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。

最大化光伏并网的发输电联合系统协调规划方法

针对光伏的强不确定性和大规模并网给电网带来的问题,需要通过增加新的可调度机组和输电线路来进行系统升级。对此提出了一种发电和输电联合优化规划模型,以最大化地提高光伏发电容量规模。通过Benders分解方法来解决该模型的计算复杂性。该模型的解决方案进一步确定了最优太阳能光伏规模和位置,以及潜在的所需光伏的能量削减。对六节点系统算例的分析表明,在考虑和不考虑光伏并网的情况下,所提出的联合优化规划比发电和输电的单独规划更有效。

计及风电场和储能系统联合运行的输电系统扩展规划

储能系统可以为电力系统提供调频和备用等辅助服务,与风电场联合运行时还可以平抑风电功率波动,改善系统运行的安全性和经济性。风电场和储能系统(简称风储系统)联合运行已成为一种受推崇的运行模式。因此,在未来的输电系统规划中就需要适当考虑风储系统的联合运行,这正是文中旨在解决的中心问题。首先,以钠硫储能系统为例,分析了储能系统成本与可放电次数的关系;在此基础上,提出了风储系统联合运行策略,在降低储能系统成本和平抑风电功率波动之间进行合理折中。之后,建立了考虑风储系统联合运行的输电系统两层规划模型,综合考虑了输电投资成本和风储运行成本,采用改进粒子群算法求解所建立的优化模型。最后,用18节点和46节点算例系统说明了所提出模型与方法的可行性和有效性。

离散粒子群优化算法在输电网络扩展规划中的应用

输电网络扩展规划是一个非常复杂的大规模组合优化问题。文中研究了离散粒子群优化(DPSO)算法在单阶段输电网络扩展规划中的应用,提出一种基于黑板系统的多智能体协调模型。该模型中,DPSO算法利用黑板系统进行粒子间信息共享,有效地提高了算法的全局收敛能力。通过构造节点扩展矩阵和速度矩阵,建立了输电网络扩展规划问题的求解模型和DPSO求解算法。该算法已成功用于IEEE Garver-6等两个系统,计算结果表明了该方法的可行性和有效性。

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。

种群优化人工鱼群算法在输电网扩展规划的应用

将遗传算法与人工鱼群算法有机融合,提出一种种群优化人工鱼群算法,采用分别对部分人工鱼个体进行选择、交叉、变异操作的策略,调整优化人工鱼种群结构,较好地兼顾局部搜索和全局搜索。通过与粒子群算法、基本的人工鱼群算法在Garver-6节点、Garver-18节点和Garver-24节点系统仿真计算比较,证明了种群优化人工鱼群算法的正确性和有效性。

电力市场环境下输电网扩展优化规划研究综述

着眼于电网规划与电力市场环境的结合,着重于分析电力市场化改革对电网规划的挑战和电网规划所应该做出的适应性调整。围绕输电网规划问题,从市场环境下输电规划中的不确定信息处理、可靠性准则分析、输电投资收益分析、输电规划目标和准则分析、输电环节与发电环节协调问题、输电规划数学模型以及输电规划模型求解算法等七个方面展开论述,综述了市场环境下输电网规划的研究现状,提出了一些可行的思路,对新的算法、技术等在市场环境下电网规划中的应用前景进行了展望。

基于协同粒子群优化算法的输电网络扩展规划

输电网络扩展规划是一个复杂的多变量多约束的非线性整数规划问题。针对传统粒子群算法易陷入局部最优、收敛慢的缺陷,将协同进化思想与粒子群优化算法结合,提出了一种协同粒子群优化算法。并将该算法应用于输电网络规划,建立了数学模型。该模型以达到线路的年综合费用最小为目标函数,并在此基础上设计了相应的算法。算例将其应用到一个10节点系统和一个22节点系统,计算结果证明了该算法在输电网络扩展规划中应用的可行性和有效性。

发输电系统鲁棒优化规划研究综述与展望

随着电力系统不确定性增加,应用发输电系统鲁棒优化规划研究抵御不确定性极端场景已成为重要研究方法。首先从是否计及不确定因素概率分布特征角度,将鲁棒优化分为经典鲁棒优化和分布鲁棒优化,梳理了这2类鲁棒优化的数学模型和不确定集合特征。然后将现有的发输电系统经典鲁棒优化和分布鲁棒优化研究分为考虑节点注入功率不确定性、电源容量增长及成本不确定性、输电网络状态不确定性3个方面,提炼了发输电系统鲁棒优化规划的研究框架和局限性。最后展望了发输电系统鲁棒优化规划值得深入研究的问题,为发输电系统鲁棒优化规划后续研究提供思路和方向。

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。

考虑场景时序相关性的输电扩展规划

针对新型电力系统不确定性显著增加的问题,提出一种考虑场景时序相关性的输电扩展规划模型。采用场景的时间序列表征不确定性,考虑火电机组时序约束,模拟电力系统未来运行。为更加聚焦规划方案的选择,采用分层目标函数分离投资成本和运行成本。为降低模型的计算复杂性,提出循环优化建模方法来求解模型。将所提模型和非时序规划模型应用于Garver’s6节点系统、IEEE 24节点系统和中国西北38节点系统进行比较,结果表明,所提模型可得出更接近实际运行的规划结果。

