考虑静态电压安全的输电阻塞管理

在电力系统中,输电网络是电力市场的基础和载体,过负荷或违反静态电压安全指标是输电阻塞的主要表现.阻塞将降低电力市场的公平有序竞争,削弱输电系统稳定性,降低电能质量,增加能量成本.因此,研究由于违反静态电压安全标准引起的系统阻塞问题,对于保证电力市场的正常运行和提高电力系统的效率具有重要的现实意义.考虑有载调压变压器以及可投切电容器组在保证系统安全性方面的重要作用,本文把这两个控制方法引入阻塞管理的优化策略中,与发电机组再调度一起,共同优化以处理由于系统静态电压安全引起的阻塞问题.     

主动配电网与输电网协调调度与阻塞管理

针对主动配电网优化调度的研究局限于配电网内部而未考虑与输电网关系的问题,提出了一种计及阻塞管理的输配电网协调优化调度策略。定义了主动配电网的广义投标函数和对外调节裕度作为输、配电网间协调媒介,对系统进行优化调度,通过潮流计算判断输电网的阻塞支路,在阻塞优化中考虑主动配电网中分布式电源的可调度性,利用节点对线路的灵敏度系数进行阻塞管理,消除线路阻塞。上述问题采用改进的粒子群优化算法解决。利用改编的IEEE30节点系统进行仿真实验,验证了所提输配电网协调优化策略与阻塞管理方法的有效性。     

Optimal network reconfiguration for congestion management by deterministic and genetic algorithms

In this paper, the problem of finding the optimal topological configuration of a power transmission system is considered with the aim of providing system operators with a tool suited for congestion management. Network reconfiguration looks particularly appealing since it allows transmission system operators to alleviate overloads by means of switching operations that may avoid costly generation or load curtailments. The techniques of corrective switching proposed in the 1980s are profitably employed to formulate the problem of network reconfiguration for the purpose of congestion management. The solution of the resulting large-scale mixed-integer programming problem is carried out both by a deterministic branch-and-bound algorithm included in the CPLEX optimization package and by a genetic algorithm. Tests were performed on a 33-bus CIGRE test system and on an actual 432-bus network of Italian origin.     

Transmission surplus capacity based power transmission expansion planning

A power transmission expansion planning model with consideration of transmission surplus capacity and network load factor is presented. With traditional planning model, some transmission lines will operate on high load factors due to ignorance of the load levels of transmission lines. This may lead to network congestion or degrade the dispatch flexibility of future network. Traditional planning model has put more emphasis on investment cost rather than other aspects such as operation environment, transmission benefit, etc. The transmission expansion planning model in the paper aims to maximize network transmission surplus capacity and optimize network load factor distribution with least investment. Chaos Optimal Algorithm (COA) is introduced to solve this nonlinear integer planning optimization problem for its advantage of stochastic and ergodic searching characteristics. The effectiveness of proposed model and methodology is tested with two typical systems.     

计及市场化电价信号导向的含高比例水电输电网扩展规划

传统电网扩展规划模型难以反映未来一段时期竞争市场模式下全局供需态势对电网投资收益、市场主体意愿、社会效益的量化影响,且在含高比例水电输电网中水电外送断面容量与丰枯潮流差异的不匹配导致网络阻塞及交易盈余问题愈加严重.为此,提出高比例水电场景下计及市场化电价信号导向的输电网扩展规划模型.上层模型以最大化线路年投资收益为目标函数,形成规划决策线路;下层模型采用改进的k-means聚类算法得到含高比例水电输电网全年典型运行方式,基于市场交易出清结果与区域负荷响应特征,量化线路规划后的负荷增量及过网利用率,以市场化电价信号引导电网扩展规划,促进区域水电消纳.采用KKT最优条件实现上、下层模型的耦合,将双层规划问题转化为混合整数规划问题进行求解.以我国西南部某含高比例水电的实际电网为例,通过综合比较不同规划方法的阻塞盈余、投资收益及水电消纳比例验证了高比例水电接入下市场信号对扩展规划结果的影响.     

基于交替方向乘子法的源网协同多适应规划

电源规划与电网规划紧密相关,有必要考虑其相互影响进行协同规划。该文兼顾分布式决策环境与多适应性条件,提出了一种电源与电网协同的多适应规划框架,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADM M)分别构建了耦合共享变量的电源规划决策子问题与电网规划决策子问题,2个子问题相互通信、交替求解,实现了电源与网架协同的分布式自治规划。该框架和方法保留了决策主体信息的私密性,同时确保了电源规划方案和电网规划方案所构成的整体系统的经济性和适应性。在Garver-6系统上对该文方法的有效性进行了验证。     

Pareto optimality-based multi-objective transmission planning considering transmission congestion

In the deregulated environment, transmission congestion is one major problem that needs to be handled in power system operation and network expansion planning. This paper aims to enhance the transmission system capability and have the congestion alleviated using the multi-objective transmission expansion planning (MOTEP) approach. A system congestion index called the congestion surplus is presented to measure the congestion degree of the transmission system. The proposed MOTEP approach optimizes three objectives simultaneously, namely the congestion surplus, investment cost and power outage cost. An improved strength Pareto evolutionary algorithm (SPEA) is adopted to solve the proposed model. A ranking method based on Euclidean distance is presented for decision-making in the Pareto-optimal set. The effectiveness of both the improved SPEA and the proposed multi-objective planning approach has been tested and proven on the 18-bus system and the 77-bus system, respectively.     

