考虑不确定因素的输电网灵活规划方法研究

论文摘要

电网规模的不断增大和电力系统的市场化改革给电网规划工作带来了很多的不确定性。传统确定性因素下的输电网规划方法得到的规划方案对未来年不确定性环境的适应性较低。本文基于灵活规划的思想,针对目前输电网灵活规划研究中存在的问题,着重研究了考虑不确定因素的系统安全性判定方法和系统性能评价指标,建立了适合不同要求的输电网灵活规划新模型,完善了考虑不确定因素的输电网灵活规划理论。其主要成果如下:1)建立了区间最小切负荷模型,证明了该模型最优解的存在性,求解此模型能够精确求得区间负荷下区间最小切负荷量的全局最优解,为区间负荷下的电力系统安全性评估提供了新的思路。求解时将该模型分解为基于双层线性规划模型的区间至多切负荷模型和基于线性规划模型的区间至少切负荷模型两个子模型,分别求解两个子模型即可求得区间最小切负荷量的区间上下限值。2)使用参数线性规划的相关理论,证明了区间至多切负荷量所对应负荷取值的负荷边界特性,利用此特性并结合双层线性规划理论,提出了改进的分支定界算法,可快速准确求得系统的区间至多切负荷量,大大缩短了区间不确定信息下系统安全性的判定时间。3)建立了区间负荷下的输电网灵活规划模型,求解该模型得到满足区间负荷下系统安全性的输电网规划方案。结合区间最小切负荷的相关理论,使用改进的贪婪随机自适应搜索算法可快速有效的求解该模型。4)建立了模糊负荷下基于可信性理论的输电网灵活规划模型,引入可信度指标来评价模糊不确定信息下系统的性能,该指标具有严格的数学基础和物理意义。证明了可信度指标等价定理,得到给定可信度指标下的等效区间输电网灵活规划模型,可直接使用区间输电网灵活规划理论对该模型进行分析求解。5)建立了考虑线路负载率和可用传输能力的输电网灵活规划模型,通过引入线路负载率约束和可用传输能力约束来应对未来年负荷增长大小和地点的不确定性,新模型无需对未来年的不确定因素进行详细建模,易于求解并可处理系统中区域负荷增长的不确定性。6)建立了考虑发电备用容量的输电网灵活规划模型,通过在模型中引入发电机故障约束和负荷增长约束,确保系统在出现发电机故障或负荷不确定性增长时,网络有足够的可用传输容量来传输系统中的发电备用以满足考虑不确定因素的系统安全性要求。通过Garver-6节点系统和某实际地区77节点系统算例的分析和比较,说明了本文研究成果的可行性、有效性和适用范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和研究意义
• 1.2 输电网灵活规划研究现状
• 1.2.1 不确定因素的分类
• 1.2.2 考虑不确定因素的输电网灵活规划模型
• 1.2.3 考虑不确定因素的输电网灵活规划模型求解方法
• 1.3 输电网灵活规划研究中的问题
• 1.3.1 考虑不确定因素的系统安全性判定问题
• 1.3.2 考虑不确定因素的系统性能评价指标问题
• 1.3.3 输电网灵活规划模型建模问题
• 1.4 本文的主要工作和创新点
• 第二章 输电网规划中区间最小切负荷量的求解方法
• 2.1 引言
• 2.2 双层线性规划理论
• 2.2.1 双层线性规划模型
• 2.2.2 双层线性规划的重要定理
• 2.2.3 双层线性规划模型的求解方法
• 2.3 区间最小切负荷量
• 2.3.1 区间最小切负荷问题的几个定义
• 2.3.2 区间最小切负荷数学模型
• 2.4 区间至多切负荷量的求解
• 2.4.1 区间至多切负荷模型
• 2.4.2 区间至多切负荷模型最优解存在性证明
• 2.4.3 区间至多切负荷模型的降阶处理
• 2.4.4 分支定界算法求解
• 2.5 区间至少切负荷量的求解
• 2.6 区间最小切负荷量的计算总流程
• 2.7 算例分析
• 2.7.1 6 节点系统
• 2.7.2 77 节点系统
• 2.8 本章小结
• 第三章 区间至多切负荷量的快速求解方法
• 3.1 引言
• 3.2 区间至多切负荷模型的负荷边界特性
• 3.2.1 参数线性规划模型
• 3.2.2 参数线性规划重要定理
• 3.2.3 区间至多切负荷模型的负荷边界特性
• 3.3 区间至多切负荷模型的特点
• 3.3.1 等效非线性优化模型的特点
• 3.3.2 最小切负荷问题特点
• 3.4 改进的分支定界算法
• 3.5 算例分析
• 3.5.1 6 节点系统
• 3.5.2 77 节点系统
• 3.6 本章小结
• 第四章 区间负荷下的输电网灵活规划方法
• 4.1 引言
• 4.2 区间负荷下的输电网灵活规划模型
• 4.2.1 区间输电网灵活规划模型
• 4.2.2 区间负荷下系统安全性的判定方法
• 4.3 模型的求解
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 6 节点系统
• 4.4.2 77 节点系统
• 4.5 本章小结
• 第五章 模糊负荷下基于可信性理论的输电网灵活规划方法
• 5.1 引言
• 5.2 可信性理论
• 5.2.1 可信性测度相关理论
• 5.2.2 模糊变量相关理论
• 5.2.3 模糊模拟方法
• 5.2.4 模糊机会约束规划相关理论
• 5.3 基于可信性理论的输电网灵活规划模型
• 5.4 给定可信度指标下模型的等价形式
• 5.4.1 可信度指标等价定理
• 5.4.2 可信度指标等价定理的证明
• 5.4.3 等价定理的物理意义及其应用
• 5.5 模型的求解
• 5.6 算例分析
• 5.6.1 6 节点系统
• 5.6.2 77 节点系统
• 5.7 本章小结
• 第六章 考虑线路负载率和可用传输能力的输电网灵活规划方法
• 6.1 引言
• 6.2 考虑线路负载率和可用传输能力的输电网灵活规划模型
• 6.3 不确定负荷下的电网性能评价指标
• 6.3.1 最大允许负荷波动程度
• 6.3.2 区域最大可用传输容量
• 6.4 模型的求解
• 6.5 算例分析
• 6.5.1 6 节点系统
• 6.5.2 77 节点系统
• 6.6 本章小结
• 第七章 考虑发电备用容量的输电网灵活规划方法
• 7.1 引言
• 7.2 考虑发电备用容量的输电网灵活规划模型
• 7.3 考虑发电备用容量的电网性能评价指标
• 7.3.1 发电机故障时备用容量使用能力
• 7.3.2 负荷不确定增长时备用容量使用能力
• 7.4 模型的求解
• 7.5 算例分析
• 7.5.1 6 节点系统
• 7.5.2 77 节点系统
• 7.6 本章小结
• 第八章 规划结果比较和分析
• 8.1 引言
• 8.2 各章研究内容相互关系
• 8.3 结果对比
• 8.3.1 系统安全性校验方法对比
• 8.3.2 6 节点系统规划结果对比
• 8.3.3 77 节点系统规划结果对比
• 8.4 对比结果分析
• 8.5 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