考虑线路停运风险的电力系统随机优化调度及经济损失评估

摘要

随着全球气候变暖，冰冻灾害呈现出发生频次增多、破坏强度增大、影响范围变广的趋势，造成大量的架空输电线路故障，甚至可能引发大停电事故，给国民经济造成巨大损失。为保障电力系统安全稳定运行，减少停电经济损失，论文借助Lasso方法、最小角回归(LARS)算法和条件风险价值理论(CVaR)，研究了冰冻灾害下计及常规机组发电成本和切负荷成本的电力系统优化调度方法，并引入可计算一般均衡模型(CGE)，对电力系统切负荷造成的停电经济损失进行定量评估。
　　 考虑冰冻灾害下特征因素（气象因素、地形因素及线路自身因素）对线路故障的影响，采用线性回归方法对线路故障概率进行分析，建立线路故障概率预测模型，考虑到该模型中特征因素较多，采用Lasso-LARS方法提取出与线路故障概率相关性较大的特征因素，从而减少线路故障概率预测模型的变量。然后采用Akaike信息标准(AIC)和BIC准则检验构建的预测模型与实际样本数据的拟合效果。算例分析表明，采用Lasso-LARS方法提取得到的线路故障概率预测模型计算简单，预测精度高。
　　 冰冻灾害下线路故障具有很强的不确定性，线路发生故障将会给其它线路造成传输功率的不确定性波动，导致某些支路发生功率越限，进而引起该支路停运，因而冰冻灾害下线路存在停运风险。针对非故障线路的停运风险，引入CVaR理论对其进行刻画，建立非故障线路的停运风险约束，并以常规发电机组的发电成本与系统切负荷成本之和最小为目标，构建冰冻灾害下电力系统随机优化调度模型。最后，以IEEE-6节点系统为例进行分析，结果表明考虑线路停运风险的电力系统随机优化调度模型能有效实现对冰冻灾害下线路停运风险的预防控制。
　　 针对电力系统切负荷造成的停电经济损失，引入经济学领域中CGE模型，根据工业、商业和居民用户用电特性的不同，构建出系统切负荷造成其收益减少的损失模型。随后，以三类电力用户的切负荷损失作为扰动变量，通过CGE模型中的投入产出、供需平衡以及消费需求等机制，从宏观经济和产业结构两个方面对电力系统切负荷造成的停电经济损失进行评估分析。算例表明，基于CGE模型的切负荷经济损失评估能有效分析冰冻灾害下电力系统切负荷对经济系统的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 冰冻灾害对电力系统的影响

1．1．2 停电事故对社会经济的影响

1．2 课题研究现状

1．2．1 线路故障概率计算研究现状

1．2．2 考虑线路故障的电力系统优化调度研究现状

1．2．3 停电经济损失研究现状

1．3 论文研究的主要内容

第二章 冰冻灾害下输电线路故障概率预测

2．1 引言

2．2 基于Lasso-LARS的特征因素提取方法

2．2．1 Lasso方法

2．2．2 LARS算法

2．3 输电线路故障概率预测模型

2．4 拟合效果检验分析

2．5 小结

第三章 考虑线路停运风险的电力系统随机优化调度

3．1 引言

3．2 条件风险价值理论

3．2．1 VaR理论

3．2．2 CVaR理论

3．3 线路停运风险刻画

3．3．1 线路运行不安全域

3．3．2 线路停运的条件风险

3．4 考虑线路停运风险约束的随机优化调度模型

3．5 模型求解

3．5．1 模型变量分析

3．5．2 求解步骤

3．6 算例分析

3．6．1 仿真系统

3．6．2 仿真结果分析

3．7 小结

第四章 电力系统切负荷经济损失评估

4．1 引言

4．2 可计算一般均衡模型

4．2．1 生产模块

4．2．2 消费需求模块

4．2．3 流通消耗模块

4．2．4 对外贸易模块

4．2．5 价格模块

4．2．6 均衡模块

4．3 电力用户的切负荷经济损失评估

4．3．1 工业用户切负荷损失

4．3．2 商业用户切负荷损失

4．3．3 居民用户切负荷损失

4．4 基于CGE的切负荷经济损失评估

4．5 算例分析

4．5．1 冰冻灾害下电力系统切负荷对经济系统的短期影响

4．5．2 冰冻灾害下电力系统切负荷对经济系统的长期影响

4．6 小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文及专利目录

附录B 攻读硕士学位期间参加的相关课题