1、啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃電力系統(tǒng)規(guī)劃2022-6-14啟發(fā)式方法u概念：以直觀分析為依據(jù)，通?；谙到y(tǒng)某一性能指標對可行路徑上一些線路參數(shù)的靈敏度，根據(jù)一定的原則，逐步迭代指導滿足要求為止。u特點：u 優(yōu)點：直觀、靈活、計算時間短u缺點： 難以選擇既容易計算又能真正反映規(guī)劃問題實質(zhì)的性能指標u常用的啟發(fā)式方法：u基于線路性能指標（如線路過負荷）u基于系統(tǒng)性能指標（如系統(tǒng)年缺電量）u計算過程：過負荷校驗、靈敏度分析、方案形成過負荷校驗u必要性：輸送容量是否足夠，線路是否出現(xiàn)過負荷u要求： 1.要保證系統(tǒng)在正常情況下各線路不發(fā)生過負荷 2保證在任意一條線路故障斷開的情況下各線路也不出現(xiàn)過負荷u“N-1校驗原

2、則”最常用的確定性安全要求，即電網(wǎng)中任一元件故障時仍能保持正常持續(xù)供電。u網(wǎng)架規(guī)劃：Step1：在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，以費用最小為原則，在合適支路上增建新線，使之滿足正常狀態(tài)的供電要求，該網(wǎng)絡(luò)稱為最小費用網(wǎng)絡(luò)；Step2：在最小費用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，恰當增加一些線路使之滿足安全性要求。靈敏度分析u必要性： 當系統(tǒng)中有過負荷線路時，選擇最有效的線路來擴展網(wǎng)絡(luò)，以消除系統(tǒng)存在的過負荷?！坝行А敝冈摼€路單位投資所起的作用最大。u但不同的規(guī)劃人員可能對線路“有效”有不同的理解，因而出現(xiàn)了不同的衡量標準，并且也產(chǎn)生了計算線路有效性指標的不同方法。方案形成u根據(jù)靈敏度分析對待選線路按照有效性指標進行排序u將最有效的

3、一條或一組線路加入系統(tǒng)，逐步擴展網(wǎng)絡(luò)。u將有效線路的組合加入系統(tǒng)進行試探，最后根據(jù)對系統(tǒng)運行情況的實際改善效果確定最佳接線方案的方法。u啟發(fā)式方法評價：1.特點：逐步擴展網(wǎng)絡(luò)，2.缺點：但不能考慮各擴建線路的相互影響。啟發(fā)式方法不能保證給出數(shù)學上的最優(yōu)解。滿足確定性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃u前提：滿足安全性u基于直流潮流的最小切負荷模型u其中，N為系統(tǒng)節(jié)點集，R為節(jié)點切負荷量， 為支路傳輸功率極限值。minii NZR）（）（）（）（對偶變量約束條件15e-6PR015d-6PPP15c-6PP15b-6PBRPs.t.RDGGGGPDDG（6-15a）P滿足確定性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃u

4、最優(yōu)解時節(jié)點i負荷增加所引起的切負荷增量u 節(jié)點i發(fā)電機容量增加引起的切負荷增量u 支路i容量增加引起的切負荷增量。Di*DiPzGi*GiPzi*iPPz滿足確定性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃u由于支路i 線路擴展時，支路容量 及電納發(fā)生變化有兩類靈敏度系數(shù)支路容量 的靈敏度系數(shù)支路電納Bi的靈敏度系數(shù)u靈敏度 可直接由模型中求出，但有缺點： 1.對于初始節(jié)點間無線路連接的支路，難求出此值； 2.一般線性規(guī)劃最優(yōu)解只有一部分線路在其極限上，因此只有這些線路才有非零乘子，而實際規(guī)劃問題許多可增加支路都對系統(tǒng)指標有影響。iPiPiBiP滿足確定性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃u滿足 N安全性 的規(guī)劃方案迭

5、代過程：1. 求解最小切負荷模型。2. 若無切負荷，轉(zhuǎn)4)；否則，計算各支路有效性指標。3. 選擇有效性指標最大支路加一回線，轉(zhuǎn)1)。4. 輸出網(wǎng)絡(luò)方案。滿足確定性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃u滿足 N-1安全性 的規(guī)劃方案迭代過程：1. 模擬每一次N-1線路故障。每次故障后計算一次最小切負荷量及其相應(yīng)靈敏度。若無切負荷，轉(zhuǎn)4)。2. 計算任一支路k有效性指標的平均值： McN-1故障數(shù) Eki第i個N-1線路故障時支路k的有效性指標3. 將有效性指標平均值最大的支路加一回線，轉(zhuǎn)1)。4. 輸出結(jié)果。CMikiCkEME11滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃u系統(tǒng)年缺電量期望值EENS是一個隨機變

