不确定因素耦合下输电网风险规划研究综述

传统的确定性风险分析方法由于存在多种弊端,难以适应新形势下的输电网规划和方案评估,为了更加合理地管控输电网风险水平,基于概率性分析方法对输电网风险规划和评估等研究成果进行了综述。介绍了输电网中的安全、设备、结构、管理和市场等一系列风险因素及相应建模方法;从场景规划、随机规划、模糊规划和区间规划等方面,评述了考虑多种不确定因素的输电网风险规划方法;基于评估指标和方法,综述了近年来国内外考虑多种不确定因素的系统风险评估体系研究成果。在此基础上,结合高比例可再生能源、交直流混联、网源协调、需求响应和建模优化等研究热点,展望了未来考虑多种不确定因素的输电网风险规划领域中需要关注的问题。     

不确定因素理论在阿克苏电网规划中的应用

目前电网中"源-网-荷"等不确定性因素越来越突出,这些不确定因素使得目前的电网规划变得更加复杂,电网规划目标也更加难以确定,传统的规划方法难以适应新形势下的输电网规划。该文提出一种考虑不确定因素的输电网规划方法,综合考虑电力系统中"源-网-荷"等不确定因素,运用不确定因素理论进行算法处理,并将其应用于阿克苏地区电网规划,通过技术校核评估,验证了规划方案的科学合理性。     

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。     

大型集群风电接入输电系统规划研究综述

大型集群风电接入给电力系统的规划和运行增加了更多的不确定因素。由于风电的间歇性、随机性、波动性及风电场选址等问题,传统的电网规划方法越来越不适应当前多不确定信息的电网规划工作。针对大型集群风电接入对电网规划的影响,评述了集群风电出力不确定性建模,并基于规划模型和评估方法,综述了近年来国内外计及风电不确定性的系统潮流计算方法以及含集群风电的输电系统规划领域的研究现状和研究成果。从输电系统规划、网源协调规划等方面着手,结合特高压电网、环保效益等研究热点,展望了如何在未来大型集群风电接入情况下获得最优规划决策方案的输电系统规划理论和方法。     

基于可信性理论的输电网规划

建立了基于可信性理论的输电网规划模型,得到模糊不确定负荷下的电网规划方案。将可信度的概念引入模型中,作为评价模糊不确定负荷下电网规划方案优劣的指标,该指标具有明确的物理意义和严格的数学理论基础。利用最小切负荷问题的负荷边界特性,证明了给定可信度指标下输电网规划模型的求解可等价于区间负荷下输电网规划模型的求解。使用结合区间至多切负荷量理论的贪婪随机自适应搜索算法求解该模型,可求得给定可信度指标下的输电网规划方案。新模型的求解不受模糊负荷下实际数学模型的限制,具有较好的适用性和明确的物理意义。46节点系统算例的计算结果验证了该模型和算法的有效性。     

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。     

考虑高比例可再生能源的交直流输电网规划挑战与展望

未来高比例可再生能源的时空分布特性将给电力系统规划带来前所未有的挑战,电力系统基本形态与运行特性将发生根本性变化。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了高比例可再生能源并网的输电网规划面临的科学问题,分别从网源协同规划、输电网柔性规划、与配电网协同的输电网规划、输电规划方案综合评价与决策方法四个方面,提出了考虑高比例可再生能源并网的输电网规划的研究思路与框架。最后,对未来高比例可再生能源并网的输电网规划进行了展望与总结。     

市场环境下基于Benders分解的输电网规划决策

市场条件下,由于不确定因素对市场经济运行的影响,输电网的扩展规划必须考虑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。首先以电力联营市场模式为研究背景,针对不确定因素作用下可能的未来场景,基于最优潮流的输电网边际定价模型,提出了以投资成本和运行成本为优化目标的输电网静态规划模型;然后基于奔德斯(B enders)分解算法先求解出各个典型场景下输电网规划优化方案,再根据决策理论中的最小最大悔则进行多场景规划决策;最后在IEEE-24节点系统上进行了仿真计算。与确定性输电网规划方法相比,该模型计及了电网规划与经济运行中不确定因素的影响,从而能更有效地指导市场环境下输电网规划综合决策,提高规划系统经济性能。     

