考虑网络输电能力的多目标输电网规划方法研究

摘要

电网规模的不断增大,市场环境下电力交易的变化及规划、运行中的不确定性因素影响,加大了对网络功率传输能力的要求,同时也要求提高电网规划方案的适应性和灵活性。网络输电能力作为一种重要的技术指标,对指导电网规划和运行管理,保证系统安全具有重要技术价值；在市场环境中也是指导电力交易的重要信号。本文针对电网规划中提高网络输电能力面临的新要求,分别从发电侧影响、网络侧优化及电网互联角度提出了一些有效的指标和方法,并建立了相应的多目标输电网规划模型,优化改善网络输电能力。主要研究成果如下:
　　 1)提出考虑大型注入功率影响的多目标输电网规划模型。针对大型功率传输特性,使用双层规划模型考虑大型注入功率正常运行和停运消失对电网规划的影响,从优化电网投资、分区发电备用容量和电网间功率支援能力角度指导网络建设,得到的电网规划方案能提高电网整体运行性能,有效应对大型功率注入电网带来的新要求。
　　 2)提出考虑发电容量适应性的多目标输电网规划模型。引入发电容量适应性指标衡量网络结构对发电出力容量变化的适应能力；对多场景电网期望负载水平进行优化,改善电网运行环境,提高网络功率传输能力以应对发电出力容量变化的影响,减少各故障场景下的负荷损失,增强电网运行的适应性和灵活性。
　　 3)提出考虑剩余输电容量利用率的多目标输电网规划模型。剩余输电容量利用率指标用于评估电网输电容量充裕度及其可用输电容量比例。通过增加网络可用输电容量,提高其剩余输电容量利用水平,改善电网功率传输能力,满足系统负荷增长和功率传输需要,并在规划投资与输电容量扩建间取得平衡。
　　 4)提出考虑输电阻塞和电网收益的多目标输电网规划模型。通过电网规划减少产生输电阻塞的可能性,是从电网结构上解决长期阻塞问题的有效手段。电网年预期增售电量收益指标刻画了电网扩建对系统输电能力改善带来的负荷售电收益。电网规划目标为在市场环境中利用经济信号指导电网规划,优化资源配置、提高社会效益。
　　 5)提出考虑联络线交换功率的双层分区多目标输电网规划模型。引入分区优化方法对电网整体与受端电网运行特性进行考虑,建立的双层规划模型中上层规划模型通过加强电网重要输电通道建设,提高电网联络线电力交易规模以最大范围优化资源配置；下层规划模型通过加强局部受端电网建设,满足其负荷快速增长需求。上下层模型通过传递规划方案方式相互影响与作用,实现电网整体和局部规划目标的协调优化。
　　 18节点和77节点算例的分析和比较,说明了研究方法的可行性、有效性和适用性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 电网输电能力研究

1.2.1 国内外研究进展

1.2.2 输电能力计算方法

1.2.3 在电网规划中的应用

1.3 输电网规划研究概述

1.3.1 输电网规划研究进展

1.3.2 输电网规划求解算法

1.4 本文的主要工作和创新点

第二章 多目标优化决策理论与算法

2.1 引言

2.2 多目标决策方法

2.2.1 多目标决策流程

2.2.2 多目标决策方法

2.3 Pareto多目标优化

2.3.1 Pareto多目标最优概念

2.3.2 Pareto多目标优化方法

2.4 粗糙集决策方法

2.4.1 粗糙集理论

2.4.2 基于优势类/劣势类的评价方法

2.5 基于Pareto非劣解集的粗糙集多目标决策

2.6 混合优化算法

2.6.1 混沌优化算法

2.6.2 模拟植物生长算法

2.6.3 混合混沌模拟植物生长算法

2.7 本章小结

第三章 考虑大型注入功率影响的多目标输电网规划

3.1 引言

3.2 双层规划方法

3.2.1 双层规划理论

3.2.2 双层规划模型

3.2.3 模型传递变量

3.3 考虑大型注入功率影响的多目标输电网规划模型

3.3.1 大型注入功率模拟

3.3.2 受端发电备用容量

3.3.3 电网功率支援能力

3.3.4 上层电网规划模型

3.3.5 下层电网规划模型

3.4 考虑大型注入功率影响的多目标输电网规划流程

3.4.1 网架连通性校验

3.4.2 双层规划模型求解流程

3.5 算例分析及比较

3.5.1 1 8节点系统

3.5.2 77节点系统

3.6 本章小结

第四章 考虑发电容量适应性的多目标输电网规划

4.1 引言

4.2 发电容量适应性

4.3 网络期望负载水平

4.4 考虑发电容量适应性的多目标输电网规划模型

4.5 考虑发电容量适应性的多目标输电网规划流程

4.6 算例分析及比较

4.6.1 18节点系统

4.6.2 77节点系统

4.7 本章小结

第五章 考虑剩余输电容量利用率的多目标输电网规划

5.1 引言

5.2 电网最大负荷增量

5.3 剩余输电容量利用率

5.4 考虑剩余输电容量利用率的多目标输电网规划模型

5.5 Pareto非劣解集优化决策

5.5.1 优化方案选择

5.5.2 优化决策流程

5.6 考虑剩余输电容量利用率的多目标输电网规划流程

5.7 算例分析及比较

5.7.1 18节点系统

5.7.2 77节点系统

5.8 本章小结

第六章 考虑输电阻塞和电网收益的多目标输电网规划

6.1 引言

6.2 输电阻塞管理

6.3 输电能力改善收益

6.4 电量不足期望值

6.5 考虑输电阻塞和电网收益的多目标输电网规划模型

6.6 考虑输电阻塞和电网收益的多目标输电网规划流程

6.7 算例分析及比较

6.7.1 18节点系统

6.7.2 77节点系统

6.8 本章小结

第七章 考虑联络线交换功率的双层分区多目标输电网规划

7.1 引言

7.2 模型选取分析

7.2.1 电网分区优化

7.2.2 联络线交换功率

7.2.3 受端最大负荷增量

7.3 考虑联络线交换功率的双层分区多目标输电网规划模型

7.3.1 上层多目标规划模型

7.3.2 下层多目标规划模型

7.3.3 双层规划模型传递变量

7.4 考虑联络线交换功率的双层分区多目标输电网规划流程

7.5 算例分析及比较

7.5.1 18节点系统

7.5.2 77节点系统

7.6 本章小结

第八章 规划结果比较与分析

8.1 引言

8.2 研究结果比较

8.2.1 研究内容比较

8.2.2 18节点算例比较

8.2.3 77节点算例比较

8.3 规划结果分析

8.4 本章小结

第九章 结论与展望

9.1 结论

9.2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读博士学位期间发表的学术论文