电源规划优化软件实用化研究

简述电源规划算法研究现状及软件开发和应用情况后，介绍了新一代图形化电源规划软件POWERPLAN，采用快速电源优化排序法，以电源投资费用等年值最小为目标函数；以及相关技术约束（电力平衡、水火电平衡、电源投产／电厂开工时间）条件、人机交互、报表输出等关键技术。详叙了POWERPLAN软件在满足各种技术经济约束条件下，自动生成电源优化装机方案的设计思想。该软件主要由数据处理、规划计算、报表输出、图形管理等模块组成。最后，利用该软件对某省2006～2020年的电源规划工作进行了分析，结果表明．规划优化效果符合要求。     

电源规划模型及求解方法研究综述

对传统的电源规划模型结合需求侧管理、考虑环境保护和电力市场环境下的电源规划模型进行了详细的研究,总结了实施需求侧管理、环境保护对电源规划的影响和电力市场改革对电源规划的新要求,分析了各种模型中电源规划目标函数和考虑约束条件的不同。然后将电源规划问题所采用的求解方法主要分为数学优化方法和人工智能方法进行归纳,包括动态优化法、混合整数规划法、专家系统、模糊理论、遗传算法和人工神经网络等,对比了各种方法的优缺点。最后阐述了当前电源规划过程中尚待深入研究的问题。     

电源规划模型及求解方法研究综述

对传统的电源规划模型结合需求侧管理、考虑环境保护和电力市场环境下的电源规划模型进行了详细的研究,总结了实施需求侧管理、环境保护对电源规划的影响和电力市场改革对电源规划的新要求,分析了各种模型中电源规划目标函数和考虑约束条件的不同.然后将电源规划问题所采用的求解方法主要分为数学优化方法和人工智能方法进行归纳,包括动态优化法、混合整数规划法、专家系统、模糊理论、遗传算法和人工神经网络等,对比了各种方法的优缺点.最后阐述了当前电源规划过程中尚待深入研究的问题.     

“十三五”云南风电消纳能力分析

根据云南"十三五"骨干电源前期筹备建设情况、电力需求预测和电力电量平衡计算结果,在云南新增主要水电投产时序确定的情况下,对云南风电消纳能力进行分析,提出风电规划不是独立的规划,是电力规划的组成部分之一,风电的消纳能力直接受其它电源规划的影响,建议国家能源主管部门统一开展"十三五"电力规划,统筹常规电源和风电等电源规划,协调好各类电源的规划规模和建设时序。     

高比例光伏发电并网条件下中国远景电源结构探讨

世界范围内对环境保护的逐步重视以及化石能源的日益枯竭,推动了可再生能源发电技术的迅速发展。随着光伏等可再生能源发电在电源结构中的比重逐步提高,其对电力系统规划、运行等方面的影响也日益明显。基于此,该文以2050年为研究水平年,探讨了高比例光伏并网条件下中国远景电源结构。研究未来高比例光伏发电并网对系统电力平衡和调峰平衡的影响,分析了远景年光伏造价和储能造价对系统电源结构及新能源消纳的影响,以期对我国未来电源规划和建设提供参考。     

核电机组参与辽宁电网调峰研究

为研究核电机组投产对辽宁电网造成的影响,对辽宁电网的负荷以及区域间联络线送电特性进行了详细分析,结合网内现有及规划电源的调峰能力,针对不同核电机组的运行方式,对2013年、2015年、2017年和2020年辽宁电网进行了调峰平衡以及风电消纳能力计算,验证了核电机组参与调峰的优势与必要性。     

北京电网分布式电源可接纳容量分析

在分布式发电研究当中关于分布式电源的准入容量的研究是最重要的研究方向之一。研究中根据北京电网的实际情况,综合考虑电网的静态约束、暂态约束及电力平衡约束,采用试探法分别对风力发电、光伏发电和冷热电三联供三种形式的分布式电源的独立准入容量进行了仿真计算分析,找出了限制不同形式的分布式电源接入容量的主要因素;结合分布式电源资源约束以及国外运行成熟的多元分布式电源典型配比,对多元分布式电源的综合准入容量进行了仿真计算分析;研究结果可供确定三类典型分布式电源的未来可能发展规模参考。     

