高比例风电背景下计及N-1安全网络约束的发输电优化规划

高比例可再生能源接入将是未来电网发展的重要方向之一,为应对高比例风电带来的不确定性,提高规划方案对风电的消纳能力及模型求解效率,该文利用多场景技术对风电、负荷的不确定性进行建模,在此基础上建立了计及N-1安全网络约束的发输电双层随机规划模型。上层模型以年投资成本、运行成本及弃风惩罚成本之和最小为目标,考虑了发电机组的开停机和输电网拓扑结构的改变。为减少机组由于爬坡能力和容量不足而造成的弃能,约束条件中计及了机组爬坡/下坡速率和备用等。下层模型以切负荷最小为目标,进行N-1安全校核。上下层模型以N-1线路约束为纽带,通过迭代添加新的校验约束,以达到降低求解规模、加快算法收敛的目的。改进的IEEE-RTS 24节点系统验证了本文所提模型和算法的有效性。

可再生能源接入下考虑短路电流限制的发输电鲁棒规划方法

随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出。文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法。首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平。其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型。上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题。然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解。最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求。

计及N-1安全约束和系统恢复能力的发输电拓展规划

发输电规划是在满足负荷增长需求的前提下,保障电力系统长期安全经济运行的基础。随着社会经济的发展和电网规模的不断扩大,负荷波动的不确定性显著增大,影响着电力系统的安全稳定运行。而近年来停电事故频发,在制定发输电规划策略时兼顾黑启动机组的规划对提高电力系统恢复能力具有重要意义。在此背景下,提出计及N-1安全约束和系统恢复能力的发输电拓展规划策略。首先,为了有效应对负荷的不确定性,提出基于机会约束的发输电拓展规划模型。然后,分别构建N-1安全校核子问题模型和基于大停电事故的输电系统恢复能力校验子问题模型。通过迭代求解基于机会约束的发输电拓展规划模型和2个子问题模型,使得该发输电规划方案既能有效应对负荷波动的不确定性,又能提高电力系统运行的安全性和恢复能力。最后,采用Garver 6节点系统和IEEE 57节点系统验证了所提模型和算法的可行性和有效性。

应对协同攻击的电力系统发输电拓展随机规划

随着能源互联网和智能电网的大力发展,中国电力系统已经发展成为一个复杂的信息物理系统,其遭受各种恶意攻击的风险大幅增加。为了保证电力系统的安全可靠运行,对各类恶意攻击进行建模并提出针对性的防御措施具有重要的现实意义。文中针对信息物理协同攻击提出了一个防御性随机规划模型,模型以攻击导致的削负荷期望量最小为目标函数,考虑多种协同攻击方案的影响,通过优化新增机组和线路达到防御攻击的目的。在建模过程中,首先在攻击人员的角度建立了协同攻击模型,并提出了协同攻击场景生成方法。然后,基于所生成的协同攻击场景提出了应对攻击的电力系统随机规划模型,并考虑了遭受攻击后运行人员以及规划人员视角下规划系统的运行情况。最后,基于改进IEEE RTS-79系统进行了算例分析,验证了所提模型的正确性和有效性。

考虑全寿命周期成本的发输电多阶段扩展规划

针对发输电中长期联合扩展规划,提出一种考虑全寿命周期成本的多目标、多阶段优化方法。本文建立了一个应用于系统规划的全寿命周期成本模型,并给出多设备非同步投运时的处理策略;考虑主体功能区规划对区域负荷差异化增长的影响,采用模糊聚类算法对具有时空特性的负荷、风电数据进行削减,得到扩展规划所需运行场景;以全寿命周期成本和连锁故障风险分别作为经济性和可靠性目标,以研究年限内每个水平年作为规划分阶段,建立多目标、多阶段发输电联合扩展规划模型,并利用带精英策略的快速非支配排序遗传算法进行求解。算例结果表明,利用该方法可得到帕累托解集及推荐的阶段式扩展规划序列;与单一阶段规划相比,多阶段规划在保证可靠性的同时可大幅降低投资成本。

交流潮流凸松弛约束发输电联合扩展优化规划

电力系统交流潮流方程是非线性非凸的,直流潮流是交流潮流的有功近似,输电网扩展规划数学优化方法使用线性的直流潮流。考虑到电源规划对输电网影响,在输电网扩展规划中增加发电机组待选集,构建发输电联合扩展规划。为求解交流潮流约束的发输电联合扩展规划,分析了交流潮流支路功率方程,提出了一种新颖的支路功率方程凸松弛方法,并建立了最优潮流凸松弛模型。为加强松弛的紧性,提出了电压相角近似约束,建立了交流潮流凸松弛约束的发输电联合扩展优化规划模型,该模型是混合整数二阶锥规划。最后使用IEEE RTS 24节点和IEEE 118节点标准算例,调用数学优化引擎GUROBI,测试了以上模型,对比了直流潮流约束和交流潮流凸松弛约束的发输电联合扩展优化规划结果。算例验证说明了该方法的有效性和意义。

计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略

大规模风电等可再生能源广泛接入电网将成为新型电力系统发展的重要方向之一,通过需求侧响应机制调整用户负荷需求,可有效提高电力系统运行的灵活性并促进风电的消纳。在此背景下,提出了一种计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划策略。首先,引入基于价格激励的需求侧响应机制,构建基于分段激励价格的需求侧响应模型。其次,为了有效应对风电的不确定性对规划方案的影响,提出了基于信息间隙决策理论的计及激励型需求侧响应的发输电鲁棒规划模型,并将所提出的模型构造为混合整数线性规划模型。最后,以Garver 6节点系统和改进的IEEE 118系统为例证明所提方法的可行性与有效性。

基于凸包算法的极端运行方式提取方法

在电力系统规划与运行的安全稳定计算中,一般选择对安全稳定最不利的运行方式进行校验,但随着新能源渗透率的增加,电网越发复杂多变,人工选择场景主观性较强,针对此问题,提出了一种基于快速凸包算法的极端运行方式提取,从而满足场景选取进行安全校核需求。从电源规划、发输电协调规划两个角度,考虑发电充裕性、火电爬坡需求、网络传输安全3个方面,分析影响规划的极端运行方式;基于凸包算法分别从上述3个方面构建坐标系进行极端运行方式提取;采用中国西北地区电网为算例进行极端运行方式提取,并与基于K-means算法的极端场景提取做对比,结果表明:所提方法能为场景选取提供有效数据支撑,满足电网规划要求。

An Outlook on Northwest Power Grid Development

In this paper the basic situation of the Northwest Region in China is introduced, the necessity for the Northwest Power Grid to develop 750 kV transmission line is analyzed, and the target for the power grid construction till 2010 as well as the planning for sending power from west to east and interconnection with adjacent grids are described.

基于Benders分解算法的跨区互联电力系统协调规划模型

研究跨区互联电力系统的协调规划,对于提高投资效率实现更大范围的资源配置具有较强现实意义。本文首先描述多区域电力系统扩张规划问题,并建立多区域扩张规划模型,旨在寻求最优的扩容方案,以最小投入来满足多区域电力系统负荷增长需求;其次,采用Benders分解算法将多区域扩张规划问题分解为一个规划主问题和一个运行子问题,通过主子问题之间的迭代求解,获得最终的最优解;最后,对某个典型的包含7个区域的多区域电力系统进行模拟仿真,验证了本文所构建模型及算法的有效性。