基于适应度指标的输电网发展方案选取方法

在输电网发展方案选取方面,电网的发展、调度等部门往往侧重点不同,采取的评价指标与方法也不同,难以形成客观、全面、统一的发展方案,造成电网规划、建设、运行等环节出现矛盾。针对上述问题,提出了一种基于适应度和证据理论的输电网发展方案选取方法。建立适应度概念来定量评价电网发展的程度,用证据理论整合了安全性、经济性等各方面电网适应度,得到的可选性参数为输电网发展方案的选取提供了依据。该方法能够解决输电网发展方案选取上各部门难以协调一致的问题,对实际电网发展方案选取的模拟表明了该方法的可行性和有效性。     

基于生产模拟的新型输电网规划方案效率效益评价方法

常规基于典型日的输电网规划方案评价方法不仅缺乏综合的效率效益评价指标体系,而且对新能源随机性与波动性的考虑不足。针对新型输电网规划方案效率效益评价需求,从多个时间尺度提出了综合效率效益评价指标体系,建立了考虑了风电、光伏出力随机波动性的新型输电网时序生产模拟模型,实现对规划方案全年8 760 h的生产模拟,得到一系列基于生产模拟结果的评价指标值。在此基础上,提出了一种基于主客观赋权与模糊综合评价结合的输电网规划方案效率效益综合评价方法,避免了评价过程中的主观与客观方面的不足,为新型输电网规划方案多时间尺度的效率效益评价提供了有效的方法。基于西南某实际电网规划方案的效率效益评价算例,证明了所提方法的有效性。     

考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划研究综述

随着电力体制改革的全面深化,具有清洁性、智能性与竞争性的增量配电网应运而生。增量配电网不仅结构灵活,同时鼓励多种具有间歇性的分布式电源与新型负荷接入配电网侧。传统配电网的规划技术已难以适应源-网-荷均存在不确定性的增量配电网。基于以上现状,在考虑源-网-荷不确定性的前提下对增量配电网规划研究进行综述。分别从增量配电网中新型源-网-荷发展现状,适用于增量配电网规划阶段的不确定性分析方法和常见的规划研究方法等三个方面进行归纳分析。最后给出了考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划总结与未来展望。     

市场条件下电力系统规划工作的探讨

随着我国电力市场改革的逐步深入,电厂与电网将彻底分离,随之成立的独立的发电公司和具有自然垄断地位的电网公司将和用户一起作为同等地位的市场参与者参与电力商品交易,这将会使电源规划和输配电网规划具有更多的不确定性因素,从而使电力系统规划工作变得更为复杂。首先概括介绍了市场经济条件下电力系统规划工作的新定位、新思路及其评价新准则,然后介绍了作为发电公司企业内部的电源规划和分布式电源的规划,最后介绍了市场条件下输配电网规划面临的不确定性因素和规划的新思路与新方法。     

Optimization of Transmission Expansion Planning by Minimal Cut Sets Based on Graph Theory

Abstract—This research proposes a method based on the graph theory for transmission network expansion planning. The proposed method suggests an optimal investment cost for transmission network expansion planning by using the minimal cut sets based on the graph theory. On the basis of the oriented connected graph of an intent transmission network, this research aims to find the maximum power flows through the bottlenecks of the network. The main object function of the proposed algorithm is the construction cost of new lines, which needs to be added in parallel with the overloading lines of an existing transmission network. The major consideration is the load demand in the given future. This research uses three benchmark systems to illustrate the proposed method: Garver's 6-bus system (Garver system) the 24-bus and 21-bus IEEE reliability test systems. In a word, the Garver system is used to demonstrate the algorithm of the proposed method, and the 24-bus and 21-bus IEEE reliability test systems are tested by using the proposed method in many cases to compare the results and performance with those of recent studies. The findings of this research are of value to solve transmission network expansion planning problems.     

