回收投资成本的输电网扩展规划模型。IEEE-24节点算例系统分析表明该模型综合考虑了输电投资成本回收以及输电阻塞管理等实际问题,能有效减缓系统阻塞发生,降低投资风险,并为输电网监管提供可靠依据。     

市场环境下计及阻塞集中度指标的输电网扩展规划

与传统的输电网规划相比,电力市场环境下的输电网扩展规划不仅要满足市场用户的需求,还对减缓输电系统阻塞、抑制市场力的滥用和提高社会效益起着重要作用.对于因网络充裕度不足造成的长期输电阻塞,首先参考市场集中度监管指标Lerner指数的定义,提出了新的阻塞集中度指标作为评估输电网络充裕度的指标;然后从市场运营的实际情况出发,以阻塞集中度指标作为约束条件来抑制网络的垂直市场力,构造了将阻塞收益用于回收投资成本的输电网扩展规划模型.IEEE-24节点算例系统分析表明该模型综合考虑了输电投资成本回收以及输电阻塞管理等实际问题,能有效减缓系统阻塞发生,降低投资风险,并为输电网监管提供可靠依据.     

市场环境下基于系统阻塞指标约束的多阶段输电网规划

电力市场环境下的多阶段输电网扩展规划在满足发电公司和用户的需求的同时,对减缓输电系统阻塞,促进市场的公平竞争具有重要作用。在此背景下,利用系统阻塞指标和系统阻塞成本分别作为评估规划网络可靠性指标和运行指标,以改进的小生境遗传算法为研究方法,提出了基于阻塞指标约束下的输电网多阶段规划模型。IEEE-24节点系统上算例分析表明该模型综合考虑了各规划阶段输电系统的经济运行,能更科学地指导输电网规划决策,有效减缓系统阻塞发生,提高规划系统的网络充裕性。     

市场环境下基于系统阻塞指标约束的多阶段输电网规划

电力市场环境下的多阶段输电网扩展规划在满足发电公司和用户的需求的同时,对减缓输电系统阻塞,促进市场的公平竞争具有重要作用.在此背景下,利用系统阻塞指标和系统阻塞成本分别作为评估规划网络可靠性指标和运行指标,以改进的小生境遗传算法为研究方法,提出了基于阻塞指标约束下的输电网多阶段规划模型.IEEE-24节点系统上算例分析表明该模型综合考虑了各规划阶段输电系统的经济运行,能更科学地指导输电网规划决策,有效减缓系统阻塞发生,提高规划系统的网络充裕性.     

市场环境下基于Benders分解的输电网规划决策

市场条件下,由于不确定因素对市场经济运行的影响,输电网的扩展规划必须考虑发电公司和用户的需求,减缓输电系统阻塞,促进市场的公平竞争。首先以电力联营市场模式为研究背景,针对不确定因素作用下可能的未来场景,基于最优潮流的输电网边际定价模型,提出了以投资成本和运行成本为优化目标的输电网静态规划模型;然后基于奔德斯(B enders)分解算法先求解出各个典型场景下输电网规划优化方案,再根据决策理论中的最小最大悔则进行多场景规划决策;最后在IEEE-24节点系统上进行了仿真计算。与确定性输电网规划方法相比,该模型计及了电网规划与经济运行中不确定因素的影响,从而能更有效地指导市场环境下输电网规划综合决策,提高规划系统经济性能。     

考虑输电阻塞盈余的输电网双层扩展规划模型

电力市场的建立使发、输、配、售环节分离,电网规划将面临许多不确定的市场因素,电力市场环境下的输电网规划比传统输电网规划面临更多困难和挑战。文章提出了一种考虑电力交易信号的输电系统双层优化配置模型,上层模型主要考虑投资者的投资成本,下层模型则考虑线路阻塞下节点边际电价(locational margin price)数学模型,并以输电阻塞盈余为目标函数,以节点边际电价信号来引导输电系统扩展规划。针对动态差分进化算法收敛速度较慢的缺点,文章综合了不同更新策略的优势,提出了改进动态差分进化算法求解输电网规划模型。最后,以中国西部某 500/220 kV输电网络为例,仿真结果验证了模型和算法的有效性和可行性。     

