基于时序模拟的中国与阿拉伯地区电网互联容量优化研究

摘要

我国提出建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”(即“一带一路”)的战略构想，阿拉伯地区位于陆上和海上丝绸之路的西端，是推进“一带一路”建设的天然和重要合作伙伴。“一带一路，电力先行”，电力合作是“一带一路”战略中的重要一环，中国和阿拉伯地区在能源供给与电力需求方面有良好的互补性，本文开展了中国与阿拉伯地区电网互联可行性分析及互联容量优化研究。首先，分析了阿拉伯地区的电力供应与电力需求、以及电网互联基础，从资源互补、政策支撑、时差互补分析了中国与阿拉伯地区电网互联的可行性。从电网属性、经济发展、能源结构、国家政策几方面分析电网互联规划的影响因素。结合其影响因素，研究跨国电网互联的成本和效益:分析了交流、特高压直流输电的成本估算方法;建立了电网互联的经济效益和环境效益计算模型，并提出了基于最优潮流模型的互联效益计算方法。
　　其次，传统输电规划中，往往基于典型潮流断面的分析，难以展现系统整体的运行状态，本文采用电力系统时序模拟方法进行电网互联容量的优化研究。分析时序模拟方法，提出了基于全年8760小时时序模拟的互联效益计算模型。在此基础上，引入自适应惯性权重及加速系数改进的粒子群优化算法，采用分层嵌套的方法提出了电网互联容量优化方法。其中，内层以小时内发电成本最小为目标，建立了考虑输电安全约束的时序最优潮流模型，模拟互联系统目标规划年的时序运行过程，并计算互联效益;外层为改进粒子群优化算法，以互联效益最大为寻优目标，实现了互联容量的优化。
　　然后，提出了跨国电网互联系统时序数据模型的理论建模方法，包括发电机组出力特性模型、时序负荷曲线模型、网架简化模型等。基于此理论建模方法，搜集、整理了大量电力数据资料，建立了目标规划年中国与阿拉伯电网互联系统时序模型，采用局部到整体的思想，依次为海湾电网互联系统、泛阿拉伯电网互联系统以及中阿电网互联系统的时序数据模型。
　　最后，基于所提出的互联容量优化方法及电网互联系统时序数据模型，分别仿真计算得出海湾、泛阿拉伯及中阿电网互联系统的最优互联容量方案结果，同时分析了中阿互联电网的主要功能与作用。根据所得的中阿互联容量结果，提出了两种中阿电网互联的具体网架规划方案，并进行了不同方案的电价竞争力分析。本文提出的电网互联容量优化方法适用于全球能源互联网背景下的大电网互联扩展规划中，对中阿电网互联发展及容量扩展规划的研究有一定的参考意义。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究与发展现状

1．2．1 全球能源互联网及电网互联发展现状

1．2．2 我国电网互联发展现状及规划

1．3 中国与阿拉伯地区电网互联可行性分析

1．3．1 阿拉伯地区的电力供应与需求分析

1．3．2 阿拉伯地区的电网互联基础

1．3．3 中国与阿拉伯电网互联可行性分析

1．4 本文主要研究内容及章节安排

2 跨国电网互联的成本效益分析方法

2．1 跨国电网互联的影响因素分析

2．2 跨国电网互联工程造价估算

2．2．1 交流电网互联工程造价估算方法

2．2．2 特高压直流输电工程造价估算方法

2．3 跨国电网互联的效益计算模型

2．3．1 电网互联的经济效益计算模型

2．3．2 电网互联的环境效益计算模型

2．3．3 电网互联效益的计算方法

2．4 本章小结

3 基于时序模拟的电网互联容量优化方法

3．1 跨国电网互联容量的含义分析

3．2 电力市场环境下电网互联的最优输电容量推导

3．2．1 跨区电网互联最优输电容量推导

3．2．2 多区域电网互联的最优输电容量推导

3．3 电力系统时序模拟方法及计算流程

3．4 基于改进粒子群算法的电网互联容量优化方法

3．4．1 改进粒子群优化算法

3．4．2 基于改进粒子群算法的电网互联容量优化方法

3．5 本章小结

4 中国与阿拉伯电网互联系统时序数据建模

4．1 跨国电网互联系统时序数据模型建模方法

4．1．1 数据需求及数据来源

4．1．2 发电机组时序出力特性模型

4．1．3 时序负荷曲线建模方法

4．1．4 跨国电网互联的网架简化模型

4．2 中国与阿拉伯电网互联系统时序数据模型

4．2．1 中国与阿拉伯电网互联系统时序数据建模整体思路

4．2．2 海湾地区电网互联系统时序数据模型

4．2．3 泛阿拉伯地区电网互联系统时序数据模型

4．2．4 中国与阿拉伯电网互联系统时序数据模型

4．3 中国与阿拉伯电网互联工程造价估算

4．4 本章小结

5 中国与阿拉伯电网互联效益及容量规划方案结果分析

5．1 特定互联容量下中阿各方互联效益分析

5．2 中国与阿拉伯电网互联系统规划容量结果

5．2．1 海湾地区电网互联系统的容量规划方案

5．2．2 泛阿拉伯地区电网互联系统的容量规划方案

5．2．3 中国与阿拉伯电网互联系统的容量规划方案

5．3 中国与阿拉伯电网互联的具体网架规划方案分析

5．3．1 中国与阿拉伯电网互联具体网架规划方案

5．3．2 不同网架规划方案的电价竞争力分析

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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