基于静态和动态安全风险的输电规划

论文摘要

输电规划是电力系统规划的重要组成部分,其任务是根据规划期间的电源和负荷增长情况,在现有的电网结构基础上,合理选择扩建线路以满足电力系统安全运行和经济性最优。随着全国联网、西电东送、南北互供工程建设步伐的加快,互联电网规模正日益扩大。我国计划在2010～2020年间建成安全可靠、满足电能传输和市场化运营的全国范围联合大电网,以推进大范围内的资源优化配置和社会效益最大化。合理的输电网结构是电力系统安全稳定和经济运行的基础,输电网扩展规划研究是一个重大和迫切的研究课题。本文工作从理论研究和工程应用出发,评述输电规划的现状,分析电力市场改革给输电规划带来的新问题。从优化问题的诸要素出发,归纳和总结现有的输电规划求解方法。指出输电规划在考虑经济性的同时,要以量化的指标来反映系统的安全风险水平,兼顾规划方案的经济性和安全性,对考虑系统安全风险的输电规划问题进行了较为系统的研究,针对系统注入功率确定和注入功率不确定的情况,分别建立了输电规划数学模型并提出寻优方法。 历史上多次大面积、长时间的停电引起人们对输电规划中的安全稳定问题的更大关注。输电规划方案既要有好的经济性,又要满足一定的静态和动态安全水平,需要用量化的指标加以反映。输电规划模型中一般按照固定的门槛值来定性判断功率、功角、电压和频率等的安全稳定性。一方面,由于不能正确地反映失稳的临界条件,故无法对安全稳定性进行量化;另一方面,由于很难量化由越限造成的损失,因此安全稳定性只能作为不等式约束出现在数学模型中,而不能以经济量出现在目标函数中。本文指出采用最优控制措施的费用来反映不安全现象的经济代价,进而根据故障概率就可以计算故障和系统的安全风险值,并加入目标函数,从而使规划方案的安全风险与投资费用具有可比性,输电规划问题的安全性与经济性统一在货币这个目标函数上,实现输电规划安全性和经济性之间的协调。 提高电网的安全性既可以通过扩展线路,也可以通过施加控制来实现。显然最优方案是将两者结合,对小概率的严重故障不一定单纯依靠增加线路的方法来保证安全性,从而达到兼顾经济性和安全性的目的。本文建立了考虑动态和静态安全风

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 输电规划研究现状及存在的问题
• 1.2.1 数学模型
• 1.2.2 目标函数的选取
• 1.2.3 决策变量
• 1.2.4 约束条件
• 1.2.5 输电规划中的不确定性因素
• 1.2.6 输电规划的可靠性准则
• 1.3 输电规划的求解方法
• 1.3.1 数学优化方法
• 1.3.2 启发式方法
• 1.3.2.1 传统启发式方法
• 1.3.2.2 现代启发式算法
• 1.3.3 灵活规划方法
• 1.4 市场环境下的输电规划研究
• 1.4.1 市场条件下输电规划需要考虑的问题
• 1.4.2 市场条件下输电规划的研究现状简述
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 电力系统安全控制的代价和输电网的风险
• 2.1 引言
• 2.2 扩展等面积准则（EEAC）
• 2.2.1 EEAC基本原理
• 2.2.2 EEAC对理论研究的贡献
• 2.3 动态安全和静态安全的协调优化模型
• 2.3.1 协调优化的目标函数
• 2.3.2 动态安全优化子问题模型
• 2.3.3 静态安全优化子问题模型
• 2.4 动态安全控制和静态安全控制的协调优化算法
• 2.4.1 动态安全子问题的优化
• 2.4.2 静态安全子问题的优化
• 2.4.3 动态安全和静态安全控制协调优化流程
• 2.5 故障的概率与输电系统的风险
• 2.6 仿真
• 2.6.1 IEEE14节点系统
• 2.6.2 小系统应用仿真
• 2.6.3 仿真结论
• 2.7 小结
• 第3章 确定性N-1安全约束下的输电规划
• 3.1 引言
• 3.2 确定性N-1静态安全约束下的输电规划
• 3.2.1 输电规划模型
• 3.2.2 寻优方法
• 3.3 满足动态N-1约束的输电规划
• 3.3.1 线路扩展的方法保证规划方案的动态安全性
• 3.3.2 线路扩展解决动态安全性的机理
• 3.4 仿真
• 3.4.1 garver-6节点系统
• 3.4.2 18节点系统
• 3.4.3 仿真结论
• 3.5 小结
• 第4章 注入功率确定时，基于风险的输电规划
• 4.1 引言
• 4.2 输电规划的经济评价方法
• 4.3 输电规划的优化模型
• 4.3.1 模型的建立
• 4.3.2 模型的优点
• 4.4 注入功率确定时的寻优方法
• 4.4.1 通常的寻优方法所面临的困难
• 4.4.2 寻优策略和求解步骤
• 4.4.3 第一步优化
• 4.4.4 第二步优化
• 4.4.5 有效减少扩展线路的试探次数
• 4.5 仿真
• 4.5.1 garver-6节点系统
• 4.5.2 18节点系统
• 4.5.3 某实际省网仿真
• 4.5.4 仿真结论
• 4.6 小结
• 第5章 注入功率不确定时，基于风险的输电规划
• 5.1 引言
• 5.2 不确定的注入功率向量
• 5.3 蒙特卡罗方法简介
• 5.3.1 蒙特卡罗模拟法的一般原理
• 5.3.2 随机变量的抽样方法
• 5.4 计及注入功率随机性的输电规划模型
• 5.5 注入功率不确定时的寻优策略及求解步骤
• 5.5.1 寻优策略
• 5.5.2 初始规划方案的获取
• 5.5.3 安全风险的组成和计算
• 5.5.4 注入功率不确定时的输电规划求解过程
• 5.6 仿真
• 5.7 小结
• 第6章 结论
• 附录: 仿真算例系统数据
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