变电站规划优化解析模型和简化算法

新电改背景下,变电站规划优化是避免投资浪费的关键。针对缺乏详细负荷分布及相关软件计算工具的情况,基于负荷均匀分布假设,综合考虑了变电站和中压线路的投资费用、运行费用和停电损失费用,以年总费用最小为目标,提出1套考虑了停电损失费用的变电站规划优化解析模型和简化算法。线路费用基于估算的出线数和供电半径近似计算,年总费用可表达为变电站数量的简单函数。基于极值求解方法可得到变电站优化数量的解析表达式,并据此提出了变电站单阶段和多阶段规划优化简化算法。实际应用分析表明:随着电缆线路单位造价的提高或单位停电成本的增加,变电站布点应增加但容量应减小;随着负荷密度增加,变电站布点及容量都应增大。     

配电网变电站经济供电半径研究

为减少规划投资并提高供电质量,针对变电站经济供电半径进行了研究。首先,构建了考虑变电站建设投资和运维费用并以单位供电面积年费用最小为目标函数的变电站供电半径优化模型,研究了变电站经济供电半径求解算法。其次,建立了不同负荷情形下的变电站供电半径和线路电压损失之间的定量关系,在此基础上根据配电网对电压损失的规定对优化计算得到的经济供电半径进行电压质量校验。通过对实际电网数据的测算,验证了算法的准确性和合理性。计算结果可为地区配电网规划提供有效的参考。     

变电站容量和DG置信容量概率规划

针对基于主变"N-1"安全准则或给定容量比确定变电站容量存在的问题,采用概率规划方法,基于总费用最小建立了涉及DG的变电站容量优化简化模型:目标函数考虑了变电站容量投资和停电损失费用;约束为相关配电网规划导则中推荐的主变容量及其组合。其中,通过多场景概率分析法建立了DG的多状态出力模型;提出了较小供电区域内一般仅需对不同类型DG状态进行组合来考虑分布式电源出力的相关性。考虑到实际变电容量的离散性,模型采用枚举法进行求解。基于模型求解获得的变电站优化容量,定义了两类DG变电置信容量,将传统的DG变电置信容量评估转换成了基于变电站优化容量的DG变电置信容量计算。算例表明了概率规划对于变电站容量选择的意义以及DG对变电站容量的替代作用。     

基于虚拟变电站的配电网薄弱区域集群双层规划研究

位于配电网末端的偏远山区常常由于存在供电可靠性不足的问题而被视为配电网薄弱区域,为了提高此类地区的供电可靠性,引入虚拟变电站和集群规划的概念和方法,提出了一种基于虚拟变电站的分布式电源与储能双层选址定容规划模型。上层模型以集群效能指标最大为目标,从结构性和功能性两方面对配电网薄弱区域进行集群划分,规划结果为各集群的划分方案;下层模型以考虑用户损失费用的年综合费用最小为目标,在各集群内部建设虚拟变电站,规划结果是集群内分布式电源的接入位置及容量、储能装置的接入容量及功率;针对集群规划模型的特性,文章提出计及孤岛运行的用户停电损失费用计算方法,并以双层迭代的混合粒子群算法进行求解。算例部分以云南含分布式小水电的某典型场景为例,验证了所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

基于虚拟变电站的配电网薄弱区域集群双层规划研究

位于配电网末端的偏远山区常常由于存在供电可靠性不足的问题而被视为配电网薄弱区域,为了提高此类地区的供电可靠性,引入虚拟变电站和集群规划的概念和方法,提出了一种基于虚拟变电站的分布式电源与储能双层选址定容规划模型。上层模型以集群效能指标最大为目标,从结构性和功能性两方面对配电网薄弱区域进行集群划分,规划结果为各集群的划分方案;下层模型以考虑用户损失费用的年综合费用最小为目标,在各集群内部建设虚拟变电站,规划结果是集群内分布式电源的接入位置及容量、储能装置的接入容量及功率;针对集群规划模型的特性,文章提出计及孤岛运行的用户停电损失费用计算方法,并以双层迭代的混合粒子群算法进行求解。算例部分以云南含分布式小水电的某典型场景为例,验证了所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

城市配电网规划中变电站最佳供电半径及容量的实用计算方法

变电站规划是城市规划方案的主要部分,投资成本也在总成本中占较大比重,包括变电站站址选择、变压器台数、容量及供电半径的确定等内容。本文从规划角度,在对变电站规划成本进行分析时,提出了以"N-1"准则为约束,总费用最小为目标函数的优化模型,考虑了变电站进出线及主变压器的投资和运行等费用。该模型可求取变电站最佳容量、主变压器最佳台数及变电站最佳供电半径等。结合上海市三林地区电网规划实例,用该模型进行分析计算,验证了其实用性和灵活性。该模型的建立对电力规划部门综合考虑成本与效益进行电力规划具有借鉴作用。     

