计及输电阻塞的帕累托最优多目标电网规划

在解除管制环境下,要求输电扩展规划有效缓解输电网络阻塞,文中分别以年阻塞盈余、线路投资费用和系统缺电成本为规划目标,基于帕累托(Pareto)多目标最优建立综合考虑阻塞问题、经济性和可靠性的多目标电网规划模型,并通过一种改进的强度帕累托进化算法(strength Pareto evolutionary algorithm,SPEA),实现对模型的求解。建立一种基于多维空间欧氏距离的排序方法,实现帕累托最优解集范围内的优化决策。18节点系统算例表明通过改进SPEA可以有效形成分布均匀的帕累托解集,并且所提多目标规划方法能够缓解和控制规划网络的输电阻塞。     

考虑线路剩余输电容量的多目标电网规划

传统输电网规划方案由于没有考虑网络中各线路的负载运行水平,得到的最小费用方案会导致部分线路负载率偏高。文中的新规划模型将线路投资费用和网络剩余输电容量作为目标函数,同时考虑优化线路负载率的分布,用以求取最少投资下具有最大网络剩余输电容量的规划方案。结合混沌变量的随机遍历特性,将混沌优化算法应用于输电网非线性混合整数规划模型的优化求解。算例表明方法的正确性和有效性。     

基于概率的含大规模风电场的多目标输电网规划

提出了电力市场环境和大规模风电接入下的多目标输电网规划算法.考虑到风场出力波动性对输电阻塞成本的影响,建立了输电网规划的多目标函数即输电阻塞成本、投资成本及风险成本.结合蒙特卡罗模拟法和两点估计算法来处理风场出力的不确定性,在此基础上通过分析规划目标与问题本身的特性,设计了非支配排序遗传算法Ⅱ和模糊决策方法来求解问题并确定最终的最优解决方案.算例分析验证了规划方法的正确性和求解算法的有效性.     

遗传算法在多目标电网优化规划中的应用

用遗传算法来求解多目标电网优化规划问题,可避免多目标电网规划中因应用常规数学优化方法而带来的局 部最优等问题。构造了相应的适应函数模型,在模型中考虑了投资费用最少、系统可靠性最大、对环境影响 最小这三个目标。以IEEE—6节点系统作为算例,得出协调满足各个目标的一组优化规划方案,结果表明这种 方法是有效的。     

基于三角模糊多属性决策的配电网投资效益评价

为了解决配电网投资建设中广泛存在的投资决策问题,提出了一种新的配电网投资效益综合评价方法。该方法以配电网投资效益为核心评价目标,构建了目标层、准则层、指标层3层指标体系。在权重计算中,提出了三角模糊多属性决策方法,推导并简化了三角模糊判断矩阵的一致性校验方法与权重求解算法,提出采用EFC-OWG算子进行模糊信息的集成。结合模糊层次分析法建立了综合评价模型。算例表明:所提方法可以有效地对配电网的投资效益进行评价,评价结果可为配电网的规划、投资决策提供参考。     

考虑电动汽车接入的智能配电网投资规划模型

大规模电动汽车接入电网给配电网带来新的挑战,包括影响电网安全可靠性水平、弥补电量缺口、提供容量备用服务等。考虑了智能配电网建设环境下,电动汽车接入对配电网投资规划的影响,以规划期总投资费用最小化、电动汽车二氧化碳排放量最小化为目标,建立多目标智能配电网投资规划模型,并利用改进SPEA算法求解模型,最后以改进IEEE 37节点系统为例,验证了模型的有效性。     

智能软开关选址定容模型及其求解算法

基于现代电力电子技术的智能软开关能够实现同区甚至异区馈线互联,进而通过闭环运行提高供电可靠性及分布式电源接纳能力.智能软开关选址与定容策略是决定其潮流调节能力及应用经济性的关键因素.文中提出了一种基于有功潮流灵敏度的智能软开关选址策略;在此基础上,考虑投资和运行成本,建立了确定智能软开关容量的双层规划模型,上层以年综合费用最小为目标函数,下层以系统网络损耗、节点电压偏差以及智能软开关内部损耗综合最优为目标;采用改进的差分进化与二阶锥规划混合算法求解智能软开关优化定容模型.最后基于改进的33节点算例,仿真验证了文中提出的选址与定容策略及其优化求解方法的有效性.     

