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。     

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划北大核心CSCD

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。     

考虑风电场接入的输电网与储能扩展鲁棒规划

本文考虑含风电场的输电网结构优化,提出了一种输电网与储能联合扩展规划方法。基于鲁棒优化思想,采用不确定性集合刻画负荷需求和风电出力的随机特征。考虑因风电场出力以及负荷不确定性导致的极端场景,建立了一种自适应min-max-min鲁棒规划模型,基于此实现输电线路、储能以及输电网结构的优化。针对所建立的模型,采用了基于原始剖切面的分解算法对模型进行求解,将鲁棒规划模型分解为主模型和从模型,使得非凸问题转变为便用直接使用CPLEX求解器的混合整数线性规划问题。基于IEEE 24-bus测试系统对所提方法进行仿真验证,优化结果证明了所提出方法的有效性。     

考虑需求侧管理的输电网扩展规划方法研究

随着用电负荷的增长和输电走廊的日趋紧张,需求侧管理已成为减小或延缓电源和电网投资的重要手段。首先通过持续负荷曲线分析了需求侧管理对高峰负荷功率的影响,提出了在输电网扩展规划中对需求侧管理的建模方法,然后提出了考虑需求侧管理和投资成本约束的输电网扩展规划数学模型。该模型为混合整数线性规划模型,采用优化软件求解。通过算例分析了需求侧管理对电网规划方案的影响,验证了采用需求侧管理对降低输电网扩展规划投资的有效性。     

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。     

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。     

风电多点并网的网源协调输电网扩展规划

传统的含风电场的输电网规划通常忽略运行成本或者运行状态对目标函数的影响,在风电场多点并网的情况下系统潮流分布波动显著,运行状态对运行成本的影响增大。同时,并网点风电与负荷的相关性对运行的经济性和可靠性有较大影响。本文建立含运行成本、建造成本、可靠性成本的多目标含风电场并网点优化的网源协调输电网扩展模型;采用聚类技术建立了计及风电空间分布的多维运行场景,通过多场景模拟运行,减少了计算量;采用多目标微分进化算法求解优化模型,利用熵权TOPSIS方法确定最优方案。以加入风电的IEEE30系统进行扩展与并网点优化,验证了空间多维场景技术与网源协同优化模型的适用性和有效性,为山区风电多点并网提供方法。     

考虑N-1安全网络约束的输电网结构优化

输电网结构优化是控制输电阻塞的手段之一。且当负荷处于较低水平、系统裕度较高时,也可以通过结构优化提高设备的利用率。为了在开断部分线路的同时保证系统安全性,建立考虑N-1安全网络约束的输电网结构优化模型。通过对可开断线路潮流方程进行线性化,将原有模型转化成混合整数线性规划形式。为了应对负荷的短期波动及风电出力不确定性对电网结构优化结果的影响,采用吸引子传播(AP)聚类算法构建不同的运行场景。以修改的IEEE-RTS 24节点系统为例对所提模型进行验证和分析,结果表明,在满足一定的安全约束条件下,断开某些输电网线路可以减轻输电阻塞、降低系统的运行成本、提高线路的负载率水平。     

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。     

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。     

考虑经济性与安全性的发输电联合优化规划

独立的发输电规划已无法适应新形势下电力系统发展需求。从联合建模的角度,考虑风电出力的随机性与间歇性给系统带来的安全隐患,建立了计及系统N-1安全网络约束的发输电联合优化规划模型。为平衡系统安全性与经济性之间的矛盾,以系统切负荷费用表征安全成本,在此基础上,以年投资费用、燃料费用、安全成本及弃风惩罚成本之和最小作为目标函数。考虑到不同负荷水平持续时间的差异性及风电出力的不确定性,采用高斯混合模型方法对运行场景进行削减,其能够在得到聚类中心的同时从概率角度给出数据分别属于不同聚类中心的可能性。以修改的Garver-6和IEEE-RTS 24节点系统为算例,对所提模型和方法进行了验证和分析。     

电力市场环境下输电网混合性规划模型

随着中国电力市场的发展与完善以及电网新技术的采用,电网规划尤其是输电网规划面临着新问题和新挑战。为了应对上述情况,文中在确定性规划准则和概率性规划准则的基础上,提出了一个在电力市场环境下应用于输电网中长期规划的多场景混合性规划模型。该模型整合了确定性规划准则和概率性规划准则的相关约束和参数,包括:柔性约束、投资费用、电力供应、购电费用、时间成本、故障发生概率、可靠性成本、期望缺供电量(EENS)以及缺电时间期望(LOLE)等。同时,通过定义多个场景来模拟电力系统的负荷水平,并考虑电力市场的因素,将输电网规划问题转为混合整数线性规划问题,通过直流潮流模型和商业优化软件CPLEX,寻找输电网最优规划方案。最后,通过与传统规划模型的对比和实际电网算例,验证了该模型的有效性、灵活性和经济性。     

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。     

考虑发电容量适应性的多目标输电网规划

电源和负荷增长的不确定性及发电出力变化将对电网规则方案的适应性和灵活性提出新的要求.文中引入发电容量适应性指标,衡量网络结构对发电出力容量变化的适应能力,建立考虑网络结构优化的多目标输电网规划模型,对多场景电网期望负载水平进行优化,改善电网运行环境和应对发电出力容量变化的能力,提高电网功率传输能力,减少各场景下的负荷损失.典型算例结果表明了文中模型和方法的有效性.     

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.     

计及风速和负荷特性的风火打捆发电系统规划

风火电打捆是解决能源基地电力外送的有效手段。提出一种计及风速和负荷特性的风火电打捆发电系统优化规划方法。根据送端系统风速和受端系统负荷特性,建立打捆发电系统分段波动输送功率模型。以打捆发电系统在规划期内单位发电成本为优化目标函数,计及风电场拟规划区间约束和打捆发电系统运行约束,构建了风火电打捆发电系统优化规划模型。模型采用模拟退火算法求解,并通过算例分析证明所述方法的有效性。     

可再生能源接入下考虑短路电流限制的发输电鲁棒规划方法

随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出.文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法.首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平.其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型.上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题.然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解.最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求.     

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。