基于混沌自适应分组和声搜索算法的输电网规划

针对目前大规模输电网规划求解中难以快速地求得全局最优解的问题,给出了基于线路的建设费用、网络损耗费用、输电线路走廊的建设费用、各支路总的过负荷惩罚费用和N-1约束的过负荷惩罚费用为目标函数的输电网规划模型。分析了和声搜索算法随着输电网规模的扩大、优化问题维数的增加,算法求解精度和收敛速率明显降低且易陷入局部寻优的现象及其原因的基础上,设计了一种混沌自适应分组和声搜索算法。该算法通过维数分组、变异和混沌扰动来提升算法的搜索能力,使其能够快速地求解大规模的输电网规划问题。通过对IEEE18节点和巴西南部46节点系统的计算,证明了算法及模型应用于输电网规划的可行性,为实际工程应用打下了基础。     

基于改进TLBO算法的输电网规划

输电网规划问题维数高、变量多以及约束条件复杂,导致问题难于求解。本文采用新型的智能算法教与学算法(TLBO)对问题进行求解。教与学算法具有收敛速度快、设置参数少的优点,但在求解时容易陷入局部最优解。本文通过加入自主学习环节和反思环节以及自适应扰动策略,提高算法寻找全局最优解的能力,使其适应大规模输电网规划问题的求解。采用目标函数为线路投资费用、网损费用、过负荷费用之和的输电网规划模型,通过在Garver-6节点系统和IEEE-18节点系统中的计算,验证了该算法可以正确有效地解决输电网规划问题。     

基于改进细菌觅食优化算法的输电网规划

针对大规模输电网规划中细菌觅食算法(BFO)容易陷入局部最优、搜索精度和后期收敛速度明显下降的问题,使用改进细菌觅食算法(IBFO)建立了基于线路建设费用、网损费用以及正常运行时的过负荷惩罚费用最低的输电网规划模型,通过对IEEE-18节点和巴西南部46节点系统的计算,验证了IBFO在求解大规模输电网规划问题时收敛更快,更易寻得全局最优解。     

考虑线路剩余输电容量的多目标电网规划

传统输电网规划方案由于没有考虑网络中各线路的负载运行水平,得到的最小费用方案会导致部分线路负载率偏高。文中的新规划模型将线路投资费用和网络剩余输电容量作为目标函数,同时考虑优化线路负载率的分布,用以求取最少投资下具有最大网络剩余输电容量的规划方案。结合混沌变量的随机遍历特性,将混沌优化算法应用于输电网非线性混合整数规划模型的优化求解。算例表明方法的正确性和有效性。     

基于多策略差分进化算法的输电网规划

差分进化(DE)算法是一类基于种群的、具有全局优化性能的、通过实数编码的启发式算法。但差分算法搜索策略过于单一,局部搜索能力差,因此通过增加多策略变异和局部寻优策略来提升全局和局部搜索能力,同时降低搜索时间,使其适应于求解大规模输电网规划问题。采用基于线路投资费用、网损费用、正常运行时的过负荷费用及输电走廊费用的输电网规划模型,通过对Garver-6系统和18节点系统的计算,不仅验证了算法及模型应用于输电网规划的正确性和有效性,而且验证了算法具有很高的计算速度和收敛性,为DE算法的进一步改进应用打下基础。     

基于点估计法随机潮流的输电网多阶段规划研究

可再生能源出力的随机性和间歇性以及负荷预测误差等不确定因素,给电网规划人员带来了诸多挑战。将点估计法随机最优潮流引入到输电网规划中,以点估计法模拟系统中遇到的不确定因素。针对目前点估计法对线路潮流的约束主要集中在各个估计点向量中的弊端,除考虑各个估计点向量约束外,还计及了线路潮流期望值约束,并以潮流的标准差表征系统线路过负荷风险,在规划模型中考虑了风险控制策略。在此基础上,以投资运行费用之和最小为目标,建立了输电网多阶段规划模型。通过对约束条件的线性化,将原模型转化成了混合整数线性规划形式。最后,以改进的Garver 6和IEEE-RTS 24节点系统对所提模型和方法进行了验证。     

计及静态安全风险的输电网短期综合扩展规划

为兼顾输电规划的经济性与可靠性,建立了计及静态安全风险的输电网短期有功和无功综合扩展规划的数学模型,模型中将线路与无功补偿设备投资的年值费用、年运行费用及年风险费用总和作为目标函数,计及了预想事故发生的概率和交流潮流约束。为了基于交流潮流模型进行静态安全风险评估,提出了一种基于有功静态安全域和电压灵敏度循环迭代的2阶段削负荷方法。首先确定最优校正性控制下的负荷削减量,进而用损失电量的社会产值来衡量风险费用。为应对模型求解计算上的复杂性,给出了一个2阶段寻优算法,该法不仅降低了原问题的求解难度,而且最终可获得若干数目的满意解,辅助规划人员决策。通过巴西南部46节点系统算例验证了模型的合理性和算法的有效性。     

考虑经济性可靠性的输电网二层规划模型及混合算法

建立考虑经济性可靠性的输电网确定性二层线性规划模型,将可靠性问题以约束加入到经济性规划问题中,改变了传统输电网规划建模方式,实现规划方案在高可靠性条件下的经济性最优。模型上层规划目标采用线路建设成本最小,约束为待架线路数目约束;下层规划目标为切负荷最小,约束为常规运行约束,且严格满足N-1安全约束,实现最优规划方案的N-1安全运行要求。提出采用改进小生境遗传算法(improved niche genetic algorithm,INGA)和原始-对偶内点法(prime-dual interior point method,PDIPM)相结合的混合算法,并对上述模型进行求解,利用小生境遗传算法处理上层规划的整数变量,进行全局寻优;对下层规划采用原始-对偶内点算法进行快速求解,提高算法速度和收敛性。18节点系统和46节点系统的结果表明该模型和算法是有效的。     

