含间歇性电源的电网规划方案评选体系研究

摘要

电网规划工作可分为规划方案生成与规划方案评选两部分，随着电网结构的日益复杂，越来越多的规划因素需要在规划方案评选阶段考虑，规划方案评选的重要性不断增加。近年来以风电为主体的间歇性电源大规模并网，电网规划方案呈现出诸多新的特性，给规划方案评选工作带来新的挑战。本文围绕含间歇性电源电网规划方案评选理论与方法，在含间歇性电源电网规划方案评价指标体系构建、指标赋权和规划方案综合决策等方面展开一系列研究。
　　本文首先从充裕性、静态安全性、动态安全性和电能质量等方面分析了间歇性电源接入给电网带来的影响，为评价指标体系的构建奠定基础。指出电网的安全性尤其是静态电压安全性应得到重视，还需要建立合适的指标以评估含间歇性电源电网规划方案的电能质量状况。
　　提出了一种考虑间歇性电源接纳能力的多目标电网规划方案生成方法，将经济性和电网接纳间歇性电源的能力共同作为规划方案生成阶段的目标。建立了考虑常规机组出力限制、系统调节能力、节点电压和线路传输功率限制的间歇性电源接纳能力评估模型，引入机会约束规划方法处理模型中的不确定性因素，采用基于随机潮流的遗传算法对模型进行求解。
　　建立了一套含间歇性电源的电网规划方案评价指标体系，包含电能质量、电压稳定性、安全性、充裕性、经济性和间歇性电源接纳能力等六类评价指标。针对规划方案电能质量评估缺乏历史运行数据的问题，提出了一种基于预测数据的电能质量评估方法，包含频率质量和电压质量指标。在分析系统频率量变化规律的基础上，建立了基于惯性中心频率的动态频率模型，推导了系统扰动与频率波动间的传递函数，采用时-频域转换方法处理年度范围的系统扰动时间序列数据，得到系统频率波动状况，统计得出频率质量指标。在系统小扰动分析框架下考虑电压质量问题，基于系统线性化模型推导了节点电压与系统扰动间的函数关系，’利用时-频域转换方法得到节点电压波动状况，统计得出系统电压质量指标。
　　建立了一种基于DEMATEL法的改进网络分析赋权法和改进TOPSIS法相结合的含间歇性电源电网规划方案评选方法。网络分析法能够较好的考虑评价指标间的关联关系，针对传统网络分析法在构建指标集内部和指标集之间依赖矩阵时随意性较大的缺陷，采用DEMANTEL法中的综合关联矩阵思想对网络分析法进行改进，解决了矩阵元素对自身重要性的度量问题。选用理想点逼近法(TOPSIS法)作为综合决策方法，针对TOPSIS法中可能存在的逆排序和贴近度度量不准确问题，采用绝对正负理想点理论和投影型贴近度法对TOPSIS方法进行了改进。
　　将前景随机决策理论引入含间歇性电源的电网规划方案评选中，以充分考虑含间歇性电源电网规划方案中的多种随机因素和不确定性决策环境下决策者的风险偏好。采用非参数核密度估计方法求取规划方案评价指标值服从的概率分布，构建了评价指标的效用函数与权重函数，考虑决策者的决策偏好与风险态度，采用前景值作为各指标属性值。选用VIKOR方法作为多属性决策方法，得到最为符合决策者需要的折衷最优方案。分析了不同类型的前景理论参考点对规划方案评选结果的影响，对引入前景理论前后的优选方法进行了对比，指出两类方法有各自的适用场合。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 电网规划方案评选问题描述

1．3 研究现状与存在问题

1．4 研究思路与工作安排

第二章 间歇性电源对电网的影响

2．1 间歇性电源表征

2．1．1 间歇性电源功率模型

2．1．2 间歇性电源功率预测

2．2 间歇性电源对电网充裕性的影响

2．2．1 充裕性评估基本流程

2．2．2 考虑间歇性电源的充裕性评估

2．2．3 间歇性电源的影响

2．3 间歇性电源对电网安全稳定性的影响

2．3．1 安全稳定性评估方法

2．3．2 间歇性电源对静态电压稳定的影响

2．3．3 间歇性电源对电网动态稳定的影响

2．4 间歇性电源对电网电能质量的影响

2．5 本章小结

第三章 考虑间歇性电源接纳能力的电网规划方案生成方法

3．1 间歇性电源对电网规划的影响

3．2 总体规划模型

3．3 模型求解

3．4 算例分析

3．5 本章小结

第四章 含间歇性电源的电网规划方案评价指标体系

4．1 指标体系要求

4．2 现有评价指标体系

4．3 本文评价指标体系

4．3．1 本文指标体系构建思路

4．3．2 需改造的评价指标

4．3．3 新增指标

4．3．4 评价指标体系总结

4．4 本章小结

第五章 基于网络分析_TOPSIS法的电网规划方案优选

5．1 网络分析法指标赋权

5．1．1 网络分析法的优势

5．1．2 基本原理

5．1．3 规划方案评价指标赋权

5．2 网络分析法的缺陷与改进

5．3 网络分析_TOPSIS优选方法

5．3．1 方法介绍

5．3．2 TOPSIS法缺陷与改进

5．4 算例分析

5．4．1 基础数据

5．4．2 网络分析与层次分析法对比

5．4．3 网络分析法改进效果

5．4．4 TOPSIS优选方法改进效果

5．4．5 总体结果分析

5．5 本章小结

第六章 基于前景理论的电网规划方案优选方法

6．1 传统随机决策理论

6．2 基于前景理论的规划方案优选

6．2．1 前景理论简介

6．2．2 评价指标概率分布特性

6．2．3 价值函数与权重函数构建

6．2．4 前景理论参考点的选取

6．3 基于前景理论的综合优选方法

6．3．1 VIKOR方法简介

6．3．2 基于前景理论的VIKOR方法

6．4 算例分析

6．4．1 非参数核密度估计

6．4．2 不同参考点下的优选结果对比

6．4．3 引入前景理论前后的优选结果对比

6．4．4 与第五章所提方法的关系

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 本文总结

7．2 未来展望

参考文献

附录

攻读博士期间取得的学术成果

致谢