计及风险约束的多阶段输电系统规划方法

多阶段输电系统规划问题是一个复杂的非线性组合优化问题。与传统的输电系统规划问题相比,电力市场环境下的输电系统规划更加复杂,需要处理的不确定性因素更多。在不确定性环境下所制定的输电系统规划决策不可避免地会带有一定的风险,包括安全风险与经济风险。因此,在制定输电系统规划方案时需要适当考虑风险的影响,亦即需要进行风险管理。在此背景下,文中利用机会约束规划可以显式描述风险的特点,构造了计及风险约束的多阶段输电系统规划的模型框架,并给出了相应的求解算法,为解决这一重要而困难的问题做了一些新的尝试。最后通过一个算例系统说明了所提出的方法的可行性。     

电力市场环境下的输电系统规划方法初探

输电系统在电力市场运营中扮演着十分重要的角色,因为它提供了实现公平竞争的场所.输电系统的运行状况如容量充裕性对电力市场的竞争性有重要的影响.适当地扩展或加强输电系统对满足发电公司和用户的需要,消除或缓解输电系统阻塞以促进电力市场竞争进而提高整个电力系统的运行效率具有重要作用.与传统的垂直一体化的垄断电力工业中的输电系统规划相比,电力市场环境下的输电系统规划更加复杂,需要处理的不确定性因素更多.特别地,输电系统规划期内新建的发电厂的位置及装机容量在市场环境下成了不确定性因素.在此背景下,针对水平年输电系统规划问题,作者构造了解决电力市场环境下输电系统规划问题的通用方法框架,提出了一种基于蒙特卡罗仿真和遗传算法的输电系统灵活规划方法.最后,用算例系统对所提出的方法作了说明.     

基于模糊机会约束规划的输电系统规划方法

可持续发展的输电系统规划对传统的规划问题提出了新的挑战,而模糊机会约束规划是解决包含随机模糊性的不确定因素优化方法,为输电系统规划提供了新的解决途径,为此将这一方法引入到输电系统规划研究。通过对规划中不确定性问题的分析,建立了规划的数学模型,将模糊随机模拟和遗传算法相结合,实现了解决这类规划的新方法。最后,用算例证明了方法的可行性。     

基于混沌量子蜜蜂算法的机会约束输电规划

电力市场环境下的众多不确定因素具有明显的随机性与模糊性,且对输电规划会产生重要影响.利用不确定规划理论建立了随机模糊最小最大机会约束输电规划模型,在最小可能的总投资成本条件下寻找最优规划方案.借鉴蜜蜂觅食与交配行为,引入混沌优化与量子计算方法,设计混沌量子蜜蜂算法实现了对上述输电规划问题的求解,研究给出具体求解步骤,基于梯度的量子旋转角的计算方法提高解的精度,利用高斯量子突变保持种群的多样性,并证明了该算法以概率1收敛.通过30节点系统测算表明,混沌量子蜜蜂算法求解机会约束输电规划问题具有收敛速度快、精度高的特点.     

基于灰色机会约束规划的输电系统规划

与传统的输电系统规划相比,电力市场环境下的输电系统规划需要处理更多的不确定因素。文章针对规划期限内负荷增长和发电机装机容量的灰色性、随机性特点,建立了基于灰色机会约束规划(grey chance constrained programming,GCCP)的输电系统规划数学模型,采用灰色模拟的遗传算法求解目标函数,得到了对应不同置信水平的最优输电系统规划方案。算例分析表明,采用本文方法求得的规划结果有较好的灵活性和适应性,对规划工作有一定的参考意义。     

电力市场环境下电网规划的若干问题研究

总结了国内外电力市场环境下的电网规划体制、电网投资体制、输电电价体制,分析了电力市场下电网规划中遇到新的问题和挑战,特别是市场条件下的不确定性因素,总结和归纳了市场条件下解决电网规划问题的新模型和新方法,最后提出了市场条件下电网规划问题仍需进一步解决的问题。     

基于混沌量子蜜蜂算法的机会约束输电规划

电力市场环境下的众多不确定因素具有明显的随机性与模糊性,且对输电规划会产生重要影响。利用不确定规划理论建立了随机模糊最小最大机会约束输电规划模型,在最小可能的总投资成本条件下寻找最优规划方案。借鉴蜜蜂觅食与交配行为,引入混沌优化与量子计算方法,设计混沌量子蜜蜂算法实现了对上述输电规划问题的求解,研究给出具体求解步骤,基于梯度的量子旋转角的计算方法提高解的精度,利用高斯量子突变保持种群的多样性,并证明了该算法以概率1收敛。通过30节点系统测算表明,混沌量子蜜蜂算法求解机会约束输电规划问题具有收敛速度快、精度高的特点。     

基于概率潮流的机会约束规划方法及求解

为了解决传统的输电系统面对发电、输电以及负荷的不确定因素的增加无法提出可靠的规划方案的问题,提出了基于概率潮流的机会约束规划方法,综合考虑节点负荷值、发电机出力等不确定性因素,是一类随机优化方法。给出了基于蒙特卡洛仿真的验证方法和基于遗传算法的求解方法,并以一个简单算例验证了该方法的可行性。     

