基于蒙特卡罗模拟法的输电网灵活规划.pptVIP

基于蒙特卡罗模拟法的输电网灵活规划 基于蒙特卡罗模拟法的输电网灵活规划 输电网规划 市场环境下的不确定因素 输电规划风险因子 输电网规划的数学模型 计算方法 算例仿真1 算例仿真2 结论 1.输电网规划 输电网络规划：要在负荷预测和电源规划的基础上进行，首 先提出若干可行的输电网络规划方案，然后应用分析工具， 经过相关电气计算确定在满足电力负荷需求以及安全运行要 求的条件下，确定新建线路的电压等级、回路数以及时间， 在各种规划方案中取使投资和运行等费用最小。即经济性最 好的方案。 传统的输电规划方法：通常只在负荷预测和给定发电规划的基础上，考虑一种最可能出现的未来场景，确定最佳的输电规划方案。电力工业市场化以后，发电厂与电网分离，发电机组的新建和退役都取决于其投资者的决策，不再有集中的统一规划，电网规划面临着发电和负荷变化等越来越多的不确定性因素。针对输电网规划中的不确定性因素，近年来相继出现了一些新的处理方法。 1.输电网规划 在输电规划模型的大量约束条件，为保证算法求解和实际工程的可行性，一般要对约束条件做相应的简化。通常的做法是把N 或N?1静态安全作为必须满足的条件，即要求系统在正常运行状态或任意断开一条线路后，不会发生系统解列或元件过负荷。一般用罚函数方式来处理N?1 静态安全约束要求。由于未来市场条件下不确定性因素的影响，采用确定性N?1 约束得到的数学上严格的最优方案在未来不确定环境中未必是最优的，因此可能导致大量的补偿投资。 本文将讨论市场环境下的不确定性因素，提出输电规划风险因子的概念，并利用蒙特卡罗模拟法计算该风险因子，以该风险因子为约束建立输电网灵活规划模型，最终得到未来不确定性环境下投资风险最小的输电网规划方案。 2.市场环境下的不确定因素 对未来电厂的厂址、容量和负荷等不确定性因素进行估计后，可以用概率密度函数描述这些随机变量并反映到模型中。设规划期内节点i 的新增装机容量PG,i 服从离散概率分布： 式中： ， K为可能的场景个数。 设节点i的有功负荷PD,i服从正态分布 ，则对已 确定建设的发电厂竞标行为，可以用正态分布来模拟其发电出力竞标结果。其中μi和σi分别为负荷的期望值和标准差。节点i 的有功注入功率Pi=PG,i?PD,i，注入功率随机向量记为ξp 。 3.输电规划风险因子 节点注入功率的不确定会引起电网运行方式的多样性。由电网规划方案X 确定的输电系统，在多种运行方式下可能存在N?1 过负荷的风险，应采用定量指标来衡量该风险，定义输电规划风险因子为： ——只有支路k故障开断的概率； ——支路k故障开断对应的支路潮流向量； ——支路的热容量极限向量； ——表示条件F成立时事件E成立的概率； ——第k条线路故障开断后系统过负荷概率； 3.输电规划风险因子 因为 所以 r 值越大则N?1 开断过载的风险越大，输电网 规划者可以根据电网的发展阶段和风险偏好程度设定r 值。 式中包含随机向量ξp ，可以采用蒙特卡罗仿真方法来计算输电规划风险因子r。首先对各电源和负荷注入功率进行随机抽样获得M 个注入功率向量P，设第k 条支路开断后不满足静态安全约束的注入功率向量数为M′,则其过负荷概率为： 3.输电规划风险因子 所以N-1静态开断的过负荷概率为 从而可以计算出风险因子r。 4.输电网规划的数学模型 在输电网规划时，在保证经济性最优的同时也应考虑输电系统的安全风险。市场环境下的电源建设、负荷增长以及发电厂竞标行为产生的各发电机节点发电出力等不确定性因素会引起系统节点有功注入的不确定性，基于输电规划风险因子建立输 电网灵活规划模型为: 正常运行的安全约束 N-1静态安全的输电规划风险因子约束 4.输电网规划的数学模型 ——节点导纳矩阵，分别对应于无开断 方式、支路k开断方式； ——分别为上述2种方式下的节点电压相角； ——对应的支路潮流； ——支路两端相角差； ——各支路导纳组成的对角阵； ——支路的热容量极限； ——给定的风险因子阈值。 5.计算方法 采用蒙特卡罗仿真和遗传算法求解包含随机变量的输电网规划模型，步骤如下： 1）按各电源和负荷注入功率的概率分布函数随机抽样，得到M 个注入功率向量P。 2）从所有可能的线路扩展组合中随机选出指定个数的染色体，组成初始种群。 3）对种群中的每个染色体，进行网络N?1 连通性判断。若连通，则针对每个注入功率向量P，检验该染色体的静态安全约束。如果在开断前不过负荷，则再计算检验静态开断后的静态安全约束。若所有N?1 静态开断计算出的输电规划风险因子 r≤λ，则该染色体代表一个N?1 静态开断过负荷程度不严重的规划方案。 4）计算各染色体对应的目标函数值。对满足输电规划风险因子