发电扩容与输电扩容的协调优化模型

以电厂和电网分离为主要特征的电力市场化改革给电力扩容规划带来了巨大的冲击。如何协调好发电与输电的扩容直接关系到电力系统的稳定运行和健康发展。通过分析市场化改革后电力扩容规划存在的主要问题,构筑了发电扩容与输电扩容的协调优化模型。该模型中提出了利用协调因子的思想来解决电力扩容的规划风险和保障竞争性电力市场的电价机制。协调因子计及了缺电成本和输电利用成本,这不仅能充分反映电力扩容的规划风险,而且能使双方共同承担其风险,从而促进两者扩容的协调。文章为厂网协调发展探索了新的途径。     

电力市场条件下的发输电规划协调与运行模式

研究了电力市场的发电和输电中期规划模式.根据中国电力市场和电网结构的特点,提出了节点输电电价和建立当地电价系统的建议;推荐采用"统一规划、发电投标决策"和"参考规划、发电自主决策"规划模式协调输电和发电规划.     

考虑动态功能的抽水蓄能电站综合规划模型

以系统运行的经济性和可靠性为目标,提出了一种抽水蓄能电站的综合规划模型。该模型不仅考虑了系统需求约束、备用约束以及电站静态运行约束,而且考虑了能源约束、环保约束以及各类型电站的爬坡和旋转备用容量等动态运行约束。通过对规划方案进行静态运行模拟和动态特性模拟,得到抽水蓄能电站的动静态效益指标;基于综合效益比较,从拟定的方案中找出系统对抽水蓄能电站的最佳需求空间和装机进度。应用该方法对某省级系统进行了算例计算分析,结果表明了所述模型的有效性。     

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。     

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。     

基于输电网扩展规划的OPA模型

针对已有利用直流潮流模拟连锁故障的OPA模型在慢动态过程中模拟线路升级方式的不足,提出一种基于输电网扩展规划的OPA停电模型。该模型不仅在模拟过程中考虑了通过增加传输容量升级线路,而且采用了输电网扩展规划方法新建线路实现电网升级,使慢动态模拟过程更加符合实际电力系统演化过程。用蒙特卡洛抽样方法获取快动态周期内每回线路的...     

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。     

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。     

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。     

A novel modified GBMO algorithm based static transmission network expansion planning

Due to the growing demand of electricity, transmission sector has become important part of the power sector. The penetration level of renewable energy resources has increased presently, which gives more challenges to the transmission expansion planner. To overcome this problem better transmission expansion planning (TEP) needs to be done. Hence, it is necessary to incorporate the impact of high wind power penetration in TEP problem. In this paper wind farm are considered as an alternative source for supplying the load to the transmission networks. The complex wind energy cost model is incorporated with the traditional transmission network expansion planning (TNEP) problem. Factors accounting for wind power utilization cost, underestimation, and overestimation cost model of wind power are included. Static transmission network expansion planning (STNEP) problem is modeled using the DC power flow model. The main objective function is to minimize the total cost of the system, which consists of transmission line investment cost, fuel cost of generators and wind energy cost. To solve this non-linear, non-convex optimization problem with a novel optimization algorithm i.e. Modified Gases Brownian Motion Optimization (MGBMO) algorithm is applied. To validate the capability of the proposed method is tested with modified Garver’s 6-bus system, IEEE 24-bus system and IEEE 25-bus system.     

基于相关场景聚类的发输电联合扩展规划

电源规划和输电网规划是相互影响的,为应对电源和输电网联合规划,建立了多场景发输电联合扩展规划模型。该模型把支路分为已有支路和待选支路,并分别建立直流潮流方程以使得发输电联合扩展规划成为混合整数线性规划问题,其求解可使用成熟的混合整数线性规划软件。发输电联合扩展规划中负荷和风电的场景确定需要考虑相关性和空间分布特征,提出了保持相关性的负荷风电场景聚类方法。最后,通过在MATLAB平台上编写计算程序,使用标准Garver-6节点和IEEE RTS-24节点系统算例验证了所提方法的有效性,并通过对比说明了负荷空间分布对发输电联合扩展规划的影响。     