配电系统规划中的若干重要问题

配电系统规划的目的是优化为用户服务。文章分3部分讨论了中国配电系统规划中存在的重要问题：（1）可靠和洁净的电源方面尚须解决的燃煤污染问题、大量开发水电问题、太阳能及风力发电等洁净电力问题以及不少不确定性问题,还有分散发电、直接供电于用户等。（2）输配电系统的整体优化问题,是电力市场的核心问题。文中概述了辐射性配电网络优化方法的特点及网状输电网络优化方法,讨论了输配电系统综合优化的方法及用智能技术处理不确定性问题。（3）用户负荷的不确定性问题。论述了怎样用模糊方法来描述不确定性和怎样凭经验数据来改进描述的方法。提出了新的数据库须适应专家信息的要求的意见。     

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。     

基于静态和动态安全风险的输电规划:（二）计及注入功率的不确定性

与传统电力工业环境相比,市场环境下的输电规划面临的电源建设和需求变化因素更不确定.为了使未来的输电网具有更好的适应性,提出的输电规划模型不仅同时计及了系统静态和动态的安全风险,还考虑了注入功率的不确定性.对该模型给出了基于蒙特卡罗仿真和"先放松约束,再逐条扩展线路"的求解方法,仿真结果验证了其可行性.     

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。     

双轨制下中长期交易电量放开规模测算方法

随着中长期交易电量规模持续扩大,交易结果不断挤压系统可调度空间,威胁着系统安全运行,且大量交易结果可能由于电网运行约束被削减,容易引发市场成员对市场公平性的质疑.因此,探究中国计划电量与市场电量"双轨制"下的中长期交易电量放开规模,既有助于明确电力市场的演变态势,又有利于实现电网运行安全和经济效率的统筹优化.文中提出了中长期交易电量放开规模测算方法,该方法兼顾市场化电量出清优化与电网运行安全,构建一个考虑市场经济效益和电网运行约束的双层优化模型.上层为以社会福利最大为目标的市场化电量优化出清模型,下层为考虑输电线路传输容量、系统供热需求、机组检修安排、电厂最小开机方式等电网运行约束的市场化电量校核模型.针对该双层优化模型,提出上下层迭代算法进行求解,并将市场化电量执行约束松弛化处理,以保证模型的可解性.中国某省级电网的实际算例分析验证了所提模型与算法的有效性和实用性.     

Determination of AGC capacity requirement and dispatch considering performance penalties

A continuous and near instantaneous balance between generation supply and load demand must be maintained in power system operation. As a kind of regulation reserve, automatic generation control (AGC) is widely employed for maintaining system security and reliability, especially for controlling frequency deviation and supporting commercial transactions. In a competitive electricity market, AGC services are either contracted via negotiations between the market operator and generation companies concerned, or procured via a certain form of auction. A new framework to determine AGC capacity requirement and to deal with regulation dispatch under uncertain demand in a competitive electricity market is presented in this paper. First, the stochastic characteristics of AGC capacity requirement and services are analyzed. A stochastic optimization decision-making model for determining optimal AGC capacity requirement is then developed, followed by a pricing analysis which reveals that a trade-off between economic efficiency and system security must be made by the market operator. Finally, an optimal AGC dispatch algorithm is suggested. A numerical study is given to further demonstrate the essential features of the proposed model and method.     

考虑发电和负荷不确定因素的输电网灵活规划

电力市场改革给输电网规划带来了新的挑战,传统的只考虑一种未来场景的输电网规划方法不能满足实际要求。对市场环境下的不确定性因素进行建模并反映到输电网规划模型中,按照线路概率性的N-1准则建立输电网灵活规划模型,采用基于蒙特卡罗仿真和遗传算法的求解方法,最终得到未来不确定性环境下投资风险最小的输电网规划方案,仿真验证了该模型的合理性和求解方法的有效性。     

Development of an analytical model for generation expansion planning as a tool to provide guidelines for preventing instability in the long‐term electricity market

This paper considers the problem of deciding multiperiod investments for generation expansion planning (GEP) in restructured power systems. This problem has presented a challenge for both market managers and suppliers regarding the stability in the electricity market and minimum income for suppliers over the planning period. In this paper, an analytical model for studying the GEP problem from the viewpoint of a central management entity is presented. The aim of this method is to establish a dynamic balance between energy supply and demand by adjustment of GEP over the horizon of planning so that not only the expected profit is provided for all new generating plants but the long‐term stability in the electricity market is also improved. This analytical model can be utilized by regulatory bodies to obtain some guidelines and thereby to set their policies for improving GEP and preventing instability in the long‐term electricity market. To do so, in this study, the uncertainties of demand and supply have been modeled through two stochastic processes. Furthermore, the market price dynamics and their mutual effects on the GEP's results have been considered. Finally, this nonlinear dynamic optimization problem is solved using a modified genetic algorithm (GA). The efficiency and ability of the proposed method are examined on a test power system. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

华中电网省间联络线输电能力的电力市场适应性研究

结合华中区域电力市场和华中电网的建设规划,在对电力市场环境下影响省间联络线交易容量的主要相关市场因素(如发电竞争模式及上网报价、交易模式及价格机制、输电费及线损率、发电计划及辅助服务等市场规则)进行合理简化和假设的基础上,提出了一种在电力市场竞争环境下确定省间交易容量的实用计算方法。采用该算法对华中电网2006年省间交易容量进行了模拟计算,校验分析了各省间联络线输电能力的市场适应性,所得到的结果具有一定的参考意义。