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。     

碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价

优化电源规划是应对电力系统"碳锁定"效应,促进电力系统减少碳排放的重要举措。考虑到国内以煤炭为主的能源结构,有必要分析碳排放及燃煤约束对电源规划的影响。在分析碳捕集电厂运行特性的基础上,建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规划模型,并在模型中采用典型日的运行校验系统是否具备足够的调峰能力。基于国内典型地区电力系统,对不同碳排放总量约束、不同可再生能源发展场景及不同煤炭资源供应约束下的常规火电及碳捕集电厂的扩展规划进行了优化分析,分析结论表明碳捕集电厂可以充分适应电力系统的碳减排目标,满足新能源大规模发展的调峰需求。     

考虑可再生能源电力消纳的跨区域电源规划研究

电源规划是电力系统发展规划的重要组成部分。结合跨区域电力交易和可再生能源电力消纳机制,建立区域内多省份电源规划模型,使用遗传算法进行求解并模拟不同方案对电源新建投产的影响。结果表明:跨区域电力交易能够影响区域内各类电源新建,降低发电行业的总成本和碳排放量;可再生能源电力消纳制度能够提高可再生能源电源装机容量,但也会增加发电行业的总成本。     

考虑直接负荷控制与风电不确定性的输电网扩展规划

需求响应项目的推广以及风电并网后电源侧出力的不确定性,给电力系统的输电网规划带来了新的机遇和挑战。为利用需求响应减少建线投资,建立了考虑直接负荷控制参与N?1预想故障潮流调整的输电网规划模型。采用基于历史数据凸包顶点的极限场景法处理风电不确定性,保证所建立的输电网规划模型为易于求解的混合整数规划问题。结合实际工程参数,基于改进的IEEE24节点系统进行仿真。仿真结果体现了直接负荷控制在缓解潮流越限、减少建线成本方面的作用,说明需求响应措施在保证系统运行安全性的前提下能够提高规划经济性,通过调整凸包范围能够有效调节所提模型的经济性与鲁棒性。     

大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台研发

为满足大规模风电集中接入对输电网扩展规划提出的安全性与经济性需求,提出了建设含大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台的总体方案。应用综合考虑风险及经济性的输电网优化规划理论,开发了以风电场群功率波动分析、输电容量优化为核心,集运行中风电场出力的历史数据采集与管理、待建风电场信息处理以及最优规划方案综合评价一体化的信息管理和输电网扩展规划系统。构建了基于历史出力数据的风电场群出力汇聚演变模型、提出了利用在役风电场群历史出力规律性预测规划目标年风电场群出力的实用方法、建立了面对输电网的综合评价指标体系,为进行详尽的数据挖掘分析、高精度的出力预测、准确的方案评估和全局化的输电网扩展规划管理,提供了有力的技术支持。     

Flexible generation mix under multi objectives and uncertainties

Criteria for evaluating flexibility of a generation mix are presented, and an efficient computational algorithm for determining a flexible generation mix considering uncertainties in the power system expansion planning is developed. The flexible generation mix problem is formulated as a multiobjective optimization problem and solved by the dynamic programming technique in which type of generation plant is selected as a stage and generation capacity is selected as a state. The proposed method can treat easily not only the uncertainties but also many constraints of generation planning such as integer solutions of generation capacities, reliability constraints, and so on. The effectiveness and feasibility of the proposed method are demonstrated on a typical power system model     

基于向量序优化算法的多目标多阶段电源扩展规划

提出了一种基于向量序优化算法的多目标多阶段电源扩展规划方法。首先,将可靠性指标和环境指标纳入到常规的经济性电源规划模型,统筹考虑电源扩建中多方面的综合效益,构建多目标多阶段电源扩展规划模型;然后,利用向量序优化算法对模型进行求解,并基于隶属度函数确定最优规划方案;最后,基于仿真算例验证了本文方法的正确性和有效性。     

