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。     

考虑不确定集合置信水平的输电网鲁棒扩展规划

为适应可再生能源复杂的时空分布特性和出力的随机性,提出一种考虑不确定集合置信水平的输电网鲁棒扩展规划方法。首先,考虑电网安全运行,建立输电网N-1预想故障潮流调整的扩展规划模型;然后,采用广义凸包不确定集合描述风功率的随机波动性,基于极限场景法建立两阶段鲁棒规划模型,并用CPLEX进行求解。为进一步提高规划方案的经济性,调节不确定集合的置信水平,获得多个决策方案,然后运用层次分析法进行评估,确定综合指标最优的规划方案。最后在改进的Garver-6系统上进行仿真分析,验证了所提方法的可行性与有效性。     

考虑大规模区外来电接入的输电网扩展规划方法

大规模区外来电将大量可再生能源馈入到受端电网,解决了用电资源与负荷发展不平衡的问题。提出了一种考虑大规模区外来电接入受端输电网的扩展规划方法。综合考虑可再生能源出力和负荷的不确定性,以线路投资成本、运行成本、弃能成本和失负荷成本之和最小为目标,建立了计及系统运行经济性的两阶段输电网随机规划模型。引入多参数规划方法,提出采用内嵌场景削减的改进Benders分解算法,将原问题分解成投资主问题和运行子问题,通过对大规模运行场景进行削减,以确保在最优投资决策下的电网规划方案。以改进后的Garver’s 6系统与河北某网500 k V及以上的实际系统为算例,验证了所提方法的有效性。     

输电网鲁棒规划研究综述与展望

在高比例可再生能源并网与智能电网快速发展的背景下,电力系统不确定性进一步增强。不确定性给输电网规划工作带来新的问题与挑战。鲁棒优化作为处理不确定因素的优化方法被引入到输电网规划问题中来,近年来成为研究热点。对输电网鲁棒规划研究展开综述。首先,归纳总结鲁棒优化在输电网规划中的研究现状。然后,基于鲁棒优化理论,通过一般形式的输电网鲁棒规划模型,分别阐述针对负荷、可再生能源、设备故障、电源投资退役等各类型不确定因素的建模方法。最后,提出输电网鲁棒规划研究展望与挑战,指出未来输电网鲁棒规划中亟待解决的问题与发展方向,旨在为未来输电网鲁棒规划研究提供一定指导与建议。     

考虑负荷和风电相关性的多场景鲁棒输电网规划

摘 要：大规模风电并网,使得电力系统的不确定性急剧增加,基于不确定理论的输电网规划成为众多学者关注的热点。传统多场景方法容易考虑负荷和风电的相关性,但却难以调整规划方案的鲁棒性。据此,文章提出一个考虑负荷和风电相关性的多场景鲁棒输电网规划模型。相较于传统多场景规划模型中每1个场景代表1个确定的风电出力和负荷功率值,在文章提出的模型中,每1个场景代表1个风电出力和负荷功率的不确定集,在给定场景数目后,通过改变不确定集的控制参数,可以调整规划方案的鲁棒性。因此,该模型较多场景输电网规划具有更高的灵活性和更强的适应性。所提多场景鲁棒优化模型采用CCG（column-and-constraint）方法求解,并在修改的Garver-6节点和IEEE RTS-24节点系统验证了所提模型的正确性和有效性。     

考虑灵活性供需平衡的输电网扩展规划

随着可再生能源的大规模并网,其时空分布特性和不确定性将改变电力系统原有的运行方式,传统电网规划已无法适应当前多重不确定性影响下的电力系统需求。灵活性指标能够量化电力系统应对不同时间尺度下不确定性的能力,以消除或减小其带来的负面影响,对电力系统安全稳定运行具有重要意义。从灵活性出发,兼顾灵活性供需平衡,考虑网—源协调,建立电力系统灵活性评估指标,综合评价电力系统对不确定因素的耐受能力。基于灵活性评估指标,提出了一种考虑灵活性供需平衡的输电网双层规划模型。采用改进混沌交叉变异遗传算法求解最优规划方案。通过对Garver-18节点系统的仿真,分析证明了所提指标与规划模型的有效性和可行性。     

