考虑场景发生概率的柔性约束电网规划模型

分析了场景规划技术、盲数规划、线路被选概率等电网灵活规划现有方法所存在的问题和不足。在新的柔性约束电网规划基础上提出了2种新的电网灵活规划模型：造价期望最优模型和各场景最优方案综合偏离程度最小模型。这2种模型均基于未来场景的不确定性，从场景的发生概率和方案对场景的适应程度出发，不追求规划方案在特定场景下的最优，而寻求各场景下的综合最优方案。所得规划方案具有概率意义上对各场景的最佳适应性。算例结果表明了该模型的有效性。     

电网抗灾投资决策方法研究

如何确定线路最优设计标准是电网抗灾投资决策的核心问题之一。目前线路设计标准决策缺乏定量的科学分析方法。根据自然灾害重现期与超越概率的基本定义,推导了灾害强度的区间概率计算公式,建立了灾害场景、发生概率与电网状态的对应关系;基于灾害经济学理论关于抗灾投资效益的"有无对比"计算原理,依据基准方案与电网差异化设计方案下三十年一遇、五十年一遇与百年一遇灾害场景的停电损失期望值差异,确定电网抗灾投资效益;根据重要线路设计标准不低于一般线路、500kV线路设计标准不低于220kV线路、500kV线路设计标准不低于三十年一遇等原则,设计了19种待选线路设计标准方案,选取效益投资比作为优选准则,建立了电网抗灾投资决策方法体系与相应的决策流程。应用所提出的方法对某省电网抗灾投资决策问题进行了计算。     

基于多场景概率的含大型风电场的输电网柔性规划

由Monte Carlo模拟法得到风电场输出功率的概率分布.应用多场景概率的方法.将风电场的输出功率和在电网规划中涉及到的负荷变化、经济等不确定性因素,以场景分析和概率计算的方式加以描述.目标函数以发生概率为基础,按场景发生概率的大小加以区分.采用以最大单条线路过负荷率为基础的柔性约束准则,同时考虑了单条线路过负荷和总的线路过负荷情况.分别对稳态下和N-1事故条件下的线路过负荷情况进行分析.根据决策者对N-1事故校验下线路过负荷率重视程度的不同,采用权系数的方式加以区分,能够快速准确地得到基于决策者偏好的含大型风电场的输电网柔性规划方案,并更符合工程实际需求.以Garver 6节点系统为仿真算例,证明了该方法的可行性.     

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。     

基于全生命周期投入产出效益的电网规划精准投资方法

电网投资建设规模持续增长,迫切需要一种电网规划精准投资方法,提高电网投资的经济效益。提出一种基于全生命周期投入产出效益的电网规划精准投资方法。首先,针对电网规划投资需要解决的不同问题,制定典型的电网规划投资场景,并分为刚性需求场景和弹性需求场景两类,统筹考虑不同场景所侧重的投入产出效益,建立电网规划全生命周期投入产出效益的综合评价指标体系和评价方法;其次,选取6种典型电网规划投资场景,为每种场景制定2种可行的规划方案,对不同规划方案进行全生命周期投入产出效益计算,并按照效益水平对可行方案进行优化比选,得到各种场景下的最优方案,按照优先考虑项目重要性、其次考虑项目投入产出效益的原则对最优方案排序,按照最优方案排序表,逐一安排项目,直到项目投资金额大于总投资计划或者安排完所有项目,得到电网规划投资的项目安排结果,实现电网规划精准投资;最后,结合某省级电网进行实证分析,结果证明该方法具有可行性和实用价值。     

面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法

城市电网负荷密度高、重要负荷多，提升其在极端事件下的生存能力有助于保障重要用户不间断供电，提升电网反脆弱能力，减小极端事件带来的影响和损失。提出了面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法。首先，提出了基于随机规划理论的城市配电网韧性规划两步骤决策框架，第一步确定候选线路加固/升级方案集合，第二步基于随机规划理论确定线路规划方案下的分布式电源最优部署方案，考虑投资经济性和极限生存能力提升效果等因素，确定最终韧性规划方案。其中，针对不同候选线路加固/升级方案，考虑可能遭遇的极端灾害，提出基于蒙特卡洛模拟和K-means聚类的极端场景生成及代表性场景筛选方法。其次，以投资经济性最优和极限生存能力提升最大化为目标，将分布式电源的规划问题构建为两阶段随机混合整数规划，并基于前述极端场景将随机规划转化为确定性的混合整数线性规划。最后，采用IEEE 33节点测试系统与123节点测试系统进行算例分析，验证所提方法的有效性。     

电力市场下的逐步加线规划

在电力市场中，电力系统的网络结构对市场性能影响很大，电网规划变得越发重要。在联合运营模式的电力市场下，发电商根据预测的已知负荷进行策略报价，给定待选线路集合，在投资预算范围内，考虑因新投产发电机组及新增用户所引起的孤立节点，运用逐步加线法选取最有效线路集进行网络扩建。算法的灵敏度指标既考虑了待选线路扩建成本，又考虑了它们的市场效益。用18节点系统对所提出的方法进行模拟验证并与传统方法比较，同时给出8年的动态规划结果。     