基于遗传算法的电力市场环境下电源规划的研究

通过对电力市场条件下电力系统电源规划的研究,提出了市场环境下的电源规划模型和算法,该模型以传统电源规划为基础,在体现可靠性与经济性综合运筹的同时兼顾了可持续发展问题。该模型采用Grefenstette编码的遗传算法进行求解,在求解过程中对简单遗传算法的算子进行了部分改进,不仅能可靠获得全局最优解和次优解,而且加大了求解规模与速度。给出的算例和结果表明该文提出的模型和算法均合理有效。     

计及分布式发电的配电网扩展规划

计及分布式发电(DG)进行配电网扩展规划.从电网年支出费用的角度出发,采用蒙特卡洛方法模拟DG的出力,建立新的数学模型.提出一种基于隐性编码方式的遗传算法,用它对待选新建或升级改造线路、DG的种类、位置和容最进行综合优化规划,并分析DG出力不确定性及其发电成本对规划的影响.经算例验证,对DG进行合理地选择、布点和定容,能够给电网带来可观的经济效益.     

计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略

大规模风电等可再生能源广泛接入电网将成为新型电力系统发展的重要方向之一, 通过需求侧响应机制调整用户负荷需求, 可有效提高电力系统运行的灵活性并促进风电的消纳。在此背景下, 提出了一种计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略。首先, 引入基于价格激励的需求侧响应机制, 构建基于分段激励价格的需求侧响应模型。其次, 为了有效应对风电的不确定性对规划方案的影响, 提出了基于信息间隙决策理论的计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划模型, 并将所提出的模型构造为混合整数线性规划模型。最后, 以Garver 6节点系统和改进的IEEE 118系统为例证明所提方法的可行性与有效性。     

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。     

计及碳交易成本及能效电厂的电源规划模型

在低碳经济背景下,新能源机组及碳交易机制的引入成为电力系统实现低碳减排重要的方法。同时,由于需求侧资源在降低系统碳排放量和增加系统可靠性方面有较大潜力,为此,将需求侧的能效电厂加入到规划方案中,建立了包含系统经济性及可靠性的低碳电源规划模型,目标函数中计及了机组建设成本、能效电厂建设成本、机组运行成本、碳交易成本,并将可靠性约束条件加入到模型中。采用离散细菌群体趋药性算法对所建模型进行求解,对两种电源规划模型进行了对比,并在不同碳排放限额、不同电量不足期望值限额两种情况下进行了灵敏度分析,仿真结果验证了模型和算法的有效性。     

高比例可再生能源接入下考虑输配协同的输电网规划测试系统

以风光为主的高比例可再生能源通过不同电压等级接入电网,输电网与配电网之间的互济需求增强,促使输电网规划考虑与配电网协同,然而协同规划却面临着缺乏测试系统的难题.因此,构建了一个高比例可再生能源接入下考虑输配协同的输电网规划测试系统HRPTD-20,描述了系统的源网荷基本特性并给出了相关数据.系统包含2个区域、3个电压等级,以及3种传统和3种未来典型配电网结构场景,可再生能源装机容量占比接近55％.基于考虑输配协同的输电网规划模型求解,给出了测试系统的基准规划方案.对比分析验证了该测试系统可以用于输配电网协同规划,有助于提高可再生能源通过不同电压等级接入输配电网的消纳能力.     

考虑电转气设备和风电场协同扩建的气电互联综合能源系统规划

随着电转气技术的发展和燃气机组占比的日益提高,电力、天然气系统间的耦合程度逐渐加深。在此背景下,对气电互联综合能源系统扩建规划时,考虑投建发电机组、输电线路、天然气气井、输气管道、风电场、电转气设备,并探究电转气设备和风电场协同扩建对系统扩建方案、风电消纳和经济性的影响。在计及电力、天然气系统相关运行约束的前提下,建立以系统投资运行总成本之和最小为目标的气电互联综合能源系统长期协调规划扩建模型;通过分段线性法将该模型转化为混合整数规划模型进行求解;通过IEEE 24节点的电力系统和12节点的天然气系统组成的算例系统验证所提模型的有效性,结果表明合理的电转气设备和风电场协同投建可以减少输电线路阻塞和输电线路的过度投建,提高系统经济性和运行安全性。     

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.