SA-PSO在水火电混合电力系统电源规划中的应用

电源规划是电力系统电源布局的战略决策,在电力系统规划中处于十分重要的地位。其核心问题是要确定在规划期内随着负荷的增长,系统应在何时、何地、建什么类型、多大容量的电厂。由于其本身的的复杂性,用传统的优化方法求解需采取简化措施,寻求一个满足各种约束条件和可靠性指标及环保要求的最优电源建设方案,以满足系统负荷发展的需要。为此,提出一种粒子群算法与模拟退火算法结合的模拟退火粒子群算法,并将其用于求解复杂的、非线性的水火电混合电力系统(包含核电)电源规划问题。该组合算法在粒子群算法中引入了模拟退火算法成功的提高了基本粒子群算法的全局搜索能力。算例结果表明:该算法能可靠、快速的收敛到全局最优解,特别适合于大型电力系统的中长期电源规划。     

电源与输电线路联合规划的等值节点法

介绍了一种求解电源与输电线路联合规划的新方法.首先根据联合规划的特点构造了一新的模型,然后,结合电力系统本身结构特征,在联合规划模型中引入了等值节点,提出了一个新的求解联合规划方法,它可大大降低模型中变量的维数,为维数灾问题得到解决探索了一条有效途径.为进一步提高模型的灵活性和实用性,又将输电线路传输能力的安全储备系数应用于规划模型.初步仿真计算表明本文提出的方法是有效可行的.     

基于分层模型的变电站间隔资源优化方法

针对城市中心配电网中日益增多的接入需求与有限的变电站间隔资源之间所形成的矛盾,提出了一种基于分层模型的间隔资源优化方法。外层规划以变电站容量利用率均衡为目标对负荷归属的变电站进行优选;内层规划以空闲间隔数量最多为目标对负荷与各间隔的关联关系进行决策,并以变电站间隔资源利用率最大的优化方案作为最终的间隔资源配置方案。实际算例仿真结果表明,该方法具有较好的工程实用性,可为城市配电网的规划和建设工作提供参考和借鉴。     

Development of an analytical model for generation expansion planning as a tool to provide guidelines for preventing instability in the long‐term electricity market

This paper considers the problem of deciding multiperiod investments for generation expansion planning (GEP) in restructured power systems. This problem has presented a challenge for both market managers and suppliers regarding the stability in the electricity market and minimum income for suppliers over the planning period. In this paper, an analytical model for studying the GEP problem from the viewpoint of a central management entity is presented. The aim of this method is to establish a dynamic balance between energy supply and demand by adjustment of GEP over the horizon of planning so that not only the expected profit is provided for all new generating plants but the long‐term stability in the electricity market is also improved. This analytical model can be utilized by regulatory bodies to obtain some guidelines and thereby to set their policies for improving GEP and preventing instability in the long‐term electricity market. To do so, in this study, the uncertainties of demand and supply have been modeled through two stochastic processes. Furthermore, the market price dynamics and their mutual effects on the GEP's results have been considered. Finally, this nonlinear dynamic optimization problem is solved using a modified genetic algorithm (GA). The efficiency and ability of the proposed method are examined on a test power system. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

A dynamic model for coordination of generation and transmission expansion planning in power systems

This paper presents a new dynamic approach on the expansion planning problem in power systems. First, the coordination between generation system expansion and transmission system expansion has been formulated as a mixed integer nonlinear programming (MINLP) problem. Then, it has been shown that this MINLP model cannot be efficiently solved by the traditional MINLP solvers. Since the nonlinear term comes from the multiplication of a binary variable by a continuous one, a Benders decomposition approach has been employed to convert the MINLP formulation into a mixed integer linear programming (MILP) master problem, and a linear programming (LP) sub-problem. Besides, different times of construction have been considered for different transmission and generation facilities. In addition, a clustering based algorithm has been proposed to evaluate the reliability of the system at hierarchical level II (HLII). Since this dynamic planning method is an upgraded version of a recent developed static model, the result from both methods have been also compared. A simple 6-bus test system and IEEE 30-bus system have been selected to confirm the effectiveness of the introduced method.