基于机会约束并考虑时序特性及 DG环保效益的配网联合协调规划

为研究 DG与配网架的联合协调规划,需考虑 DG间歇出力及负荷功率的时序特性,计及 DG 接入所带来的环保效益.基于机会约束规划,以线路投资及运维费用、DG 建设及运维费用、向上级电网购电成本、网损费用及DG环保效益综合经济性最优来建立规划模型.引入多场景技术及机会约束规划处理DG 及负荷的不确定性,利用时序法对两者进行模拟生成多个场景组合,计算所有场景下潮流并统计方案置信度,在其满足概率安全约束时采用粒子群算法求解模型.将其应用于改进IEEE３３节点算例,确定系统新建线路、升级线路及 DG安装位置数量.对比考虑环保效益与否下的结果,发现该方法能大幅提高 DG年总发电量,在配网规划年限较长时的经济效益明显。     

基于改进最小生成树算法并考虑负荷不确定性的配电网架最优规划

为在规划过程中考虑负荷的不确定性,提出了一种新的配电网规划优化方法.将不确定性负荷分为单条件负荷和多条件负荷两类.对于所有负荷都是单条件负荷的情形,根据流过各条边的电流的二阶原点矩确定各条边的权,在此基础上利用改进最小生成树算法获得最优规划方案.对于规划区域中存在多条件负荷的情形,将各个多条件负荷的各种可能性进行组合构成场景,对于每一个场景采用单条件负荷规划方法获得初步网架和初始费用,并分别计算该初步网架在各个场景下的补偿费用,选取初始费用与补偿费用之和的数学期望最小的方案为最优规划方案.算例分析表明了该配电网规划方法的可行性.     

线路N-K停运机理及其概率模型

针对电网规划和安全评估中对多重线路停运的模式和概率估计不足的问题,提出一类多重线路停运的组合模型。运用故障树法(FTA)分析线路N-K停运机理的基础上,建立一种计及主接线电气联系方式、线路架设方式及继电保护潜故障等因素影响的线路N-K停运概率模型。采用模型验证广西电网部分线路停运概率,结果表明在计及上述因素影响下,线路N-K组合故障发生的概率远高于预期,在电网规划、安全评估及连锁故障初始事件的选择中应充分重视该类组合事件。     

基于深度强化学习的输电网网架规划方法

为解决现有输电网规划方法在多场景情况下存在的灵活性不足的问题,同时进一步提高规划方法的运算效率,文章提出一种基于深度强化学习的输电网规划方法。首先,通过聚类方法,以系统信息熵最小为目标,生成用于规划的电网典型场景,并建立适用于多场景的输电网灵活规划模型。其次,综合运用深度强化学习方法及Actor-Critic方法,提出适用于输电网规划的改进指针网络模型,并采用改进指针网络与Actor-Critic结合的方法(revised pointer network with Actor-Critic, RPNAC)对规划模型进行求解。最后,基于IEEE标准算例进行计算及数据分析,验证了文章所提方法的科学性和高效性。     

基于分布估计算法的输电网扩展规划

分布估计算法是一类新的进化算法,它通过统计在当前群体中选出的个体信息给出下一代个体分布的概率估计,用随机取样的方法生成下一代群体.文章将分布估计算法应用于求解输电网扩展规划问题,提出了两种基于分布估计算法(基于群体的递增学习算法和因子分布算法)的电力系统输电网扩展规划模型,分析了加权估计、随机母本规模选择、条件概率链的重新排列、随机变异和精英保留等改进策略对算法的影响.仿真分析结果表明了文中所采用的分布估计算法在求解输电网扩展规划问题时是可靠有效的.     

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。     

计及灵活性承载度的电网评估与扩展规划方法

灵活性评估与规划已成为含高比例可再生能源电力系统运行的核心和关键。现有灵活性研究主要集中于灵活性供需匹配层面,忽略了电网线路传输承载能力对灵活性供需传输的影响。鉴于此,首先,分析线路层面的灵活性供需传输过程,建立电力系统灵活性供需传输模型。然后,提出灵活性承载度概念及度量指标。在此基础上,提出计及灵活性承载度的供需平衡评估方法,可阐明电网灵活性缺额成因,辨识系统薄弱环节。最后,提出基于灵活性评估的输电网两阶段扩展规划方法,并利用Garver-18节点系统验证有效性与合理性。算例表明:一方面,灵活性承载度指标可量化电网对灵活性供需的传输承载能力,更加符合电力系统实际;另一方面,所提规划方法可挖掘线路输送潜力,扩展线路灵活运行空间,有效提升电力系统灵活性。     

输电网柔性规划研究综述

柔性规划方法是电力市场环境下输电网规划研究的重要方向,它与传统规划方法存在区别。文中比较了柔性规划和传统规划的不同,对国内外已有的电网柔性规划方法进行了较为全面而系统的综述;最后,对电力市场环境下输电网规划研究的发展方向提出若干建议。     

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。     

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。     

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。     

面向高比例可再生能源的输电网规划方法研究进展与展望

为应对高比例可再生能源接入带来的消纳问题,提出了以多场景技术、鲁棒优化技术和协同规划技术为核心的输电网规划理论,涵盖不同适用条件或需求场景下的4种不同规划方法,即基于多场景的输电网随机规划方法、基于概率驱动的输电网鲁棒规划方法、考虑多源互补的网-源协同规划方法以及与配电网相协同的输电网规划方法,能够从输电网规划的角度在安全稳定前提下提高可再生能源消纳能力.在此基础上,对未来输电网规划方法进行了展望,提出了满足更高安全稳定需求、协同更广泛的源-网-荷-储柔性互动、推动大数据应用和挖掘电力市场机制激励空间的可能研究方向,并探讨了研究难点和解决方式.