推行差异化设计以提高电网抗灾能力

通过分析重大自然灾害对电网的损害,提出了提高电网设防标准及差异化规划,并阐述了差异化规划的思路和原则。之后从自然灾害因素影响、保证负荷预测、重要线路选取、最小骨干网架形成以及投资估算几个方面对差异化规划的方法进行描述。最后,提出了差异化规划的相关建议。     

考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化规划

为减少台风等极端自然灾害对电力系统造成的破坏和损失，提出一种考虑差异化加固的全阶段抗灾型骨干网架两阶段优化方法。首先，针对横跨多个台风灾害区域的输电网提出灾前差异化加固指标、灾时抗毁能力指标以及灾后恢复能力指标来评价骨干网架的全阶段抗灾性能，并运用场景分析法处理台风路径的随机性。在此基础上，构建全阶段抗灾型骨干网架优化规划模型来最大化骨干网架抗灾性能综合指标，并提出一种两阶段等效转换方法将其转换为两阶段优化规划模型，以降低模型求解难度。然后，提出基于图论修复策略和遗传算法的改进非支配排序遗传算法的两阶段求解算法对所提模型进行求解。最后，以广东某区域输电网进行算例分析，验证了该文所提全阶段抗灾型骨干网架规划方法的有效性和优势。     

基于模糊综合评判和综合赋权的抗灾型配电网骨干网架规划

根据抗灾型配电网的特点和差异化规划的理念,建立了计及电网安全性、灾况供电可靠性、特级负荷覆盖率、差异化成本和差异化效益的抗灾型中压配电网骨干网架评判模型,提出了一种基于模糊理论、综合赋权和成本效益分析法的抗灾型配电网骨干网架改造决策方法。该方法在选取影响电网抗灾性能的主要因素的基础上,通过高斯隶属函数建立了模糊评判矩阵。同时,利用改进层次分析法(IAHP)和熵权法确定了主客观统一的综合权重,并由模糊综合评判法进行了各配电线路的重要性排序,然后由成本效益分析法确定了最优骨干网架。最后,将该方法应用于南方某地区配电网抗灾骨干网架改造方案决策分析中,案例分析结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于生物地理学优化算法的核心骨干网架搜索方法研究

构建核心骨干网架,是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的重要手段。在构建生存性指标体系的基础上,提出了一种线路和节点数最少、生存性综合指标最大的核心骨干网架构建方法,以电网安全运行和网络连通性为约束条件,采用生物地理学优化算法搜索最优骨干网架方案,并与粒子群算法、蚁群算法、遗传算法的搜索结果进行对比分析。算例结果表明所提方法准确有效,且在收敛速度和收敛精度方面有明显的优势。     

综合考虑负荷供应量和线路重要性的骨干网架构建

骨干网架的构建是进行差异化规划以提高电网抵御自然灾害能力的首要条件。引入电网最大负荷供应能力反映网架线路的重要性,在综合考虑了网架负荷供应量和线路重要性的基础上提出了一种新的骨干网架搜索模型,并采用改进的生物地理学算法进行网架搜索,引入混合迁移算子、混沌变异策略、排重操作以及"贪婪"策略增强算法的搜索能力,并与常用优化算法中的粒子群算法、遗传算法以及传统的生物地理学算法进行了对比。仿真算例结果表明,本文所提方法正确有效,搜索到的骨干网架方案满足差异化规划要求,采用的改进生物地理学算法具有较高的搜索效率。     

基于多指标综合法的核心骨干网架生存性评估研究

核心骨干网架的生存性研究可以解决电网在面对极端自然灾害时重要负荷保障问题。为了有效指导核心骨干网架的规划与建设,建立了核心骨干网架的生存性评估模型。该评估模型从抵抗性、畅通性、安全性和恢复性4个角度出发,建立了层次化的生存性指标体系,并采用基于信息熵的二级指标评估方法和基于主成分分析的一级指标综合方法求解生存性评估模型。最后采用IEEE118节点系统进行算例分析,验证该评估模型与方法的有效性。     

考虑经济性和网架性能的抗灾型骨干网架多目标规划

为增强极端自然灾害下电力系统的供电能力和抗灾能力,提出一种抗灾型骨干网架的多目标规划方法。该方法在满足负荷保障率、电力系统安全运行和网络拓扑连通性约束的基础上,综合考虑差异化规划加固费用、灾害后恢复全网供电的效率和骨干网架抵御灾害的能力,构建以最大化经济性、系统可恢复性和网络抗毁性为目标的抗灾型骨干网架优化模型。采用嵌入图论修复策略的全面学习粒子群优化算法求解模型,增大了算法的可行解空间。引入混合策略纳什均衡来选取算法所求得的帕累托解集中具有最优联合均衡值的前沿解作为最优的骨干网架方案,从而能较好地兼顾各个目标函数的利益。广东某区域电网的仿真结果表明了所提方法的有效性。     

