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考虑市场环境的多目标输电网优化规划研究

作　者: 金华征
导　师: 程浩忠
学　校: 上海交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 市场环境多目标输电网规划阻塞管理经济效益联系数多场景分析方法模糊集对分析贪婪随机自适应搜索算法
分类号: TM715
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 6次
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内容摘要

电力市场化改革是对电力行业组织和运营体制层面的巨大改变,同时也极大地影响到技术层面,特别是由于规划主体的变化和市场化运作的要求导致规划方案的评判标准发生变化。输电网在电力市场中扮演着重要角色,容量配置是否充足和合理将关系到各市场成员的切身利益,关系到各参与方能否公平竞争,甚至影响系统的安全运行,这些都使得输电网规划问题引人瞩目。本文分析了电力市场环境下输电网规划的新特点和新要求,提出了适应电力市场环境的输电网评判标准,建立新的输电网规划模型,并采用新算法对其进行求解。本文主要研究成果如下:1)提出计及阻塞管理的多目标输电网规划模型,兼顾发、输、用三方成本,寻求最优方案。该模型基于OPF的阻塞管理方法,其中以最小成本为目标采用发电出力调节和切负荷两种手段消除网络阻塞,从而达到优化配置资源、提高社会效益的目的。2)提出基于市场经济效益的多目标输电网规划模型,综合考虑社会效益和投资回报率。该模型采用计及输电费用的边际定价方法计算市场交易量和边际电价,利用市场信息评价方案的市场经济效益指标,在此基础上以社会效益最大化为目标,以投资回报率为经济约束条件,寻求最优方案。3)提出基于联系数不确定性的多目标输电网规划模型。该模型采用联系数描述和处理输电网规划中不确定性信息,根据联系数直流潮流方法计算系统潮流;利用联系数比较模型进行线路过负荷分析,得到网络可靠区间,再与盲数相结合刻画网络灵活度;并采用综合经济性和灵活性目标的成本效益指标评价方案以寻求最优解。4)提出基于场景分析和联系数不确定性的多目标输电网规划模型。该模型采用多场景分析方法和联系数处理不确定性信息,根据基于场景概率的综合灵活度,采用综合经济性和灵活性目标的成本效益指标评价规划方案。与联系数相结合,改进了多场景分析方法在输电网规划中的应用水平,得到的优化方案具有更好的经济性和灵活性,投资效益更高。5)提出基于模糊集对分析法的计及ATC多目标输电网规划模型,综合考虑输电网的经济性、可靠性和灵活性,并采用可用输电能力(ATC)来量化输电网的灵活性。该规划模型针对不同类型指标特性建立相应的模糊联系度表达式,同时包含确定性和不确定性信息,在规划过程中根据确定性信息采用满意度指标对方案进行评价,然后根据不确定性信息对评价结果进行风险分析。6)分析了贪婪随机自适应搜索算法(GRASP)在输电网规划应用中存在的不足,提出改进措施提高其收敛性能和收敛速度。构造消除过负荷效用表达式作为贪婪函数评估线路对电网的作用;采用灵活的比例法建立限制候选列表(RCL),并利用随机选择法产生初始可行方案;采取交换、剔除等方法产生邻居集拓展搜索空间;采用邻居删除技术提高求解速度。这些措施使得GRASP具有较好的收敛速度和全局收敛能力。通过相应的扩展方法使得GRASP适用于求解多阶段输电网规划问题。以上模型和算法充分考虑了电力市场环境下输电网规划的新特点,并对不同规模的输电网规划算例进行计算和比较,分析结果表明它们可行而且有效,为解决电力市场环境下输电网规划问题开创了新的思路。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-27
  1.1 研究意义  13-14
  1.2 市场环境下输电网规划的特点  14-18
    1.2.1 输电网规划的不确定性  14-16
    1.2.2 输电网规划的多目标性  16
    1.2.3 输电网规划的经济效益性  16-17
    1.2.4 输电网规划的大系统性  17-18
  1.3 输电网规划国内外研究现状  18-25
    1.3.1 输电网规划方法研究现状  18-23
    1.3.2 输电网规划模型求解算法研究现状  23-25
  1.4 本论文的主要工作和创新点  25-27
第二章单一买方市场下的多目标输电网规划  27-35
  2.1 引言  27
  2.2 基于OPF 的阻塞管理方法  27-29
  2.3 计及阻塞管理的多目标输电网规划模型  29-30
  2.4 计及阻塞管理的多目标输电网规划流程  30-31
  2.5 算例分析  31-34
    2.5.1 18 节点系统及分析  31-33
    2.5.2 77 节点系统及分析  33-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章双拍卖市场下的多目标输电网规划  35-47
  3.1 引言  35-36
  3.2 电力市场模拟  36-41
    3.2.1 计及输电费用的边际定价方法  36-40
    3.2.2 市场经济效益评价  40-41
  3.3 基于市场经济效益的多目标输电网规划模型  41-42
  3.4 基于市场经济效益的多目标输电网规划流程  42-43