在竞争的电力市场下的传输阻塞管理与定价

在输电网络完全开放的情况下,由于电力传输的约束和限制,加上上网发电与购电的竞争性,在一定的条件下就会发生电力传输阻塞。文中论述了在自由竞争的电力市场下我国电力交易的2种主要方式（中心交易及双边或多边交易）,以及传输调度的原则,同时讨论了在发生传输阻塞时节点的定价问题,并提出在不同的电力交易下解决传输阻塞的措施。     

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。     

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。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。     

构建新型电力系统背景下输电网架加强投资决策模型

为实现“碳达峰”和“碳中和”目标,构建以新能源为主体的新型电力系统是我国能源电力领域未来一个阶段面临的重要工作和任务,单纯依靠传统的投资建设接入系统的方式不能有效解决大规模新能源发电并网给电力系统带来的问题。提出了一种含有柔性输电装置的输电网架长期投资决策模型,通过在现有输电网加装柔性输电装置,既可满足新能源发电并网的需求,又能够有效提高投资效率,极大提高了输电投资决策的灵活性。算例研究表明,在一个改进的IEEE-24节点测试系统中,通过分别考虑线路扩展和加装PS、SC设备的不同组合,形成了不同的输电网架加强投资方案。所提方法能够为决策提供良好的输电网架加强方案,在投资成本和缓解拥堵所节省的费用之间取得平衡。     

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.     

基于阻塞风险的需求侧购电策略

输电网的资源有限性使得电力市场环境中的各交易方都面临输电阻塞的风险。从需求侧用户的角度分析阻塞风险,提出不仅发电公司要有计及阻塞风险的策略性报价．用户也应当考虑阻塞给自己带来的风险,策略性地决定购电方案。针对阻塞给用户带来的风险．构造了需求侧的购电策略模型,用户可根据各种购电方案下的收益期望值和收益标准差决定购电量．并进行了实例分析。用户主动调节负荷,有利于实质上缓解输电网的阻塞问题。     

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。     

发电权交易的阻塞调度

利用发电权交易机制促进电力工业的节能降耗目标的实施,已经在国内得到了越来越广泛的认同。发电权交易会引起系统潮流变化,进而可能引起新的系统安全问题。因此,发电权交易的阻塞调度是一个值得研究的问题。首先,以目前采用较多的撮合交易模型为基础,提出了以最大化社会效用为目标的阻塞调度模型。其次,从节能降耗的角度出发,提出了以最大化成交量为目标和考虑能耗约束的最大化社会效用为目标的2种阻塞调度模型。对发电权交易的结算方法进行了探讨,并提出了2种具体的结算方法。最后,以IEEE单区域RTS-96系统为例,对这3个模型进行了分析和比较。     

Long-term expansion planning for hydrothermal electric power systems

This paper shows some aspects of the applicability of mixed integer programming (MIP) in expansion planning for regional electric utility systems, considering both power plants and the transmission network. The hydrothermal generation system may include significant run-of-river and reservoir power stations, and also pumped storage stations. Some essential elements of the model are explained to demonstrate the MIP modelling. The application of the model to the long-term expansion planning problem of a hydrothermal power system is also described.     

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.     

Market-Based Coordination of Transmission and Generation Capacity Planning

We propose an ISO model for coordinating transmission expansion planning with competitive generation capacity planning in electricity markets. The purpose of the model is a holistic simulation of generation and transmission capacity expansion in the market environment. The solution represents an iterative process for simulating the interactions among GENCOs, TRANSCOs, and the ISO, which might be terminated by the ISO based on a pre-specified stopping criterion. The proposed model adopts a joint energy and transmission auction market and a capacity mechanism. The joint auction market enables competition to occur among generation and transmission resources. The capacity mechanism offers incentives for market participant investments that reflect the locational values of additional capacity. Transmission capacity expansion decisions are made by merchant transmission lines that recover their capacity investments through transmission marginal pricing and capacity payments. Transmission network security is reflected in the proposed competitive resource planning model. The examples illustrate a coordinated planning of generation and transmission in restructured power systems.     

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。