基于元件重要度的差异化规划核心骨干网架构建方法

有效评估电网支路和节点的重要度,对于构建电网的核心骨干网架具有重要的指导作用。文中将模糊理论引入风险评估中,采用模糊数描述发电机和负荷的不确定性,提出了一种新的支路重要性评估方法,并进一步结合节点接近度和节点关键度得出节点的重要度。在此基础上,建立了综合考虑支路和节点重要度的核心骨干网架构建模型,并采用离散粒子群算法进行核心骨干网架搜索。仿真算例表明,该方法能有效解决网架中的支路和节点重要性评估问题,搜索得到的核心骨干网架方案在保障重要负荷正常供电的同时,有选择性地保留重要度较大的元件并满足节点数和支路数最少。     

基于图论算法的电网核心骨干网架构建

构建电网核心骨干网架能够保证电网在灾害期间对重要节点的供电,并有利于电网在灾后的快速恢复,为社会减少经济损失。对此,在电网节点、线路重要度评估基础上,基于图论算法给出了一种电网核心骨干网架构建方法。首先根据核心骨干网架的期望规模与节点重要度排序确定必须留存的重要节点,同时判别这些节点的电源容量与负荷容量是否匹配,并给出了增加电源节点的规则;其次,以原电网中各线路的重要度作为其权值,计算留存节点之间的最短路径及其对应的线路列;接着,求解留存节点之间的最短路径所构成图的最小生成树,并将树中的每条边用其对应的线路序列进行替代,得到初步的核心骨干网架;最后,对初步网架进行安全运行校验,得到最终的核心骨干网架。该方法能够更直接地将重要节点留存在核心骨干网架之中,同时兼顾经济性,使网架的规模尽可能小。     

计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化

构建抗灾型骨干网架并对其进行差异化加固,可以保障极端灾害下电网安全运行和重要负荷供电。在此背景下,提出一种计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化模型。该模型定量评估了电网中节点和线路的拓扑和运行重要度,并提出基于核主元分析的综合评估方法。在满足投资限制的基础上,以最大化网架生存性、抗毁性和系统可恢复性为目标对抗灾型骨干网架进行优化。然后,采用嵌入图论修复策略和档案学习策略的改进全面学习粒子群优化算法求解优化模型,以扩大可行解空间。最后,某区域电网仿真算例验证了该模型的有效性。     

基于图像处理的配电网差异性网格划分方法研究

配电网规划所包含的元素越来越多,考虑差异化与精细化的网格化规划方法逐渐替代传统的规划方法。主要阐述了差异性网格化规划的含义,介绍了考虑网格划分的差异性规划的一般方法,提出了一种基于图像处理的网格划分方法,即基于负荷密度差异通过染色、合并的方法确定网格,并且提出了评估网格划分合理性的一致性指标。最后以某地开发区为算例,根据该方法给出最优网格划分并提出了相应的网架规划方案。     

抗灾型电网规划模式与模型

通过对电网规划合理抗灾模式的研究,提出了考虑典型自然灾害场景约束的抗灾型电网规划方法,从满足抗灾要求角度给出了完善相关电网规划技术规程的建议;在深入研究抗灾型电网规划问题建模特点的基础上,通过引入分离不等式约束与内嵌N-1约束消除模型的非线性,建立了抗灾型电网规划的高效数学模型,实现了电网抗灾投资的精细化决策。对Garver 6节点算例与某省"十二五"电网差异化规划实例的计算验证了模型合理性。文中成果为电网差异化规划提供了科学依据,对提高电网规划的精细化决策水平以及完善规划相关技术规程具有重要参考价值。     

计及光伏消纳率的分布式光伏电源双层多场景规划

针对当前配电网中由于分布式光伏电源规划不合理而导致较为严重的弃光问题,研究构建了新型计及光伏消纳率的分布式光伏电源双层多场景规划模型。其中外层规划模型以光伏投资者年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则以光伏年消纳率最大为目标对光伏电源的出力削减量进行优化。然后,基于多场景分析和改进K均值聚类方法进行场景缩减,并利用分子微分进化算法求解上述双层规划模型。最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行计及光伏消纳率的分布式光伏电源规划,结果验证了所提规划模型及求解方法的优越性。     

考虑N-1安全的分布式电源多目标协调优化配置

现有风电和光伏分布式电源(DG)规划模型均未计及配电网中的主变、馈线N-1约束,所得配置方案未必满足安全性要求。为解决该问题,提出一种考虑N-1安全的多目标DG选址定容规划模型。基于安全距离模型,介绍配电网N-1安全评估方法和指标;利用准蒙特卡洛模拟和奇异值分解生成风光荷相关性样本矩阵以提高规划结果准确性;以年综合费最小和安全距离均衡比最小为多目标,利用机会约束规划方法建立DG规划模型,并采用正态边界交点联合动态小生境差分进化算法对模型加以求解。算例结果表明,所得选址定容规划方案能保证N-1安全,实现了综合考虑系统经济性、安全性下的最优,验证了所提模型和算法是合理、有效的。     