计及电力市场阻塞成本约束的输电网规划

针对在POOL模式下电力市场中机组容量、报价、负荷信息等不确定因素,建立了阻塞成本约束下输电网随机规划模型。在输电规划水平年,采用蒙特卡罗算法进行市场模拟来量化输电线路阻塞程度,并利用遗传算法来优化阻塞成本约束条件下以投资费用最小为目标的输电网规划方案,最后在IEEE-30节点算例系统上进行了优化规划,得到了协调满足约束条件和经济目标的优化方案。     

面向主辅能量市场出清的输电网双层扩展规划

电力市场开放下源荷频繁互动给高比例可再生能源并网的电力系统规划带来一系列挑战。提出了一种面向电力主辅市场出清的价格驱动下的输电系统双层规划模型。上层模型主要考虑系统运营商的投资成本及系统运行效用成本。下层模型则主辅电力市场出清模型,在考虑系统运行宽裕度的前提下以边际节点电价与备用价格引导上层输电网扩展规划。通过将下层市场出清模型基于Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件作为约束代入上层优化模型,构成混合整数非线性规划问题,进一步用近似线性化以及互补松弛等方式将非线性优化问题线性化。最后,以Garver-6节点系统及中国西南某500 kV输电网络为例进行验证。仿真结果表明所提输电网扩展规划方案有利于激励用户参与新能源市场化消纳,降低尖峰负荷场景下线路阻塞,保障电力市场交易的公平性。     

输电冗余对现代电力市场效率的影响研究(二)——效率的综合指标构建与算例分析

输电冗余及其对现代电力市场效率的影响是输电网规划、投资与扩展必须考虑的问题。首先基于现代电力市场效率和交易成本理论构建了现代电力市场效率的综合指标,然后建立了市场效率、超额利润率与冗余度,市场效率、交易成本与冗余度的关系模型,并通过算例就输电冗余对电力市场效率的影响进行详细分析,最后得出结论:合理的输电冗余不会降低电力市场效率;输电网实现投资最优可促进电力市场效率提高。     

负荷在阻塞管理中的作用

在电力市场中，输电网开放增加了系统阻塞的可能性，而阻塞削弱了竞争机制，减少了社会经济效益。明显高的电价将促使具有弹性的市场参与者采取裁减负荷或停止用电等措施，从而消除或缓解整个网络电力传输阻塞。文中介绍了负荷弹性的概念，建立了考虑弹性负荷报价的双拍卖系统OPF模型；并且在是否考虑网络约束的条件下，分别考虑完全弹性负荷、弹性负荷和完全非弹性负荷等几种情况，以算例说明弹性负荷对社会福利、销售赢余、节点电价、阻塞成本等的影响。结果表明，弹性负荷不但可以减少节点电价和阻塞成本，而且可以减缓系统阻塞。     

计及输电线路利用率的阻塞场景筛选及输电网扩展规划

能源转型背景下,输电网电源侧和负荷侧不确定性增强,输电网传输能力要求提高,阻塞风险加剧,将对输电网运行和规划产生深远影响。本文首先提出了衡量阻塞缓解的输电线路利用率指标,定量评估输电线路扩容对缓解输电网阻塞风险的投资效益和输电网运行场景的阻塞程度。在此基础上,提出了考虑输电线路利用率的阻塞场景筛选方法,建立了以最小化输...     

基于分布式最优潮流算法的跨区输电阻塞管理研究

使用辅助问题原理(APP)和序列2次规划(SQP)的分布式最优潮流算法来解决跨区域的输电阻塞问题。研究大系统互联电网的最优潮流优化(OPF)策略，分析电网分区的分解协调模型，使用APP来解决区域耦合约束，将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题。跨区域阻塞管理问题可描述为调整成本最小的优化问题，通过区域分解把跨区域阻塞管理问题分解为多个区域的SQP问题，这些问题可在分布并行的方式下求解。对3个区域互联的IEEE RTS-96算例进行分析，结果表明该文算法是一种有效的跨区域输电阻塞消除算法，在电力市场中有良好的应用前景。     

计及市场化电价信号导向的含高比例水电输电网扩展规划

传统电网扩展规划模型难以反映未来一段时期竞争市场模式下全局供需态势对电网投资收益、市场主体意愿、社会效益的量化影响,且在含高比例水电输电网中水电外送断面容量与丰枯潮流差异的不匹配导致网络阻塞及交易盈余问题愈加严重.为此,提出高比例水电场景下计及市场化电价信号导向的输电网扩展规划模型.上层模型以最大化线路年投资收益为目标函数,形成规划决策线路;下层模型采用改进的k-means聚类算法得到含高比例水电输电网全年典型运行方式,基于市场交易出清结果与区域负荷响应特征,量化线路规划后的负荷增量及过网利用率,以市场化电价信号引导电网扩展规划,促进区域水电消纳.采用KKT最优条件实现上、下层模型的耦合,将双层规划问题转化为混合整数规划问题进行求解.以我国西南部某含高比例水电的实际电网为例,通过综合比较不同规划方法的阻塞盈余、投资收益及水电消纳比例验证了高比例水电接入下市场信号对扩展规划结果的影响.     