计及短路电流限制的输电网双层扩展规划模型

在传统输电网规划中考虑限流措施的优化配置,建立计及短路电流限制的输电网双层扩展规划模型。上层规划模型以输电线路投资和限流电抗器配置投资总成本最小为目标,下层规划模型在上层规划模型得出的线路方案下以限流电抗器优化配置投资最小为目标,上下层交互影响作用,最终由上层规划模型给出满足短路电流水平要求的总体规划方案,包括输电线路建设方案和限流电抗器配置方案。将遗传算法和粒子群算法相结合求解所建立的输电网双层扩展规划模型,并通过18节点算例及其扩展算例验证了该模型和算法的有效性。     

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。     

基于改进蝙蝠算法的配电网分布式电源规划

合理规划接入电网的分布式电源能够提高能源利用效率,提高电力系统运行的经济性、灵活性和可靠性。建立了以分布式电源建设和运行总费用最小、系统网损最小、静态电压稳定指标最大为优化子目标的多目标规划模型。采用了一种新的仿生算法--蝙蝠算法,并针对蝙蝠算法的不足之处进行了改进,有效地解决了该算法易陷入局部最优、后期收敛速度慢等问题。通过14节点配电网测试系统进行了分布式电源选址和定容仿真分析。仿真结果表明,与传统的蝙蝠算法、粒子群算法相比,采用改进的蝙蝠算法能够更好、更快地得到分布式电源接入配电网的最优规划方案,验证了算法的正确性和可行性。     

基于自适应变异蝙蝠优化BP神经网络的短期风电功率预测

风电规模化并网技术的大力发展,进一步增大了对电力系统规划与运行的影响。现今,风电机组出力面临着波动的随机性以及不确定性的技术性问题,为了提高短期风电功率预测的精度,文中提出了一种结合基于群体适应度方差自适应变异的蝙蝠优化算法(AMBA)与BP神经网络算法,就短期风电功率进行精准预测。该模型根据群体适应度方差以及当前最优解的数值来定位当前最优个体的变异概率,并对全局最优个体进行t分布变异,对变异后的蝙蝠个体进行二次寻优。利用AMBA优化BP神经网络中包含的网络参数,进而提高了BP神经网络的预测精度。通过对实例进行分析,将AMBA-BP模型预测效果与其他模型预测结果相对比。结果表明,该模型能有效提高短期风电功率预测精度。     

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。     

计及输电阻塞的帕累托最优多目标电网规划

在解除管制环境下,要求输电扩展规划有效缓解输电网络阻塞,文中分别以年阻塞盈余、线路投资费用和系统缺电成本为规划目标,基于帕累托(Pareto)多目标最优建立综合考虑阻塞问题、经济性和可靠性的多目标电网规划模型,并通过一种改进的强度帕累托进化算法(strength Pareto evolutionary algorithm,SPEA),实现对模型的求解。建立一种基于多维空间欧氏距离的排序方法,实现帕累托最优解集范围内的优化决策。18节点系统算例表明通过改进SPEA可以有效形成分布均匀的帕累托解集,并且所提多目标规划方法能够缓解和控制规划网络的输电阻塞。     

基于离散多目标蜻蜓算法和改进FCM的风电协调输电网扩展规划研究

针对风电并网协调输电网扩展规划问题,提出一种基于离散多目标蜻蜓算法和改进FCM的风电协调输电网扩展规划方案。首先以投资建设成本、网损成本和弃风量为指标构建多目标风电协调输电网扩展规划模型。设计加权多核改进FCM算法,有效模拟风电空间分布多维运行时空特性。其次,提出柔性N-1安全校验策略,筛选出隶属度较低、出力和负荷较大的极端场景。设计离散多目标蜻蜓算法,提高算法多目标优化问题求解精度。最后,采用离散多目标蜻蜓算法对风电协调输电网扩展规划模型进行求解,提出最优规划方案确定策略。仿真实验证明了所提方法的有效性。     

市场环境下考虑风险成本的启发式输电网规划

市场经济环境下电网公司更加重视电网投资的经济性问题。提出了一种考虑风险成本的输电网规划模型,该模型以投资等额年值、运行成本和系统运行的过负荷风险最小作为目标函数。采用N-1故障情况下的过负荷风险成本对传统规划模型中的硬性安全约束进行软化,实现了输电网的经济效益需求与用户可靠性需求的有机结合。采用强迫切负荷经济损失最小为严重度函数,建立了一种与输电网规划问题相适宜的过负荷风险评估公式。采用改进的Garve6节点系统进行了算例测试,结果分析证明了模型的合理性。     

区间负荷下的输电网灵活规划方法

建立了区间负荷下的输电网灵活规划模型,该模型考虑负荷的不确定因素,以投资成本最小为目标,以正常情况和线路N-1情况下的网络安全为约束,求解该模型得到区间负荷下满足正常情况和线路N-1情况下系统安全的输电网规划方案。根据区间至多切负荷量的数值来判别区间负荷下电网规划方案的安全性和安全程度,使用改进的贪婪随机自适应搜索算法快速求解该模型。6节点系统和某实际77节点系统的规划结果验证了该方法的正确性和有效性。     

主动配电网中考虑条件风险价值的智能软开关的规划方法

针对高比例可再生分布式能源的接入造成主动配电网运行电压越限和支路过载问题,提出了计及网络重构基于条件风险价值理论(conditional value-at-risk,CVaR)的智能软开关(soft open point,SOP)三层规划模型.首先,为了模拟分布电源出力不确定性,建立了基于Wasserstein距离的最...