基于离散粒子群算法的移动变电站选址规划

移动变电站(MS)的存放位置对城区高压配电网的可靠性和经济性有着重要影响,对移动变电站的选址规划进行了开创性研究。以包含停电损失在内的系统总费用最小为目标,考虑城区内各变电站的地理分布以及变电站供电负荷的单位停电损失,建立移动变电站选址规划模型,以确定移动变电站的数量和存放位置。针对决策变量为离散变量的特点,利用离散粒子群算法求解选址规划模型。通过算例计算,得到移动变电站的最优数量和存放位置,算法可有效规划移动变电站的选址,移动变电站的最优存放位置通常位于区域中心和重要负荷区域。     

配电子网投资决策

配电子网的投资决策问题应该从社会效益最佳的角度出发来考虑。将电网方与用户方的投资行为结合起来考虑 ,在分析供电可靠性指标的基础上考虑用户的停电损失 ,并将停电损失与投资费用相结合 ,从而得到年费用最低的投资方案。结果表明 ,最佳的投资方案根据用户及电网的具体情况的变化而变化     

基于负荷密度的供电优化方案分析

基于不同负荷密度,建立了优化选择分区电网供电方案的数学模型。充分考虑电网实际运行中各种约束条件,以年费用最小为目标,确定关于该分区电网内220kV变电站个数、变电容量与变压器台数的最优供电方案。该方案对电网规划具有一定的参考意义和实用价值。     

计及故障供电恢复策略的主动配电网电源规划

主动配电网的核心在于主动管理,在规划阶段综合考虑运行管理策略的影响,有利于提高主动配电网规划结果的适用性。为此,考虑到主动配电网具有分层分布管理的特性,采用故障下游静态分区划分孤岛运行以实现故障供电恢复。同时提出了基于蒙特卡洛模拟计算停电损失费用的方法,以衡量主动配电网是否具有故障供电恢复能力对其可靠性的影响。考虑正常与故障状态下的两种控制策略,提出一种主动配电网电源规划双层优化模型。上层以综合成本净现值最小为目标,其中包含了停电损失计算,下层模拟正常运行状态下全局优化控制获得最优潮流。经仿真实例验证,引入停电损失费用并且考虑供电故障恢复策略的规划模型能保证规划后主动配电网的可靠性,进而整体地提升了主动配电网规划方案的经济性,具有较强的实用性及可推广性。     

Application of customer interruption costs in transmission networkreliability planning

A method that can be utilized to ascertain the optimum level of power supply reliability is used to compare the incremental cost of providing reliability with the incremental benefit of that reliability. The benefit of an increment of reliability can be considered to be the change in the customer interruption cost related to the change in the reliability level. Reliability cost-reliability benefit assessment is, thus, an important aspect of electric power supply planning process. Customer interruption costs form an essential input to this reliability cost-reliability benefit assessment process. This paper illustrates the utilization of customer interruption cost information in transmission network reliability planning using Canada's Alberta Interconnected Transmission Grid. The methodology presented in this paper can readily be applied to industrial and commercial power systems     

A procedure for distribution system planning of a large-scale agricultural project

Different mathematical techniques adapting linear, nonlinear, mixed-integer, and network flow programming have been developed over the past decades to solve the distribution planning optimization problem. The high dimensionality of the problem made it in some of practical cases unmanageable by such classical optimization techniques. This gave rise to the application of knowledge based, heuristics, artificial intelligence, and approximate iterative techniques to search for the optimal solution. The problem also was typically perceived from the distribution companies’ perspectives with the objective being to supply sustainable yet cost effective power to multi-objective multi-interest consumers with different damage functions and relatively uncertain data. This paper presents a value-based distribution system planning procedure for large-scale agricultural real life project. This type of distribution planning is characterized not only by high load demand but also with a huge distribution network covering the vast agricultural area. Yet it is a planning for single type of customers who has a consistent developing policy, interest, cost damage function, together with a realistic and less uncertain data. The planning is also perceived from the consumer perspective who may even question the connection to the power utility unless it is proved as cost effective way of power supply. Macro and micro-levels planning is suggested for both overall project and farm modules, respectively. The proposed planning procedure evaluates different feasible alternatives based on life cycle cost while reliability indices and cost of interruption are taken into consideration. The procedure is illustrated on the micro-level for a real life agricultural problem.     

基于序贯蒙特卡罗仿真的配电网可靠性评估模型

提出了考虑线路容量约束和潮流分布的基于序贯蒙特卡罗仿真和时变负荷模型的评估配电网可靠性的模型.模型中切负荷策略综合考虑了停电损失费用、停电电量、网损和停电时间,因而该模型在模拟配电网的故障和负荷点停电情况方面更加符合实际运行情况,并可以评估不同调度策略下的可靠性风险指标和可靠性效益指标的影响.经采用IEEE RBTS配电系统测试,结果表明该模型是合理的、有效的.     

