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市场环境下基于阻塞激励机制的输电网扩展规划

付蓉  
【摘要】: 随着世界范围内电力体制改革的不断深入,电网规划正面临着越来越多的不确定性因素的影响,如未来系统负荷及电源信息的不确定性、电力市场发展所导致的合作与竞争方面的不确定性、环境的影响、法规及政策背景下的不确定性等等,传统的输电网规划方法已难以适应新的环境。因此,在新的市场体制下,如何定义电网规划的目标,建立新的规划原则以及发展新的规划模型和工具将是一个值得研究的课题。 本文重点研究了市场环境下输电阻塞对输电网规划的激励作用,考虑价格因素、用户需求、电能交易等不确定因素的影响,在对电网运行综合评估的基础上,提出了新的输电网规划模型与算法。本文首先基于OPF的输电网边际定价模型提出了系统阻塞指标;并以此为基础,分析了阻塞对市场环境下输电网规划的激励作用,从而建立了基于阻塞指标约束下的输电网规划模型;随后重点研究了市场环境下计及不确定因素影响的输电网规划决策方法;最后结合算例分析可以看出,研究市场经济条件下输电网扩展规划对于保证输电容量充裕性和电力市场运行效率具有重要的理论意义和实用价值。具体工作主要集中在以下五个方面: 1.提出了市场环境下新的系统运营评估指标。基于OPF的输电网边际定价模型提出了系统阻塞指标和系统阻塞风险等概念,作为评估网络可靠性的经济类指标。 2.建立了基于阻塞指标约束的确定性输电网规划模型。通过分析阻塞对市场环境下输电网规划的激励作用,建立了电力市场环境下基于阻塞指标约束的输电网静态规划模型,能有效减缓系统阻塞发生,提高规划系统经济性能。在对规划模型的算法研究上,针对标准遗传算法存在的不足,结合电网规划的特点,设计了基于适应度函数值共享的小生境遗传算法。 3.建立了规划水平年的输电网随机规划模型。计及随机不确定因素的影响,从两种不同的策略考虑规划的概率安全性要求,提出了解决输电网随机规划问题的两种方法框架。第一种方法将机会约束规划方法用于求解电力市场环境下的输电网扩展规划问题,建立了基于系统阻塞指标机会约束的规划数学模型,提出了一种以蒙特卡罗模拟和改进遗传算法相结合的输电网随机规划方法。第二种方法将以Benders分解为代表的分解方法应用于求解电力市场环境下的输电网扩展规划问题。利用Benders分解算法将市场条件下输电网规划问题分解为一个基态主问题和一系列相互独立的子问题,通过对主问题和子问题交替协调计算求解输电网规划优化方案。 4.建立了多阶段输电网规划模型。通过分析阻塞指标和阻塞成本对市场环境下多阶段输电网扩展规划的影响,建立了系统阻塞指标约束下以投资成本和运行成本为目标的多阶段输电网规划模型。计及市场环境下随机不确定因素对规划的影响,还构造了多阶段输电网随机扩展模型,给出了相应的求解方法和计算步骤。 5.建立了不确定条件下输电网规划决策模型。以多场景决策分析理论为基础,给出了不确定条件下几种输电网规划的决策判据。针对多场景技术应用在电网扩展规划评估上的不足,在信息融合的基本框架下,利用证据理论技术,建立了规划方案的评估决策方法,可以对规划方案进行更全面、客观的评价。


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