6、量1. 首先隨機抽取發(fā)輸電設(shè)備（線路、變壓器、火電機組）有效度，得到大量電力系統(tǒng)狀態(tài)。2. 然后，對于每一個隨機抽取的狀態(tài)，給定負荷水平，采用線性規(guī)劃技術(shù)確定負荷分配方案（嚴重時可切負荷），以使運行及缺負荷總費用最小，并滿足直流潮流方程及元件最大傳輸容量限制。3. 最后，可得到系統(tǒng)年缺電量期望值指標EENS及其相對線路參數(shù)的靈敏度指標。滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述u系統(tǒng)狀態(tài)取決于負荷、變壓器、發(fā)電機組及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。u節(jié)點i：曲線段k的負荷為：u 節(jié)點i峰值， 年負荷曲線系數(shù)。u省略時段k，得出約束條件DiPkkDiDikPPDiDiPP0滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

7、1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述u發(fā)電機組火電機組+水電機組u節(jié)點i 火電機組 j：u水電廠=無法調(diào)節(jié)+可調(diào)節(jié)1. 出力無法調(diào)節(jié)電廠，出力來水量2. 對于出力可調(diào)節(jié)電廠，出力年水庫調(diào)度策略。 該類電廠出力 = 基本出力+ 附加出力 GijGijPP0滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述u 節(jié)點i可調(diào)節(jié)水電機組出力及最大允許出力， u 年度水庫基本出力及最大允許基本出力， u 節(jié)點i水電附加出力值。u 節(jié)點i固定出力，u 節(jié)點i所聯(lián)結(jié)的火電機組集。21HiHiHiPPP10HiHiPP 120HiHiHiPPPHiHiPP 、11HiHiPP、2HiPFiHiNjHiGijGiPPPPPGi2

8、1FiPGiN滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述u網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：節(jié)點集合及輸電元件集合u元件表示：阻抗、不可用率、最大傳輸容量u條件：給定的負荷水平、水文條件u方法：對發(fā)電機組、輸電元件不可用度隨機抽樣u結(jié)果：所有元件狀態(tài)組合在一起，得出大量系統(tǒng)狀態(tài)u步驟：對每個元件，給定一個（0,1）隨機數(shù)可用率該元件可用可用率該元件不可用滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃2.單狀態(tài)負荷分配的計算過程u前提：滿足潮流約束u目標：尋找一個負荷分配方案，使運行及可靠性費用最小u過程：1. 初步平衡電源與負荷：按照發(fā)電費用由小到大的次序，依次投入不可調(diào)節(jié)水電廠，可調(diào)節(jié)水電廠基本出力、經(jīng)濟性好的火

9、電廠及經(jīng)濟性較差的火電廠。2. 計算潮流：電源與負荷平衡后，計算直流潮流，以確定相應(yīng)正?；蚓o急條件下網(wǎng)絡(luò)的潮流。滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃2.單狀態(tài)負荷分配的計算過程3. 判斷是否需要進行負荷分配調(diào)整：潮流計算后，可能出現(xiàn)兩種情況：一種是網(wǎng)絡(luò)無過負荷，那么上面負荷分配方案為最優(yōu)方案。在這種發(fā)輸電設(shè)備可用度狀態(tài)下，由于網(wǎng)絡(luò)限制而增加的運行及可靠性費用為0。另一種是一些回路過負荷，此時，為滿足整個網(wǎng)絡(luò)潮流約束，需要對可以調(diào)節(jié)的發(fā)電出力重新分配，若必要也可附加切負荷。4. 執(zhí)行負荷分配調(diào)整：采用以運行及可靠性費用最小為目標的線性優(yōu)化模型，計算新的負荷分配方案。滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)

10、劃2.單狀態(tài)負荷分配的計算過程u對于這個優(yōu)化模型，為減少程序計算時間，采用松弛算法以替代標準線性規(guī)劃算法。u過程：A.若已驗證有潮流過負荷，確定發(fā)電出力再分配和額外切負荷方案，以消除這些過負荷。 采用對偶單純形算法，只考慮潮流等于或大于其傳輸容量的線路或變壓器潮流約束B.對于新的負荷分配方案，重新計算一次潮流，以驗證是否有新的潮流約束不滿足。若沒有，最優(yōu)解已得到。否則，轉(zhuǎn)(A）。滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃2.單狀態(tài)負荷分配的計算過程u假定正常及故障時網(wǎng)絡(luò)均是連通的，則負荷分配模型可表達為：2min()GiGijGijHiHiRiDiDii N j Ni Ni NWCPC PCPP . .GDstBPP0MlPPl12GiGiGijHiHiFij NPPPPP110HiHiPP210HiHiHiPPP0GijGijGiPPjN0DiDiPP滿足概率性安全準則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃3.擴建線路的選擇u電納對運行及可靠性費用的靈敏度系數(shù)： ：由潮流方程約束的對