安全距离理论下计及故障恢复的智能配电网随机规划

在智能配电网主变站间充分互联背景下,为提高其供电效率、节省新建投资,提出了一种基于安全距离的配电网随机规划方法。首先,基于安全域理论,介绍了配电网N-1安全性分析方法和指标族。其次,考虑系统故障负荷的转供和分布式电源出力及时变负荷带来的不确定性,以总成本现值最小为目标函数,采用机会约束规划方法建立了配电网规划模型。然后,采用模糊C-means聚类法与动态小生境差分进化算法相结合的策略对模型加以求解。最后,通过算例对比所提规划方法与现有两种规划方法,结果表明,所述模型所得规划方案在保证N-1安全的前提下,实现了系统经济性和安全性的全面优化,充分发挥了配电网的供电潜力,更适用于负荷增长平缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网近期规划。     

复杂环境移动群机器人最优路径规划方法

研究了一类复杂环境下移动群机器人的建模与控制策略。采用栅格法对机器人工作环境进行建模,基于个体的有限感知能力和局部的交互机制设计了响应概率函数,解决群机器人任务分配与信息共享难题。通过施加螺旋控制于早期信号搜索,并将该搜索信息作为启发因子改进动态差分进化算法,对群机器人进行路径优化。仿真结果表明,当响应概率函数中距离变量调节因子β=0.006时,任务分配控制算法达到最好效果。同时,移动群机器人路径规划的平均路径长度珔S,平均移动时间珔T以及平均收敛代数珚M,相比扩展PSO算法分别提高了16%、57%及230%。最后,将该算法应用于ASUIII型轮式移动群机器人物理实验,并设计了协同控制平台,具有较好的工程应用价值。     

计及投资方收益与主动配电网管理的分布式光伏电源规划

构建了计及光伏投资方收益与主动管理措施的配电网分布式光伏电源双层规划模型,其中外层规划模型以光伏投资方年净收益最大为目标优化光伏电源的安装容量,内层规划模型则通过源/网/荷综合主动管理措施对光伏电源的出力削减量进行优化以实现光伏电源的年消纳率最大的目标。同时利用改进K-means聚类方法对全年不同时段的场景进行聚类缩减,并结合并行差分和声搜索算法求解上述双层规划模型。仿真计算结果验证了所提规划模型及求解方法的合理性。     

Dependable multi‐population improved brain storm optimization with differential evolution for optimal operational planning of energy plants

This paper proposes dependable multi‐population improved brain storm optimization with differential evolution for optimal operational planning of energy plants. The problem can be formulated as a mixed‐integer nonlinear programming problem and various evolutionary computation techniques such as particle swarm optimization (PSO), differential evolutionary PSO (DEEPSO), multi‐population DEEPSO (MP‐DEEPSO), and brain storm optimization have been applied so far. When optimal operational planning of numbers of energy plants is calculated simultaneously in a data center, a challenge is to generate optimal operational planning as rapidly as possible considering control intervals and numbers of treated plants. One of the solutions for the challenge is speeding up by parallel and distributed computing. It utilizes numbers of processes and countermeasures for various faults of the distributed processes should be considered. Moreover, successive calculation at every control interval is required for keeping customer services. Therefore, sustainable (dependable) calculation keeping appropriate solution quality is required even if some of the calculation results cannot be returned from distributed processes. It is verified that total energy cost by the proposed dependable multi‐population improved brain storm optimization with differential evolution strategy based method is lower than those by the compared methods, and higher quality of solutions can be kept even with high fault probabilities.     

基于网格化的城市智能配电网规划研究

网格化配电网规划以区域控制性详规为基础,以用电需求为导向,以实测负荷为模型,开展网格化负荷预测、差异化网架规划,统筹规划配电自动化、通信、分布式电源、电力管道等智能配电网内容,形成多元化规划成果。通过示范区网格化详细配电网规划实践,规划成果得到有效实施,配电网发展与城市发展更加契合,为加强城市智能配电网规划管理工作提供参考。     

微电网规划评价指标体系构建与应用

为了更客观地评价规划阶段中不同结构微电网的优劣,针对微电源组合方式多样、运行方式灵活等特点,将微电网评价指标分为可靠性、经济性、市场运营和环保性4个方面,对各指标进行展开说明,并构建了树状结构。结合实际算例,先利用微分进化算法对构建的目标函数进行优化求解,得到多种微电网组合,再利用层次分析法对得到的微电网进行综合评价决策。介绍了采用该方法进行微电网综合评价决策的计算过程。实例表明,提出的方法合理地避免了微电网规划阶段因决策因素可能导致的不确定性和专家评判的主观性,是一种较实用的微电网规划综合评价问题的解决方法。