基于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)的輸電規(guī)劃.pdf

1、輸電規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，其任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃期間的電源和負(fù)荷增長(zhǎng)情況，在現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，合理選擇擴(kuò)建線路以滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。隨著全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供工程建設(shè)步伐的加快，互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模正日益擴(kuò)大。我國(guó)計(jì)劃在2010～2020年間建成安全可靠、滿足電能傳輸和市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的全國(guó)范圍聯(lián)合大電網(wǎng)，以推進(jìn)大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置和社會(huì)效益最大化。合理的輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，輸電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃研究

2、是一個(gè)重大和迫切的研究課題。本文工作從理論研究和工程應(yīng)用出發(fā)，評(píng)述輸電規(guī)劃的現(xiàn)狀，分析電力市場(chǎng)改革給輸電規(guī)劃帶來(lái)的新問題。從優(yōu)化問題的諸要素出發(fā)，歸納和總結(jié)現(xiàn)有的輸電規(guī)劃求解方法。指出輸電規(guī)劃在考慮經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，要以量化的指標(biāo)來(lái)反映系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)水平，兼顧規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)性和安全性，對(duì)考慮系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的輸電規(guī)劃問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，針對(duì)系統(tǒng)注入功率確定和注入功率不確定的情況，分別建立了輸電規(guī)劃數(shù)學(xué)模型并提出尋優(yōu)方法。 歷史上多

3、次大面積、長(zhǎng)時(shí)間的停電引起人們對(duì)輸電規(guī)劃中的安全穩(wěn)定問題的更大關(guān)注。輸電規(guī)劃方案既要有好的經(jīng)濟(jì)性，又要滿足一定的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全水平，需要用量化的指標(biāo)加以反映。輸電規(guī)劃模型中一般按照固定的門檻值來(lái)定性判斷功率、功角、電壓和頻率等的安全穩(wěn)定性。一方面，由于不能正確地反映失穩(wěn)的臨界條件，故無(wú)法對(duì)安全穩(wěn)定性進(jìn)行量化；另一方面，由于很難量化由越限造成的損失，因此安全穩(wěn)定性只能作為不等式約束出現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型中，而不能以經(jīng)濟(jì)量出現(xiàn)在目標(biāo)函數(shù)中。本文指出

4、采用最優(yōu)控制措施的費(fèi)用來(lái)反映不安全現(xiàn)象的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，進(jìn)而根據(jù)故障概率就可以計(jì)算故障和系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)值，并加入目標(biāo)函數(shù)，從而使規(guī)劃方案的安全風(fēng)險(xiǎn)與投資費(fèi)用具有可比性，輸電規(guī)劃問題的安全性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一在貨幣這個(gè)目標(biāo)函數(shù)上，實(shí)現(xiàn)輸電規(guī)劃安全性和經(jīng)濟(jì)性之間的協(xié)調(diào)。 提高電網(wǎng)的安全性既可以通過擴(kuò)展線路，也可以通過施加控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯然最優(yōu)方案是將兩者結(jié)合，對(duì)小概率的嚴(yán)重故障不一定單純依靠增加線路的方法來(lái)保證安全性，從而達(dá)到兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全性的

5、目的。本文建立了考慮動(dòng)態(tài)和靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)的輸電規(guī)劃模型，采用概率性的N-1安全準(zhǔn)則，提出“先放松約束，再逐條擴(kuò)展線路”的輸電網(wǎng)優(yōu)化方法，避免了多目標(biāo)大規(guī)模組合優(yōu)化問題的維數(shù)災(zāi)難題?；跀U(kuò)展等面積準(zhǔn)則(EEAC)穩(wěn)定性量化理論，合理評(píng)估規(guī)劃方案的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別，并為規(guī)劃方案的擴(kuò)展提供指導(dǎo)。所得優(yōu)化方案兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全性，綜合效益達(dá)到最佳。 與傳統(tǒng)垂直一體化的電力工業(yè)中的輸電規(guī)劃問題相比，市場(chǎng)環(huán)境

6、下的輸電規(guī)劃面臨規(guī)劃期內(nèi)的電源建設(shè)和需求變化等更多的不確定性因素，從而引起系統(tǒng)注入功率的不確定。本文對(duì)市場(chǎng)環(huán)境下的輸電規(guī)劃進(jìn)行了探究，提出的輸電規(guī)劃模型不僅同時(shí)計(jì)及了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的安全風(fēng)險(xiǎn)，還考慮了注入功率的不確定性。采用基于蒙特卡羅仿真的遺傳算法來(lái)選擇輸電規(guī)劃的初始方案，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行多次抽樣來(lái)估計(jì)其期望值，最終得到未來(lái)不確定性環(huán)境下投資風(fēng)險(xiǎn)最小的輸電規(guī)劃方案。通過算例仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。 本文研究工作受到國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(