电力负荷非线性预测方法与研究方向探讨

进行精确的负荷预测是电力系统规划、计划、用电、调度等部门的基础工作。传统的预测方法主要是运用经典的确定性理论,而电力需求受众多因素影响,具有复杂的非线性特征．运用经典的预测方法可能会抹杀负荷变化复杂性本质。为此,通过对影响电力负荷变化因素及电力市场非线性特征的分析．介绍了几种非线性预测方法的构成原理与特点,包括基于人工神经网络（ANN）、小波分析、模糊理论、灰色理论、分形理论和支持向量机的负荷预测,并对近年来各非线性预测方法及其组合预测的主要研究成果进行了总结与评述。同时根据国内外电力系统负荷预测的现状与经验。对未来的主要研究方向作了一些有益的探讨。     

考虑不确定性的综合能源博弈规划

随着电力系统与天然气系统的耦合性不断增强,以电网为核心的综合能源系统应运而生。然而在不确定条件下,当前规划方法仍无法保证各厂商的利益最优,因此本文提出了基于非合作博弈论的电-气系统的协同规划方法。首先,以各能量单元和电、气网公司作为独立的利益团体,以其年净收益最大为优化目标,建立电-气综合系统中风电机组,燃气机组、电转气机组、输电线路和天然气管道的综合非线性规划模型。针对风电、负荷的不确定性,以及经典两阶段鲁棒优化的保守性问题,提出了一种改进的两阶段鲁棒优化方法——期望场景最优,任意场景可行。最后,以修改的IEEE39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构造电-气网络,验证了模型及算法的有效性。     

基于全寿命周期理论和云物元理论的配电网规划综合效益的评估

结合配电网自身的特点,引入全寿命周期理论,从经济效益、社会效益和环境效益等三个方面构建了配电网规划综合效益评估体系。针对配电网效益评估过程中存在的不确定性,建立了基于云物元理论的配电网规划综合效益评估模型,结合云模型的不确定性推理和物元理论定性、定量分析的优点,充分考虑了配电网效益等级边界信息的模糊性和随机性。最后通过算例分析验证该效益评估模型的科学性和有效性。     

基于联系数模型的电网灵活规划方法

介绍了联系数概念及其运算准则,提出了联系数大小比较的联系数模型和基于联系数模型的电网灵活规划模型,在该规划模型中采用成本效益分析法评价方案的优劣程度。用联系数处理电网规划中的各种不确定性信息,构造了电网规划的确定与不确定系统。算例证明该方法得到的电网灵活规划方案具有更好的适应性和灵活性,且方法计算简单,思路清晰,可用于求解大型电网灵活规划问题。     

市场背景下考虑不确定性价值和全市场要素博弈的 电力系统规划方法

电力市场化改革的深化为电力系统规划领域引入了新的问题。为应对这一变化,提出了一种市场背景下考虑规划不确定性价值和全市场要素博弈的电力系统规划方法。首先,在分析电力市场各参与者的整体利益诉求的基础上引入特殊主体独立系统运营商(Independent System Operator, ISO),并从市场运营角度构建输电公司规划模型。然后,在RO(Real Option)理论的基础上,以发电机组选址定容、输电线路扩容和分布式电源(Distributed Generation, DG)投运为决策变量,并同时分析各市场参与者之间的博弈交互机理,构建基于RO理论的多主体博弈规划模型。基于IEEE30系统的仿真算例验证了所提方法的有效性和正确性。     

适用于鲁棒调度的风电场出力不确定性集合建模与评估

合理地刻画风电场出力不确定性集合是应用鲁棒调度的重要前提。文中对风电场出力不确定性集合建模及评估方法进行了研究,依据风电数据是否完备,分别提出了精确、有效的建模方法。当风电数据完备时,相比于已有方法,所提方法建立了给定置信概率与不确定性集合之间的解析关系,且集合可构建为具有较强工程适用性的椭球或多面体形式。当风电数据不完备时,所提出的方法可辅助调度机构在仅获知部分风电场出力预测误差信息时更加合理、有效地刻画风电场出力的不确定性,从而制定更加经济、可靠的调度策略。此外,文中还提出了评估一般风电场出力不确定性集合的方法。基于EirGrid历史数据的算例分析,验证了所提出的不确定性集合建模方法的合理性、精确性,以及评估方法的有效性。