  3.5 算例分析  43-46
    3.5.1 18 节点系统及分析  43-44
    3.5.2 77 节点系统及分析  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章基于联系数不确定性的多目标输电网规划  47-68
  4.1 引言  47
  4.2 集对分析理论  47-52
    4.2.1 集对的概念  47
    4.2.2 联系度的概念  47-49
    4.2.3 联系度的结构  49
    4.2.4 联系度表达多种不确定性信息  49-51
    4.2.5 联系度运算法则及其性质  51-52
  4.3 联系数及其性质  52-55
    4.3.1 联系数的一般形式  52
    4.3.2 a＋bi 型联系数  52-53
    4.3.3 联系数运算法则及其性质  53-54
    4.3.4 联系数比较模型  54-55
  4.4 联系数处理输电网规划中不确定性信息  55-57
    4.4.1 联系数描述输电网规划中不确定性信息的可行性  55-56
    4.4.2 联系数处理输电网规划中不确定性信息的方法  56-57
  4.5 联系数直流潮流方法  57-58
  4.6 基于联系数不确定性的多目标输电网规划  58-61
    4.6.1 成本效益法综合经济性和灵活性目标  58-59
    4.6.2 基于联系数不确定性的多目标输电网规划模型  59-60
    4.6.3 基于联系数不确定性的多目标输电网规划流程  60-61
  4.7 算例分析  61-66
    4.7.1 18 节点系统及分析  61-64
    4.7.2 77 节点系统及分析  64-66
  4.8 本章小结  66-68
第五章基于场景分析和联系数不确定性的多目标输电网规划  68-80
  5.1 引言  68-69
  5.2 多场景分析  69-71
    5.2.1 多场景分析方法  69-70
    5.2.2 场景概率  70-71
  5.3 结合联系数的多场景分析方法  71-73
  5.4 基于场景分析和联系数不确定性的多目标输电网规划  73-75
    5.4.1 成本效益法综合经济性和灵活性目标  73-74
    5.4.2 基于场景分析和联系数不确定性的多目标输电网规划模型  74
    5.4.3 基于场景分析和联系数不确定性的多目标输电网规划流程  74-75
  5.5 算例分析  75-79
    5.5.1 18 节点系统及分析  75-77
    5.5.2 77 节点系统及分析  77-79
  5.6 本章小结  79-80
第六章基于模糊集对分析法的计及ATC 多目标输电网规划  80-96
  6.1 引言  80
  6.2 模糊集对分析法  80-84
    6.2.1 模糊联系度的基本概念  80-82
    6.2.2 多目标模糊联系度表达式  82-84
  6.3 基于模糊集对分析法的计及ATC 多目标输电网规划  84-89
    6.3.1 输电网规划方案经济性的模糊联系度  84
    6.3.2 输电网规划方案可靠性的模糊联系度  84-85
    6.3.3 输电网规划方案灵活性的模糊联系度  85-86
    6.3.4 基于模糊集对分析法的计及ATC 多目标输电网规划模型  86-87
    6.3.5 规划结果的不确定风险分析  87-89
    6.3.6 基于模糊集对分析法的计及ATC 多目标输电网规划流程  89
  6.4 算例分析  89-95
    6.4.1 18 节点系统及分析  90-92
    6.4.2 77 节点系统及分析  92-95
  6.5 本章小结  95-96
第七章贪婪随机自适应搜索算法在输电网规划中的应用  96-114
  7.1 引言  96
  7.2 贪婪随机自适应搜索算法（GRASP）  96-98
  7.3 GRASP 在单阶段输电网规划中的应用  98-106
    7.3.1 单阶段输电网规划模型  98-99
    7.3.2 GRASP 构造阶段  99-101
    7.3.3 GRASP 局域搜索阶段  101-102
    7.3.4 局域搜索中采用的五种邻居删减技术  102-103
    7.3.5 18 和77 节点系统单阶段规划分析  103-106
  7.4 GRASP 在多阶段输电网规划中的应用  106-112
    7.4.1 多阶段输电网规划模型  107-108
    7.4.2 多阶段输电网规划的求解方法  108-109
    7.4.3 18 和77 节点系统多阶段规划分析  109-112
  7.5 本章小结  112-114
第八章规划结果比较与分析  114-122
  8.1 引言  114
  8.2 规划结果比较  114-119
  8.3 规划结果分析  119-121
  8.4 本章小结  121-122
第九章总结与展望  122-126
  9.1 总结  122-124
  9.2 展望  124-126
参考文献  126-132
附录  132-138
致谢  138-139
攻读学位期间发表的学术论文目录  139-140

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