兼顾输电利润和社会成本的输电网二层规划方法

提出了兼顾输电利润和社会成本的多阶段输电网规划的二层规划模型。该模型上层对输电网进行投资决策,以输电网投资收益最大化为目标。下层为基于社会成本最小化的短期边际成本定价模型,利用了阻塞收益约束限制输电利益。输电利益计算了服务收益和阻塞收益,利用了潮流跟踪法确定发电节点对线路的使用,从发电公司收取输电服务费实现输电投资成本的回收。采用了改进小生境遗传算法和原始-对偶内点法相结合的混合算法对所提模型进行求解。18节点和77节点系统的结果表明所提模型和算法可行。     

基于概率的含大规模风电场的多目标输电网规划

提出了电力市场环境和大规模风电接入下的多目标输电网规划算法.考虑到风场出力波动性对输电阻塞成本的影响,建立了输电网规划的多目标函数即输电阻塞成本、投资成本及风险成本.结合蒙特卡罗模拟法和两点估计算法来处理风场出力的不确定性,在此基础上通过分析规划目标与问题本身的特性,设计了非支配排序遗传算法Ⅱ和模糊决策方法来求解问题并确定最终的最优解决方案.算例分析验证了规划方法的正确性和求解算法的有效性.     

兼顾输电利润和社会成本的输电网二层规划方法

提出了兼顾输电利润和社会成本的多阶段输电网规划的二层规划模型.该模型上层对输电网进行投资决策,以输电网投资收益最大化为目标.下层为基于社会成本最小化的短期边际成本定价模型,利用了阻塞收益约束限制输电利益.输电利益计算了服务收益和阻塞收益,利用了潮流跟踪法确定发电节点对线路的使用,从发电公司收取输电服务费实现输电投资成本的回收.采用了改进小生境遗传算法和原始-对偶内点法相结合的混合算法对所提模型进行求解.18节点和77节点系统的结果表明所提模型和算法可行.     

交流潮流凸松弛约束发输电联合扩展优化规划

电力系统交流潮流方程是非线性非凸的,直流潮流是交流潮流的有功近似,输电网扩展规划数学优化方法使用线性的直流潮流。考虑到电源规划对输电网影响,在输电网扩展规划中增加发电机组待选集,构建发输电联合扩展规划。为求解交流潮流约束的发输电联合扩展规划,分析了交流潮流支路功率方程,提出了一种新颖的支路功率方程凸松弛方法,并建立了最优潮流凸松弛模型。为加强松弛的紧性,提出了电压相角近似约束,建立了交流潮流凸松弛约束的发输电联合扩展优化规划模型,该模型是混合整数二阶锥规划。最后使用IEEE RTS 24节点和IEEE 118节点标准算例,调用数学优化引擎GUROBI,测试了以上模型,对比了直流潮流约束和交流潮流凸松弛约束的发输电联合扩展优化规划结果。算例验证说明了该方法的有效性和意义。     

考虑风电极限场景的输电网鲁棒扩展规划

随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机性和波动性显著增强。针对大规模风电并网给输电网规划带来的影响,文中以线路投资成本与运行成本之和最小为优化目标,构建了考虑风电接入的输电网扩展规划模型,并引入辅助松弛变量将模型转化为线性混合整数规划问题。在此基础上,提出了风电极限场景的物理概念,并构建了基于风电极限场景的两阶段输电网鲁棒规划方法,第一阶段为在线路投资扩展约束下决策输电线路的投建状态,以保证第二阶段的运行调节变量可以适应风电的随机波动。针对鲁棒规划模型的特点,采用基于Benders分解的两阶段算法进行求解以获得最优鲁棒规划方案。最后,通过Garver 6系统与IEEE RTS 79系统进行算例分析,验证了所提模型的有效性与可行性。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。