综合考虑可靠性成本与缺电成本的电网规划

在配电网规划中要提高配电网的供电可靠性,减少用户侧的缺电成本,必然要求供电部门增加可靠性投资成本,然而盲目地追求供电可靠性,必然导致供电部门可靠性投资成本急剧增加。为了寻求供电可靠性与可靠性成本的平衡点,综合考虑了可靠性成本和缺电成本,提出了可靠性成本效益回归模型,利用此模型在众多配电网规划方案中确定最佳可靠性方案。通过实例分析计算并讨论,建立的模型及方法能方便有效地确定配电网规划中最佳可靠性方案。     

考虑多种分布式电源及其随机特性的配电网多目标扩展规划

为了增强新建配电网环网转供能力,提高供电可靠性,同时减小投资和运行维护成本,提出了一种分布式电源(DG)选址定容和多供电途径的网状新建配电网协调规划方法。该方法建立了考虑经济性、可靠性和稳定性的多目标优化模型,优化求解采用两层嵌套的粒子群算法。在规划中考虑了风电、光伏、燃气轮机、储能电池4种DG的选址和定容。针对输出功率不确定的DG,建立了概率模型,利用多状态系统理论,将随机性问题转化为确定性问题。最后以某开发区的实际配电系统为例,验证了所提模型和方法的合理性。     

基于模糊理论的输电中断成本估算方法

输电中断事故往往会给电网企业和社会带来巨大的经济损失。为更好地描述输电中断事故所造成的损失,引入输电中断成本这一概念,分析影响输电中断成本的各个主要因素,并给出输电中断成本的数学表达式。断电影响成本是输电中断成本的最主要组成部分。在模糊理论的基础上又提出了断电影响权重系数的概念,并结合产电比等参数,共同描述输电中断事故在不同停电时间和停电区域情况下的断电影响成本,从而形成了估算输电中断成本的新方法,并在算例中得以应用,该方法可较好地反映不同条件输电中断事故的损失,在实际中也具有可行性。     

深圳福永镇配电自动化实施方案

对深圳市宝安区福永供电所的配电自动化试点工程作一简要介绍。软件设计以系统工程为设计思想，通过统一规划，将集中与分布相结合，角保数据和信息资源高度共享。馈线自动化原则是充分发挥配电自动化设备的就地处理功能，故障时实现快速故障区段隔离，非故障区段供电恢复，减少停电时间，缩小停电范围，配变监测终端实现对线路配电变压器运行状态的监视，整个系统方案是一个实现对电网的基本监控，运行，管理和经济运行的配电自动化方案。     

Current practices and customer value-based distribution system reliability planning

Among the major issues facing utilities in today's competitive electricity market is the pressure to hold the line on rates and provide electricity with adequate quality and reliability. Utilities are increasingly recognizing that the level of supply reliability planned and designed into a system has to evolve away from levels determined basically on a technical framework using deterministic criteria, and toward a balance between minimizing costs and achieving a sustainable level of customer complaints. Assessment of the cost of maintaining a certain level of supply reliability or making incremental changes therein must include not only the utility's cost of providing such reliability and the potential revenue losses during outages, but also the interruption costs incurred by the affected customers during utility power outages. Such a cost-benefit analysis constitutes the focal point of the value-based reliability planning. Value-based reliability planning provides a rational and consistent framework for answering the fundamental economic question of how much reliability is adequate from the customer perspective and where a utility should spend its reliability dollars to optimize efficiency and satisfy customers' electricity requirements at the lowest cost. Costs to customers associated with varying levels of service reliability are significant factors that cannot be ignored. Explicit considerations of these customer interruption costs in developing supply reliability targets and in evaluating alternate proposals for network upgrade, maintenance, and system design must, therefore, be included in system planning and design process. The paper provides a brief overview of current deterministic planning practices in utility distribution system planning, and introduces a probabilistic customer value-based approach to alternate feed requirements planning for overhead distribution networks.     

英国供电安全工程建议ER P2/6浅析

英国电力委员会制订的供电安全工程建议ER P2/6是英国关于配电网规划的指导性文件,该文件以最终客户的供电可靠性为规划目标,将系统安全性与客户负荷大小相关联,应用停电频率、停电持续时间等主要的电网可靠性指标,结合运行方式及其他有关数据来估计系统的运行特性及发展趋势,对可靠性投资费用和效益进行分析,为正确的投资决策提供依据。文章分析了ER P2/6的背景、内容、特点、理论基础和实际应用,并通过实际案例验证了该文件的实效性。文章还以ER P2/6为参考,客观地审视了我国目前电网规划设计和调度运行中有关电力可靠性标准的理念及标准应用方面的不合理之处,提出了相关意见和建议。