基于改进蚁群算法的输电网络扩展规划

输电网络扩展规划问题是一个复杂的组合优化问题。蚁群算法是用于解决组合优化问题的一种高效的随机化内启发式全局搜索技术。文中结合单阶段输电网络扩展规划问题的特点,应用改进的蚁群算法来解决输电网络扩展规划问题,建立了相应的数学模型,并给出求解算法。2个算例系统的计算结果表明了这种方法可有效减小搜索空间,并具有计算速度快和收敛性好等优点。

考虑大停电风险的输电网扩展规划模型和算法

基于自组织临界理论提出了一种考虑大停电风险的电网规划模型及其求解算法。该模型在传统规划模型的基础上,增加了预期负荷损失和幂率尾风险(power-law tail risk,PTR)等风险指标,从多个角度分析规划方案的可靠性。求解算法分为2个阶段,首先利用改进的粒子群(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法初步筛选出待选方案集;然后计算待选方案的风险指标,综合所有评估指标利用帕累托最优原则排序。改进的MOPSO算法采用有限容量精英库和全局引导者概率选择机制,有效平衡解的多样性和全局收敛速度。算例分析表明:所提方法可行有效;PTR是其他风险指标的有效补充,在电网规划中考虑PTR有利于降低规划方案的大停电风险;大停电风险并不总是随投资费用的增加而降低,利用优化算法可实现用少量增加的投资费用有效降低大停电风险。

发输电设备联合检修安排模型及算法研究

该文提出了一种基于Benders分解法的优化算法,将电力市场下的长期发输电联合检修计划问题分解为多目标整数规划和随机规划两大问题进行分散协调,利用改进的隐枚举法和基于直流潮流的发输电组合系统可靠性评估模型分别求解主问题以及子问题。目标函数中考虑了停电损失费用,从而体现出可靠性与经济性的综合运筹。应用该文提出的方法对IEEE—RBTS系统和IEEE—RTS系统进行了计算,结果表明该方法是合理、有效的。

基于改进蚁群算法的输电网络扩展规划

针对基本蚁群算法在求解过程中经常出现搜索陷入局部最优解和收敛到全局最优解的时间较长这2个问题,对蚁群算法的转移概率和信息量全局更新进行了改进,提高了蚁群算法搜索全局最优解的能力与收敛到最优解的速度。将改进后的算法应用于单阶段输电网络扩展规划问题,建立了单阶段输电网络扩展规划的数学模型,设计了相应的算法。实例计算结果表明该方法的可行性和有效性。

输电网扩展优化规划研究综述

当前,人们非常重视电网的规划工作与电力市场环境有效的结合,因此必须重点分析以下内容:电力市场化的改革工作、后期对电网规划工作的巨大挑战以及电网规划应当做出合理、科学的调整。文章围绕输电网规划相关问题,从市场的大环境下对于输电规划的过程当中一些不确定的信息进行有效的处理,并对可靠性的基本原则、输电规划未来的具体目标以及相关的准则进行详细的分析,对输电环节与发电环节之间有效的协调等方面进行重点阐述,也进一步的论述现阶段市场环境当中输电网规划实际的情况,提出了相应可行的思路,对新的算法、技术等在市场环境下电网规划中的应用前景进行了展望,希望能够对相关的工作人员或者是工作单位提供一定的帮助。

发输电联合优化的区域电网日内滚动节能调度策略及社会效益

电力工业节能减排是国家“十二五”能源发展战略的重要目标,也是新一轮电改中放开发用电计划必须兼顾的关键因素,进一步挖掘电力生产全过程节能潜力是未来电网面临的挑战性课题。本文针对某区域电网交直流并联运行的特有方式,提出以日内滚动的跨省交易实现高、低能耗能源互补,以交直流潮流优化分配实现输电运行经济性最优,最终实现日内滚动节能调度的发输全过程优化。为了适应大电网快速优化决策的需要,本文进一步设计了发输电联合迭代优化计算流程,并对日内滚动节能调度的经济、节能效益进行了测算,揭示了实施发输电联合优化的日内滚动节能调度的巨大效益空间。

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。

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。

基于有效输电成本的输电网扩展规划

输电网扩展规划是满足未来负荷增长、保障电力系统长期安全经济运行的基础。然而,线路收益按照固定投资回报率核算的模式下可能引发阿弗奇–约翰逊效应(AverchJohnson,A-J)效应,导致电网企业投资冲动。我国新一轮电改提出输配电价核算按照"准许成本加合理收益"的原则。为此,该文结合发改委配套文件的有效成本甄别和后评估体系的指导思想,基于结构化有效输电成本辨识的方法,设计基于有效输电成本的准许成本回收率与准许收益核算方法,根据基态与N-1状态下的线路利用率核定该线路投资的准许收益率,体现激励相容原理。在此基础上,建立新型的输电网扩展规划模型,针对这一复杂的非线性混合整数规划问题,提出模型转换方法,将其转化为线性混合整数规划问题,可采用成熟的商业求解器高效鲁棒求解。基于Garver’s 6节点系统的算例分析表明所提机制和模型能够根据线路的利用程度合理确定其准许收益率,从而抑制电网企业过度投资,提升电力资源优化配置的水平。