基于多场景的风电场接入与输电网协调规划

结合大规模风电并网的需求,在建立风电场出力多场景概率模型的基础上,提出了两步的风电场建设与输电网扩展协调规划综合模型。模型联合考虑了风电场接入和输电网建设情况,同时兼顾了对规划方案技术性、经济性、协调性及适应性这4个方面的要求,实现了规划方案的综合效益最优化。最后以考虑风电接入的测试算例验证了所提出模型的有效性。     

风电场储能装置的鲁棒优化配置

在含多风电场的电网中,为风电场配置一定容量的储能装置,能够有效削弱风电场出力波动性对系统运行带来的不良影响.首先以最小切负荷量作为评估系统运行安全的指标,在确定的网架和机组出力方式下分析多个风电场出力的随机波动对系统运行安全的影响;然后,在期望的系统安全运行风险下,求解对应的风电场出力可接纳范围;最后基于此确定风电场需要安装储能的位置和额定功率.在Garver算例系统中接入4座风电场,分析得出在不切负荷的情况下,很难基于有限的电源运行范围和线路传输能力约束消纳全部风电场的功率波动.研究表明,基于不切负荷的安全运行要求,需优先在传输能力不受限、风电功率波动较小的节点配置储能装置,最大限度减小储能配置需求.     

考虑解列控制的输电网扩展规划研究

建设坚强可靠的智能电网是输电网规划的核心环节,解列是应对电网失步振荡的重要控制手段。系统失稳时的失步断面主要分布在被称为弱连接的线路上,减少系统弱连接线路可以优化系统分区,减小解列断面的搜索解集和搜索时间,为解列装置动作提供参考,增强解列控制的有效性。基于慢同调理论提出了改进的识别与筛选弱连接线路的方法,并将弱连接线路条数与总线路数的比值定义为弱连接系数,建立了以弱连接系数最小为优化目标的考虑解列控制的输电网双层规划模型。利用基于Boruvka算法的拓扑连通修复策略与自适应变异和惯性权重的粒子群算法相结合的混合算法,在IEEE Graver 18节点系统和华东某实际电网对上述双层模型进行求解,PSD-BPA中故障仿真结果验证了所提出的改进的弱连接筛选方法和输电网规划模型的有效性。     

考虑电网脆弱性的输电网扩展规划模型

基于电网脆弱性与均匀性理论,提出了电网全局结构与状态脆弱因子模型,用于衡量不同电网模型的脆弱程度。构建了综合考虑电网全局脆弱性、经济性与电网安全约束集的多目标电网规划模型。采用改进混沌交叉变异遗传算法进行优化得到最优规划方案。其中,针对多目标量纲不统一,权重不易定的问题,采用主成分析法对每代种群中个体进行综合评估,使评估结果更加客观可信。通过对Garver-6节点系统和Garver-18节点系统的仿真分析证明了所提模型的可行性和有效性。     

考虑连锁故障的输电网扩展规划方法

为提高电网抵御多重故障的能力,常在输电网规划中嵌入N-k安全网络约束.但该方式未考虑故障间关联性,致使故障场景数量庞大且部分场景与实际不符,可能导致规划方案投资冗余.在计及故障关联性的基础上,提出一种考虑连锁故障的输电网双层扩展规划模型.上层模型以线路投资、运行及切负荷成本之和最小为目标,考虑了故障链约束;下层模型以切负荷最小为目标,对上层模型得到的规划方案进行连锁故障校验.上下层模型以故障链约束为纽带,通过迭代添加新的约束,达到降低求解规模、加快算法收敛的目的 .以IEEE RTS-24系统为分析算例,仿真结果表明所提模型能够在抵御连锁故障的同时提升规划方案经济性.     

