基于靜態(tài)和動態(tài)安全風險的輸電規(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，其任務是根據(jù)規(guī)劃期間的電源和負荷增長情況，在現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，合理選擇擴建線路以滿足電力系統(tǒng)安全運行和經(jīng)濟性最優(yōu)。隨著全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供工程建設步伐的加快，互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模正日益擴大。我國計劃在2010～2020年間建成安全可靠、滿足電能傳輸和市場化運營的全國范圍聯(lián)合大電網(wǎng)，以推進大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置和社會效益最大化。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)濟運行的基礎(chǔ)，輸電網(wǎng)擴展規(guī)劃研究

2、是一個重大和迫切的研究課題。本文工作從理論研究和工程應用出發(fā)，評述輸電規(guī)劃的現(xiàn)狀，分析電力市場改革給輸電規(guī)劃帶來的新問題。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)濟性的同時，要以量化的指標來反映系統(tǒng)的安全風險水平，兼顧規(guī)劃方案的經(jīng)濟性和安全性，對考慮系統(tǒng)安全風險的輸電規(guī)劃問題進行了較為系統(tǒng)的研究，針對系統(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)學模型并提出尋優(yōu)方法。 歷史上多

3、次大面積、長時間的停電引起人們對輸電規(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)濟性，又要滿足一定的靜態(tài)和動態(tài)安全水平，需要用量化的指標加以反映。輸電規(guī)劃模型中一般按照固定的門檻值來定性判斷功率、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，故無法對安全穩(wěn)定性進行量化；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)學模型中，而不能以經(jīng)濟量出現(xiàn)在目標函數(shù)中。本文指出

4、采用最優(yōu)控制措施的費用來反映不安全現(xiàn)象的經(jīng)濟代價，進而根據(jù)故障概率就可以計算故障和系統(tǒng)的安全風險值，并加入目標函數(shù)，從而使規(guī)劃方案的安全風險與投資費用具有可比性，輸電規(guī)劃問題的安全性與經(jīng)濟性統(tǒng)一在貨幣這個目標函數(shù)上，實現(xiàn)輸電規(guī)劃安全性和經(jīng)濟性之間的協(xié)調(diào)。 提高電網(wǎng)的安全性既可以通過擴展線路，也可以通過施加控制來實現(xiàn)。顯然最優(yōu)方案是將兩者結(jié)合，對小概率的嚴重故障不一定單純依靠增加線路的方法來保證安全性，從而達到兼顧經(jīng)濟性和安全性的

5、目的。本文建立了考慮動態(tài)和靜態(tài)安全風險的輸電規(guī)劃模型，采用概率性的N-1安全準則，提出“先放松約束，再逐條擴展線路”的輸電網(wǎng)優(yōu)化方法，避免了多目標大規(guī)模組合優(yōu)化問題的維數(shù)災難題?；跀U展等面積準則(EEAC)穩(wěn)定性量化理論，合理評估規(guī)劃方案的安全風險，對影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的網(wǎng)絡薄弱環(huán)節(jié)進行識別，并為規(guī)劃方案的擴展提供指導。所得優(yōu)化方案兼顧經(jīng)濟性和安全性，綜合效益達到最佳。 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，市場環(huán)境

6、下的輸電規(guī)劃面臨規(guī)劃期內(nèi)的電源建設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。本文對市場環(huán)境下的輸電規(guī)劃進行了探究，提出的輸電規(guī)劃模型不僅同時計及了靜態(tài)和動態(tài)的安全風險，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選擇輸電規(guī)劃的初始方案，對安全風險進行多次抽樣來估計其期望值，最終得到未來不確定性環(huán)境下投資風險最小的輸電規(guī)劃方案。通過算例仿真進行了驗證。 本文研究工作受到國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(