基于Tabu搜索的配电网优化规划

针对常规数学方法求解配电网优化规划问题时速度慢的缺点，引入具有快速搜索能力的Tabu搜索算法。同时引入地理信息系统（GIS）平台使规划结果更加直观。优化模型考虑线路投资的时间价值，以计及投资和损耗费用的年费用最小为目标函数，采用点溶合法求解备选网络的生成树作为Tabu搜索的初始解。算例结果表明，该方法具有一定的可行性和有效性。     

基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法

提出一种基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型。将线路的不可用度和稳定性指标作为权值,建立不确定随机主动配电网络。基于该网络,模型以投资总成本、维修、运行和管理费用最小为经济目标,以搜寻在不确定随机网络下的最小生成树为第二目标。规划的决策变量不仅包含系统线路的升级与扩建,且考虑主动配电网中分组投切电容器、静止无功补偿器、电压调节器和分布式电源等主动管理设备的投资与模拟运行,即主动网络管理措施。为求解复杂的混合整数非线性模型,该文采用二阶锥松弛技术将原模型转换为混合整数二阶锥规划问题,并构造了三维不确定机会空间以求解多目标规划问题。通过改进33节点系统的仿真结果,验证了模型的有效性。     

高比例新能源接入的农村配电网网架多目标协同规划方法

随着新能源发电技术高速发展，高比例新能源逐步接入电网网络基础薄弱的农村配电网。针对农村配电网电网结构建设不够完善、电压偏低、网络损耗过大、难以消纳高比例新能源等问题，考虑最小化投资运行费用、最小化电压偏差、最大化新能源消纳能力的3个目标函数，以农村配电网的规划建设网架线路以及新能源的选址和定容共同作为决策变量，建立高比例新能源接入的农村配电网网架多目标协同规划模型。针对现有多目标优化求解方法存在求解效率较低、可能会遗漏综合程度更优解的问题，提出在多目标全体可行解中直接求解折中最优解的快速求解方法。最后，以某个实际180节点农村配电网作为算例进行分析，验证所提方法的有效性。验证结果表明，相比原最优潮流计算方法，所提方法可实现年等值投资运行费用节省3 360.84万元、系统总电压偏差降低64.6%、农村配电网新能源消纳能力提高31.5 MW这3个目标的同时改善。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划研究

传统配电网网架规划目标单一,导致规划效果不理想且费用较高,提出引入微电网的分布式电源配网网架多目标规划方法。构建选址优化模型实现对配电网电源的规划,规划配电网内部自设设备故障、外部环境故障、设备过负荷以及反向潮流四项因素引起的故障。通过建立配电网最低年投资运行成本目标函数,构建配电网网架规划模型,实现微电网运行域分布式电源配网网架的多目标规划。实验结果表明,微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划方法,可以提高配电网运行的可靠性和经济性,优化后的网架结构具有较高的实际工程参考意义。     

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。     

基于混沌搜索策略蝙蝠算法的输电网规划

针对输电网规划求解中存在变量多、维数高、约束条件复杂等导致难以求得全局最优解的问题,将蝙蝠算法应用于输电网规划求解当中。为避免原算法精度低、易陷入局部最优的缺点,提出在原算法基础上,通过逻辑自映射函数产生混沌序列对蝙蝠前n%适应度最优个体进行混沌优化,并建立计及线路建设费用、网损费用、输电线路走廊建设费用、N及N-1约束条件下的过负荷惩罚费用为目标函数的输电网规划模型。最终通过Matlab软件对IEEE-18和巴西南部46节点标准算例编程计算,结果验证了新算法在求解大维度输电网规划模型的可行性及高效性。     

计及配电网可靠性和运行经济性的电网侧储能优化配置

针对储能提升系统可靠性和降低运行经济性的问题,提出一种综合考虑配电网可靠性和运行经济性的两阶段储能优化配置方法。在单一主电源供电可靠性模型的基础上,分别建立含储能系统单点接入、多点接入结构下的供电可靠性模型：阶段1以储能系统单点接入拓扑下的模型为规划对象,建立多目标规划运行双层模型,上层以储能容量投资成本、系统安全成本、统一时间尺度下的运行成本之和最小为优化目标,下层以综合运行成本之和最小为优化目标,同时考虑网络损耗、电能质量、负荷波动这3种运行成本,应用Gurobi工具包求解得到储能的规划运行方案;阶段2考虑新增供电线缆改造后的储能多点接入拓扑下的模型,以可靠性提升效益最大为优化目标,得到新增线缆规划方案。以修改的IEEE 33节点系统为算例,从不同的场景验证所提方法的有效性,并分析不同的停电风险价格对规划结果的影响。     

配电网扩展规划方法研究

建立了以目标函数为配电网建设的投资费用、配电网网损费用和运行维护费用综合最优的混合非线性整数规划模型,以指导电力公司的电网建设规划方案,利用多个离散的二进制变量优化变电站、新建线路和变电站的扩建方案。考虑了分布式电源接入配电网,并以严格的数学模型保证配电网的辐射运行结构。提出用内点-分支定界法精确求解电力系统配电网扩展规划模型,结果表明该方法是一种可行的配电网扩展规划方法。