考虑源网荷灵活性资源的配电网储能鲁棒规划

配电网中风光等分布式发电渗透率增加造成净负荷剧烈波动,导致配电网灵活性需求急剧增加.为此,提出一种考虑源网荷灵活性资源的配电网储能优化配置方法.首先,基于灵活性理论分析配电网中灵活性资源的特性,建立衡量配电网整体灵活性的灵活性供需平衡指标和衡量网络灵活性的支路灵活性应对能力指标;然后,从多时间尺度采用K-means方法...     

一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法

近年来,以风电、光伏为代表的分布式能源发展迅速,然而其出力的不确定性可能会导致出力严重偏离预测值,出现极端恶劣的场景,从而给配电网规划工作与可靠、稳定运行带来挑战。在上述背景下,文章以适应分布式能源以及负荷的不确定性为目标,以分布式电源的接入位置、安装数量以及新建线路为投资决策内容,提出了一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法。首先建立了配电网双层规划模型,通过大M法和二阶锥松弛将非线性模型转化为混合整数线性模型;其次,采用极限场景法处理随机变量,建立了基于极限场景法的配电网两阶段鲁棒规划模型;然后,采用了基于极限场景法的列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法进行求解;最后,仿真算例表明,文章采用的鲁棒规划方法可以增强配电网在极端情况下的普遍适应能力,提高了配电网的可靠性和经济性。     

考虑短路电流约束的输电网扩展规划方法

针对现有的输电网扩建规划鲜有考虑短路电流约束,提出了考虑短路电流水平约束的输电网扩展规划方法,主要分为一个主问题和三个子问题。主问题是以输电网最优扩建投资成本最小化为目标函数,三个子问题分别是安全性校验、短路电流校验、经济性校验,如果不满足校验条件就产生不可行性割约束增加到主问题模型中。在IEEE RTS-24节点可靠性测试系统上验证了该算法的有效性。     

考虑规模化分布式光伏接入的配电网台区鲁棒优化规划方法

间歇强的分布式光伏规模化接入配电网台区具有点多面广、分散无序的特点,导致其接入方案的选址定容难,为此,考虑配电网台区接纳分布式光伏的能力,提出了一种规模化分布式光伏接入配电网的鲁棒优化规划模型.首先,设计了分布式光伏接入配电网台区的拓扑分析方法,并构建以成本最小为目标的分布式光伏接入配电网的规划模型.其次,应用鲁棒优化...     

考虑需求方响应资源的智能输电网扩展规划

以智能工程理论和不确定理论机会测度为基础,扩充了智能工程优化理论,提出了智能工程优化协调算子、机会路径和αβ—机会解。将风电出力视为随机变量、将需求方响应资源视为模糊变量,对智能输电网规划问题进行智能工程混合模型建模,并采用分层协调机制求解,通过各参与方的交互协调得到满足各方目标的智能工程机会解。利用IEEE 30节点系统算例对所提方法进行验证,结果表明,分层协调求解算法可有效处理电网规划中面临的多重不确定性,考虑需求方响应资源的电网规划统筹考虑了各方利益,规划效果更优。     

风电并网时考虑紧急需求侧响应及鲁棒优化的输电网规划

风电场输出的功率具有波动性和随机性,风电场并网后其出力的不确定性会导致电网供电量不足,影响电网的安全稳定运行,且由多场景方法得到的一系列规划方案并不都是综合最优方案。针对上述情况在输电网规划中引入紧急需求侧响应策略,并根据鲁棒优化思想引入权衡方案鲁棒性与可行性的惩罚模型以及评判方案风险性的平均变量模型来确定综合最优方案。算例分析证明,引入紧急需求侧响应法在风电出力少时虽需削减负荷,并额外支付用户部分补偿费用,但却可以有效减少电网投资费用及线路过负荷量,且所得综合最优方案对各个场景具有概率意义上的综合适应性。     

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。     

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。